高中化学选修2第三单元课题2《金属材料》解析.ppt

一、从矿石中获得金属 金属冶炼的方法 (1)热分解法 在常见金属活动性顺序表的右端区域(如Hg?Ag)?如 黄铁矿—FeS2 (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↓+NaHCO3 ③电解:加入冰晶石及少量萤石降低Al2O3的熔? 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综合确定? Ａ、钛合金 钛合金优点： 高强度 高韧性 耐腐蚀 质地轻 Ｂ、储氢合金 主要由钛系储氢合金、锆系储氢合金、铁系储氢合金以及稀土系储氢合金 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 负极:Fe-2e- ==Fe2+ 正极:O2+2H2O+4e- =4OH- (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 负极:Fe-2e-===Fe2+ 正极:2H+(aq)+2e-===H2(g) Ⅰ.外接电流的阴极保护法 原理:外接电源,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 * * 这里要介绍储氢合金的工作原理，及优点！ 金属冶炼的原理 金属的冶炼就是利用氧化还原反应将金属从其化合物中还原出来?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? 金属冶炼的步骤 开采（探矿、采矿、选矿）、初步加工、 思考与交流 (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?Na?Mg?Al等） 军事上离不开钢铁 F-18大黄蜂战斗机 我军陆战王牌-99式主战坦克 海军109驱逐舰 中国九五式突击步枪 钢铁的用途 我们的生活中也离不开钢铁 广州丫髻沙大桥 雷诺汽车 生活用品 磁悬浮列车 铁矿石成分 脉石和硫磷杂质 铁化合物 Fe3O4(磁铁矿石) Fe2O3(赤铁矿石) FeS2 (黄铁矿石) FeCO3(菱铁矿石) ☆铁的存在 存在：地壳中的铁都以化合态（氧化物、硫化物形式）存在于铁矿石中，游离态的铁只能从陨石中得到。 磁铁矿 —Fe3O4 褐铁矿—2Fe2O3.3H2O 菱铁矿—FeCO3 赤铁矿--Fe2O3 铁矿石晶体 暗红色铁铝榴石晶体，产地奥地利 立方体黄铁矿晶体，产地西班牙 祖母绿、黄铁矿、方解石共生，产地哥伦比亚 钢铁是怎样炼成的 1.钢铁的冶炼 ⑴炼铁： 铁矿石（化合态）→铁单质（游离态） ①基本反应原理： 3CO+ Fe2O3 ===== 2Fe+3CO2 高温 利用氧化还原反应，在高温下，用还原剂（主要是CO)将铁从铁矿石中还原出来。 ③设备：高炉 ②原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气 Ⅰ.产生还原剂： C+O2====CO2 CO2+C===2CO （空气，焦炭） Ⅱ.还原铁矿石： Fe2O3+3CO == 2Fe+3CO2 Ⅲ.造渣（除脉石）：（熔剂：石灰石） CaCO3 === CO2↑+CaO CaO+SiO2 == CaSiO3 高温 高温 ④炼铁的主要反应过程： 点燃 高温 高温 高炉结构图 C +O2=CO2 CO2+C=2CO 3CO+Fe2O3 =2Fe+3CO2 生铁和钢的比较 2%~4.3% 0.03%~2% 硅锰(较多) 硫磷(较多) 硅锰(适量) 硫磷(较少) 可铸不可锻 可铸,可锻,可压延 硬而脆 硬而韧,有弹性 ⑵炼钢： 生铁 → 钢 目 的 ①降：降低含碳量 ②除：除去硫、磷等杂质 ③调：调节合金元素Si Mn Cr Ni W 的含量 ①基本反应原理： 利用氧化还原反应?，在高温下，用氧化剂（用纯氧气）把生铁中过多的碳和其它杂质氧化除去。再添加Si?Mn?Al等其他合金作脱氧剂,以调整钢水成分 ③设备： 转炉，电炉，平炉 ②