选22.47化学与材料的发展

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1、第二十二章化学与材料的发展学案47化学与材料的发展轻松学教材一､无机非金属材料二､金属的冶炼1.金属冶炼的原理金属的冶炼是把金属从矿石中提炼出来｡由于矿石中的金属元素绝大多数都是以正化合价存在的,所以金属冶炼的实质是通过一定的措施将化合态的金属还原成单质｡2.金属冶炼的方法(1)热分解法可用于热分解法冶炼的金属,其元素的金属性很弱,原子难失电子,离子易得电子,化合物的稳定性较弱｡在常见金属活动性顺序表的右端区域(如Hg､Ag)｡如｡(2)热还原法可用热还原法冶炼的金属,其金属性比较强,在常见金属活动性顺序表中居于中间区域｡(3)电解法电解法冶炼一般用于活泼金属的冶炼(如K､Ca

2、､Na､Mg､Al等)｡缺点是耗电量大,成本较高｡值得一提的是,冶炼铝不能用电解熔融AlCl3的方法(因共价化合物在熔融时不导电)｡通常采用电解熔融氧化铝的方法制取铝:｡3.几种金属的冶炼(1)炼铁①几种铁矿石的主要成分:磁铁矿Fe3O4,赤铁矿Fe2O3,褐铁矿2Fe2O3·3H2O,黄铁矿FeS2等｡②原料:铁矿石､焦炭､石灰石和空气｡③原理:(以赤铁矿为例,写反应方程式)④石灰石的作用:除去脉石,有关反应方程式:⑤设备:炼铁高炉｡(2)炼钢①原料:炼铁厂的铁水或废钢铁｡②目的:降低含碳量,除去P､S等元素,调节Si､Mn､Cr､Ni､W等合金元素的含量｡③原理:高温下用氧

3、化剂将过多的碳及其他杂质除去,再添加Si､Mn､Al等其他合金元素作脱氧剂,调整钢水成分｡④主要反应:⑤设备:炼钢炉(如氧气顶吹转炉)｡(3)铝的冶炼①原料:铝土矿(主要成分为Al2O3)｡②提纯Al2O3:(用化学方程式表示)Al2O3+2NaOH===2NaAlO2+H2O,NaAlO2+CO2+2H2O===Al(OH)3↓+③电解:加入冰晶石及少量萤石降低Al2O3的熔点｡化学方程式:特别提醒:有的金属既可以用热还原法,又可以用电解法,在热还原法中,也可以采用不同的还原剂｡对于一种金属的冶炼采用什么样的方法,选用什么样的还原剂,要根据生产原料､设备和金属的用途等多种因素

4、综合确定｡三､金属的腐蚀及防止1.金属腐蚀的类型(1)化学腐蚀:金属材料与其表面接触的一些物质(如O2､Cl2等)直接发生化学反应而引起的腐蚀｡(2)电化学腐蚀:不同金属或不纯金属与电解质溶液接触,因发生原电池反应而引起的金属的腐蚀｡2.金属的电化学腐蚀类型(以钢铁生锈为例)(1)吸氧腐蚀①条件:金属表面的电解质溶液酸性很弱或呈中性｡②电极反应阳极:Fe-2e-===Fe2+阴极:总反应:③铁锈的生成:4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)32Fe(OH)3====Fe2O3·xH2O+(3-x)H2O(2)析氢腐蚀①条件:金属表面的电解质溶液呈酸性｡②电极反应阳

5、极:Fe-2e-===Fe2+阴极:2H+(aq)+2e-===H2(g)3.金属腐蚀的防止方法(1)涂层法①电镀原理电解池原理,在被保护金属表面镀上一层不易腐蚀的金属｡阳极:镀层金属如Sn､Cr､Zn､Ni等,连电源正极｡阴极:被保护金属,连电源负极｡实例:自行车车把､车圈用电镀方法镀锌､铬等,既美观,又防止钢铁生锈｡②形成钝化膜(发蓝)③涂油漆(2)改变金属内部结构如制不锈钢｡(3)电化学保护法①牺牲阳极的阴极保护法原理:用活泼金属与被保护金属连接,形成原电池｡阳极:较活泼的金属｡阴极:被保护金属｡实例:在轮船船体上水线以下部位焊接锌块｡②外接电流的阴极保护法原理:外接电源

6、,利用电解原理,使被保护金属作阴极｡阳极:连电源正极,电极材料为惰性电极｡阴极:连电源负极,通电后,电子流向被保护金属,表面聚集电子,抑制该金属失去电子｡实例:水库铁闸门与直流电源负极相连,并形成闭合回路｡体验热身1.维通橡胶是一种耐腐蚀､耐油､耐高温､耐寒性能都特别好的氟橡胶,它的结构简式为:,合成它的单体为()A.氟乙烯和全氟丙烯B.1,1—二氟乙烯和全氟丙烯C.1—三氟甲基—1,3—丁二烯D.全氟异戊二烯答案:B解析:分析维通橡胶的结构简式可知,其加聚反应的产物,采用“单变双”“双变单”的方法可知其单体应为CH2===CF2和CF2====CF—CF3,其名称分别为1,

7、1—二氟乙烯和全氟丙烯｡2.海水中镁的总储量约为2.1×10-15t,目前世界上60%的镁来自海水｡工业上海水提镁的流程如图所示:试回答下列问题:(1)请写出海水提镁的过程中①②反应的化学方程式:①________________;②________________｡(2)工业上采用电解MgCl2的方法制得金属镁,电解槽中阴极的电解反应式为____________________｡(3)工业上制取金属铝时不用电解AlCl3的方法而是用电解熔融Al2O3的方法,试解释铝电解槽中的阳极碳块为何要