高中化学 第三单元 化学与材料的发展 课题2 金属材料学案 新人教版选修.doc

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1、第三单元课题2金属材料●掌握炼铁、炼钢、电解法制铝的原理。●了解金属腐蚀和防护的有关知识。●能举例说明金属材料的特点。●举例说明用化学方法进行金属材料表面处理的原理。〔知识梳理〕1．炼铁的原理是利用氧化还原反应，在高温下，，原料是、、、，产生还原剂的反应是、，炼铁的反应是，造渣的反应是、，高炉煤气的成分是。2．炼钢的原理是，原料是。写出炼钢过程发生主要反应的化学方程式。3．电解铝的原料是铝土矿（主要成分是Al2O3)，提纯Al2O3的方法是：将铝土矿溶解在NaOH溶液，然后往溶液中通入过量的二氧化碳，过滤，灼烧，即得Al2O3，写出上述反应的化学方程式。4．冰晶石

2、的化学式为，在电解三氧化铝时，加入冰晶石的作用是，电解Al2O3的化学方程式为。电解时，阳极产生氧气，碳块要消耗，所以要定时补充碳块。5．金属的化学腐蚀是指；金属的电化学腐蚀是指。6．钢铁发生电化学腐蚀，主要原因是由于钢铁制品与其接触的电解质溶液构成许多微型的，铁通常作为极，电子发生反应而被腐蚀，其电极反应为。钢铁在大气中的腐蚀通常为腐蚀，其阴极反应式为。若电解质溶液酸性较强，则发生的是腐蚀，其电极反应式为。7．电镀是一种特殊的电解，在电镀时，作阴极，作阳极，作电解质溶液，电镀时，电解质溶液的浓度。如在一把小刀上镀锌，小刀接电源的极，电极反应式为。〔方法导引〕1．

3、炼铁和炼钢的主要区别由铁矿石冶炼成铁，再由铁冶炼成钢，这是冶炼钢铁的必经过程。由于炼铁和炼钢的任务不同，因此采用的原料、利用的化学原理、冶炼设备等也各不相同。现比较如下：冶炼生铁钢原料铁矿石、焦炭、石灰石、空气生铁、氧气、生石灰原理用还原剂在高温下把铁从铁矿石中还原出来用氧化剂在高温下把生铁中的杂质氧化除去设备高炉氧气顶吹转炉化学反应还原剂生成(炉腹)CO2+O2CO2CO2+C2CO铁的还原(炉身)Fe2O3+3CO22Fe+3CO炉渣形成(炉腰)CaCO3CaO+CO2↑CaO+SiO2CaSiO3碳被氧化C+O2CO铁被氧化2Fe+O22FeO脱碳FeO+C

4、CO+Fe脱硫FeS+CaOFeO+CaS脱氧2FeO+Si2Fe+SiO2产品生铁；含有较多的碳及硫、磷、硅等钢；含碳量0.03～2%，留有部分硅锰尾气高炉煤气（CO、CO2、N2等）棕色烟气（Fe2O3尘粒及CO）⑴炼铁中，为什么不用焦炭直接还原氧化铁？碳有还原性，在高温条件下，能把铁从它的氧化物中还原出来。Fe2O3+3C2Fe+3CO但是，焦炭是固体，与氧化铁的表面接触很有限，很难充分发生反应，而一氧化碳是气体，能与氧化铁充分接触，完全反应。所以，炼铁中必须通过一氧化碳去还原氧化铁。焦炭的作用有两个：一是制造了还原剂CO，二是它燃烧放出大量的热，为高炉提供

5、了高温条件。⑵炼钢中要除去硅和锰，为什么在后期的脱氧反应中，又要加入硅和锰作为脱氧剂？炼钢，并不是要完全除去硅和锰等合金元素，而是将他们的含量调整到规定的范围之内。炼钢期，FeO会将硅和锰氧化，成为炉渣，从而降低了硅和锰的含量。但后期，钢水中含有少量没有反应的FeO，这会使钢具有热脆性。因此，用硅铁或锰铁作为脱氧剂将FeO还原，同时又调整了硅锰的含量。2．电解原理的应用电解食盐水电镀锌铝的冶炼电解质溶液精制后的食盐水含Zn2＋的溶液冰晶石和氧化铝熔融体电极.反应阳极.石墨金属锌碳块阴极铁网镀件金属碳块电极反应阳极2Cl－－2e－＝Cl2↑Zn－2e－＝Zn2＋6O

6、2－－12e－＝3O2↑阴极2H＋＋2e－＝H2↑Zn2＋＋2e－＝Zn4Al3＋＋12e－＝4Al总反应式2Cl－+2H2O2OH－+H2↑+Cl2无2Al2O34Al+3O2↑说明用立式隔膜电解槽阳极参加了反应，被逐渐腐蚀冰晶石作熔剂，电解时，阳极碳块被产生的O2逐渐消耗，要定期补充3．金属的腐蚀金属腐蚀的原因：许多金属有较活泼的化学性质，当金属与周围接触到空气、水及具有腐蚀性的物质时，金属失去电子发生氧化反应。化学腐蚀电化腐蚀条件金属与非电解质等直接接触不纯金属与电解质溶液接触现象无电流产生有电流产生本质金属被氧化的过程较活泼的金属被氧化的过程化学腐蚀与电化

7、腐蚀往往同时发生，但电化腐蚀更具普遍，危害更严重钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀比较吸氧腐蚀析氢腐蚀条件水膜酸性很弱或呈中性水膜酸性较强阳极反应Fe－2e－＝Fe2＋阴极反应O2＋2H2O＋4e－＝4OH－2H＋＋2e－＝H2溶液反应Fe2＋+2OH－＝Fe(OH)2↓4Fe(OH)2+O2+2H2O＝4Fe(OH)3↓⑴金属腐蚀的快慢：与电解质溶液互相接触的两种金属，活泼金属总是先被腐蚀，而不活泼金属得到保护。两种金属活泼性相关越大，活泼金属被腐蚀得越快。⑵金属的保护：①改变金属的内部结构：如可根据不同的用途选用不同的金属或非金属制成合金，以防止腐蚀；②覆盖保护层：如可

8、以采用喷油