第6讲　金属材料及其利用和保护.ppt

第 6 讲　金属材料及其利用和保护 知识结构 知识梳理 2 ． 金属的物理性质 (1) 大多数金属都具有 __ 光泽。铁、铝等多数金属都是 _____ __ 色 ， 但铜却呈 ________ __ 色 ， 金呈黄色。 (2) 在常温下 ， 铁、铝、铜等大多数金属都是 ________ ， 但体温计中的 _____ __ 是液体。 (3) 金属具有良好的 _______ __ 性、 ________ 性和 _______ __ 性。金属的密度、熔点、硬度等物理性质差别较大。 金属 银白 紫红 固体 汞 导电 导热 延展 3 ． 合金 (1) 概念：合金是指在金属中加热熔合某些 ________ 或 ________ __ 而制得的具有 ____________ __ 的物质。 (2) 性质特征：合金与组成它们的金属有很大的性质差异 ， 如合金的硬度一般 _______ __ 组成它们的金属；合金的熔点一般 _______ __ 组成它们的金属；合金的抗腐蚀性一般高于组成它们的金属 ， 具有更优良的机械性能；有的合金还有高电阻、高热阻和可塑性等特性。 金属 非金属 金属特征 大于 低于 (3) 常见的合金 ① 铁合金：包括生铁 ( 含碳量 2% ～ 4.3%) 和钢 ( 含碳量 0.03% ～ 2%) ， 它们的含碳量不同。 ② 钛合金：熔点高 ， 密度小 ， 与人体有很好的相容性 ， 可制成人造骨。 ③ 其他合金：铁镍合金、铝合金、黄铜等。 考点 2 金属的冶炼 ( 详见实验突破 ) 考点 3 金属的锈蚀与防护 1. 金属锈蚀的条件 (1) 铁制品锈蚀的过程 ， 实际上是铁与空气中的 ________ 、 ________ 等发生了化学反应的过程。用 ________________ 可以除铁锈 ， 所涉及的化学方程式为 ___________________________________________________________ 。 (2) 常温下铝具有优良的抗腐蚀性能 ， 其原因是 ____________________________________________________________ 。 水 氧气 稀盐酸 ( 或稀硫酸 ) Fe 2 O 3 ＋ 6HCl=== 2FeCl 3 ＋ 3H 2 O[ 或 Fe 2 O 3 ＋ 3H 2 SO 4 === Fe 2 (SO 4 ) 3 ＋ 3H 2 O] 铝在空气中易形成致密的氧化物保护膜 ， 能起到保护内层铝的作用 2. 防止金属锈蚀的措施 (1) 保持金属表面洁净、干燥。 (2) 在金属表面涂 _________________ ， 如涂油、刷漆、烤蓝、电镀等。 (3) 改变金属内部结构 ， 制成不锈钢。 3. 保护金属资源的措施 (1) 防止金属的腐蚀。 (2) 金属的回收利用。 (3) 应有计划、合理地开采矿物 ， 严禁不顾国家利益的乱采矿。 (4) 寻找金属的代用品。 4. 金属锈蚀条件的探究 ( 详见实验突破 ) 保护层 ( 或防护层 ) 1. 化学式书写 铁 ____ 　铜 ____ 　铝 ____ 　镁 ____ 　锌 ____ 　银 ____ 氧化铁 ______ 　　氧化铝 ______ 　　氧化铜 ______ 　　四氧化三铁 ________ 规范书写 Fe Cu Al Mg Zn Ag Fe 2 O 3 Al 2 O 3 CuO Fe 3 O 4 2. 化学方程式书写 (1) 金属氧化物与酸反应 ( 复分解反应 ) ① 氧化铁与稀盐酸 ___________________________________________________ ② 氧化铁与稀硫酸 __________________________________________________ ③ 氧化铜与稀盐酸 __________________________________________________ ④ 氧化铜与稀硫酸 ______________________________________________ Fe 2 O 3 ＋ 6HCl=== 2FeCl 3 ＋ 3H 2 O Fe 2 O 3 ＋ 3H 2 SO 4 === Fe 2 (SO 4 ) 3 ＋ 3H 2 O CuO ＋ 2HCl === CuCl 2 ＋ H 2 O CuO ＋ H 2 SO 4 === CuSO 4 ＋ H 2 O (2) 高炉炼铁 ① 赤铁矿炼铁 ______________________________________________ ② 磁铁矿炼铁 ________________________________________________________ 类型金属的锈蚀与防护 【 例 】 小宁同学早上发现头天晚上用水洗干净的菜刀表面出现一层红棕色物质 ， 请你用所学的化学知识帮他解决下列问题。 (1) 这种红棕色物质是什么？ (2) 产生这种现象的原因是什么？ (3) 如何防止这种现象发生？ 铁锈 ( 或 Fe 2 O 3 ) 　 铁与水和氧气 ( 或空气 ) 接触会生锈 将菜刀洗净后擦干 ( 合理即可 ) 1. (2017 玉林 ) 下列环境中 ， 铁钉表面最容易产生铁锈的是 ( 　　 ) ( 导学号　 12604040 ) A. 在稀盐酸中　　　　 B. 在潮湿的空气中 C. 在干燥的空气中 D. 浸没在植物油中 及 时 练 习 B 2. (2017 新乡一模 ) 写出利用一氧化碳还原四氧化三铁来炼铁的化学方程式 ________________________ ， 铁制品锈蚀的过程 ， 实际上是铁与空气中的 ______________ 同时发生化学反应的过程；防止自行车的链条生锈的方法有 _____________________________________________________________( 写出一条即可 ) 。 水和氧气 涂油 ( 合理即可 ) 3. (2017 濮阳一模 ) 金属与我们的生活密切相关。 (1) 教室里的窗户上大都是铝合金。铝合金是什么材料？ (2) 金属铝较活泼 ， 为什么通常铝制品却很耐腐蚀？ 金属材料 铝与氧气反应生成一层致密的氧化铝薄膜，阻止铝进一步被氧化。 实验 1 金属的冶炼 一、一氧化碳还原氧化铁 1. 实验原理 ( 化学方程式 ) ： ______________________________________________________________________ 。 2. 实验装置 ( 如图所示 ) 3. 实验步骤 ① 检查装置的气密性。 ② 将氧化铁粉末装入玻璃管后固定在铁架台上。 ③ 点燃右端酒精灯。 ④ 给玻璃管通入一氧化碳。 ⑤ 点燃酒精喷灯加热装有氧化铁的玻璃管。 ⑥ 停止加热。 ⑦ 停止通入一氧化碳。 ⑧ 熄灭右端酒精灯。 【 小结 】 一氧化碳“早出晚归” ， 酒精喷灯“迟到早退” 。 4. 实验现象： 玻璃管中的红色粉末变为黑色 ， 试管中澄清石灰水变浑浊 ， 玻璃导管尖嘴处有蓝色火焰。 5. 注意事项 ① 实验前先通入 CO ， 目的是排出玻璃管内空气 ， 以免加热时 ， CO 与空气混合 ， 发生爆炸。 ② 实验结束时先停止加热 ， 继续通入 CO 至玻璃管冷却 ， 目的是防止还原出来的铁在高温下被进入的空气中的氧气氧化；同时防止试管中澄清石灰水进入灼热的玻璃管内。 3. 实验步骤及操作要点 ① 检查装置的气密性。 ( 先将导管浸入水中 ， 再用手握住试管 ， 管口有气泡冒出 ， 松开手后导管内形成一段水柱 ， 则说明装置气密性良好 ) ② 装药品：将氧化铜粉末和碳粉装入试管后固定在铁架台上。 ③ 点燃酒精灯 ， 移动酒精灯给试管预热 ， 再集中给药品加热。 【 注意 】 给试管预热的目的是防止试管因受热不均而炸裂 。 ④ 停止加热 ， 熄灭酒精灯。 4. 实验现象： 高温加热后的试管里有 ________ 色物质生成；澄清石灰水 ______________ 。 5. 实验改进： 酒精灯上加金属网罩虽然能提高火焰的温度 ， 但实验效果不明显 ， 应改用酒精喷灯 ， 目的是提高反应温度。 　 红 变浑浊 【 补充 】 用一氧化碳还原氧化铜的实验要点 ： 一通 、 二点 、 三灭 、 四停 、 五处理 。 “一通” ： 先通气体 ； “二点” ： 点燃酒精灯进行加热 ； “三灭” ： 实验完毕后 ， 先熄灭酒精灯 ； “ 四停 ” ： 等冷却到室温时 ， 再停止通气体 ； “ 五处理 ” ： 处理尾气 ， 防止 CO 污染环境 。 【 例 】 (2017 滨州 ) 某化学兴趣小组利用如图装置进行实验 ， 探究工业炼铁的化学原理 ， 试按要求填空： (1) 硬质玻璃管中观察到的现象是 ________________________ ， 写出一氧化碳和氧化铁反应的化学方程式 ________________________________ 。 (2) 实验中首先通入一氧化碳的目的是 ______________________________ ____________________ 。 (3) 装置中导管末端加一点燃的酒精灯目的是 ______________________________ __________________________ 。 红棕色粉末逐渐变为黑色 排净硬质玻璃管中的空气，防止加热时发生爆炸 除去未反应完的一氧化碳气体，防止污染空气 实验 2 铁制品锈蚀条件的探究 1. 铁锈蚀的因素： 铁与空气中的氧气、水蒸气等物质发生化学反应 ， 铁锈的主要成分是 Fe 2 O 3 。 2. 实验设计 不生锈 生锈 与水接触 与空气接触 与氧气接触 铁同时与水和空气 ( 或氧气 ) 接触 3. 注意事项： 实验中所用的水是经煮沸并迅速冷却的蒸馏水 ， 煮沸的目的是将溶解在水中的氧气除去 ， 迅速冷却的目的是减少或防止空气中的氧气溶于水中。 【 例 】 为了探究铁生锈的条件 ， 兴趣小组的同学设计了以下实验 ， 根据要求回答下列问题。 (1) 实验一中 ， 一周后 ， 观察到试管 ________ 中的铁钉生锈。 乙 (2) 实验一中用刚煮沸并迅速冷却的蒸馏水的目的是什么？ (3) 实验二反应一段时间后 ， 装置中左边液面 ________( 填 “ 上升 ” 或 “ 下降 ” ) ， 右边液面 ________( 填 “ 上升 ” 或 “ 下降 ” ) 。 (4) 实验三中 ， 3 支试管中铁钉的锈蚀程度由强到弱的顺序为 ______________ 。 (5) 上述实验前 ， 必须将铁钉打磨光亮的目的是什么？ 除去水中溶解的氧气。 上升 下降 乙、甲、丙 除去铁钉表面的氧化膜，防止对实验的影响。 命题点 1 金属材料之合金的判断 1. (2015 河南 3 题 1 分 ) 生活中的下列物品 ， 其制作材料属于合金的是 ( 　　 ) 　 　　　　　 　　　　　 　　　　 A. 塑料袋 B. 玻璃杯 C. 不锈钢锅 D. 涤纶风衣 C 命题点 2 金属的冶炼 1. [2016 河南 23(4) ①② 题 2 分 ] 生活中常见的物质的性质、制法等是化学研究的重要内容。 (4) 下图装置可做一氧化碳还原氧化铁的实验 ， 并检验生成的气体产物。 ① B 装置玻璃管里可观察到的现象为 _______________________________ 。 ② C 装置中反应的化学方程式为 ___________________________________ 。 固体粉末由红棕色逐渐变黑 Ca(OH) 2 ＋ CO 2 === CaCO 3 ↓ ＋ H 2 O 2. [2012 河南 21(3) 题 2 分 ] 金属用途广泛 ， 其结构和性质等是化学的重要研究内容。 (3) 如图是工业炼铁示意图。其中 ， 焦炭的作用是燃烧提供能量和 ________ ；有铁生成的化学方程式为 ___________________________________________________________ 。 制取 CO ① A 装置中能观察到什么现象？ ② 写出 B 装置中反应的化学方程式。 ③ 要达到实验目的 ， 装置中导管接口从左到右的连接顺序为：一氧化碳发生装置接 ________ 、 ________ 接 ________ 、 ________ 接 ________ 、 ________ 接 ________ 。 ④ 从环保角度考虑 ， 还需对以上装置进行改进 ， 请简述改进措施。 Ca(OH) 2 溶液变浑浊 h g e f c( 或 d) d( 或 c) b 在 A 装置后增加一个尾气处理装置 ( 合理即可 ) 。 命题点 3 金属的锈蚀与防护 1. (2012 河南 2 题 1 分 ) 为节约资源和保护环境 ， 提倡垃圾分类回收。下列生活垃圾可与铝制易拉罐归为同一类加以回收的是 ( 　　 ) A. 废旧书报 B. 旧玻璃瓶 C. 废弃铁锅 D. 一次性塑料饭盒 C 2. (2016 河南 19 题第一空 1 分 ) 盐酸除铁锈 (Fe 2 O 3 ) 的化学方程式为 ______________________________________________ 。 3. (2017 河南 17 题第二 、 三空 2 分 ) “ 共享单车 ” ( 自行车 ) 的构件有：橡胶轮胎、铁车架、塑料把手、不锈钢钢圈等。铁车架的表面刷油漆能防止锈蚀 ， 其原因是 __________________ ；用硫酸除铁锈 (Fe 2 O 3 ) 的化学方程式为 ________________________________________ Fe 2 O 3 ＋ 6HCl===2FeCl 3 ＋ 3H 2 O 隔绝 O 2 和 H 2 O Fe 2 O 3 ＋ 3H 2 SO 4 === Fe 2 (SO 4 ) 3 ＋ 3H 2 O 4. [2012 河南 18(2) 题 1 分 ] 请用化学知识解释下列原理。 (2) 在铁制品表面涂油、刷漆或镀铬等都能防止铁生锈 ， 其原理是什么？ 覆盖保护层 ， 起到隔绝氧气 ( 或空气 ) 和水的作用。