8.1金属解析.ppt

第8章 走进精彩纷呈的金属世界 8.1 应用广泛的金属材料-----钢铁 一、由石器、青铜器到铁器 1、几种金属冶练及广泛使用的顺序： 铜、鉄、铝、钛 4、金属导电和电解质溶液导电的区别 （一）炼铁 2、主要原料： 铁矿石、焦炭、石灰石、空气。 4、主要反应 （1）还原剂的形成 C＋O2＝CO2＋Q CO2＋C＝2CO－Q （2）铁的还原 Fe2O3＋3CO＝2Fe＋3CO2 （3）炉渣的形成 CaCO3＝CaO＋CO2↑ CaO＋SiO2＝CaSiO3 5、产物 （1）生铁 （2）高炉煤气：CO、CO2、N2、大量灰尘等。 （3）炉渣：主要是CaSiO3 （二）炼钢 1、反应原理： 高温下，用氧化剂把生铁里过多的碳和其它杂质氧化成气体或炉渣而除去。 目的：降碳、调硅锰、去硫磷。 2、原料：铁水或废钢铁、纯氧、造渣剂生石灰、脱氧剂等 3、炼钢的设备 4、主要反应（分三个阶段） 2Fe＋O2＝2FeO＋Q 　 2FeO＋Si＝SiO2＋2Fe 　 FeO＋Mn＝Fe＋MnO 　 FeO＋C＝CO＋Fe 答1：因为用纯氧代替空气可以克服由于空气里的氮气的影响而使钢质变脆以及氮气排出时带走热量的缺点。2：主要成分是氧化铁尘粒和高浓度的CO气体等。不能直接排放，必须净化回收，综合利用。 讨论： 炼铁和炼钢的主要反应原理有什么异同？ 相同点：都是利用氧化还原反应。 不同点：炼铁主要是用还原剂把铁从铁矿石中还原出来（侧重还原），而炼钢主要是用氧化剂把生铁中过多的碳和其它杂质氧化而除去（侧重氧化）。 生铁与钢的比较 * * 2、金属的分类 冶金工业 黑色金属（Fe、Cr、Mn） 有色金属（Fe、Cr、Mn以外） 密度 轻金属 ? ? 4.5 g/cm3（Mg、Al、Na、K、Li） 重金属 ? 4.5 g/cm3 （Cu、Pb、Sn、Ni） 含量 常见金属（Fe、Al、Cu） 稀有金属（锆、铪、铌） 二、金属和金属键 1、物性： 状态： 晶态固体（Hg除外） 颜色： 金属光泽 块状： 银白色（Au、Cu除外） 粉末状：灰色、黑色（Mg、Al除外） 导电性： Ag最好 Cu最广泛 导热性： 与导电性一致 延展性： Pt延性最好 Au展性最好 2、性质之最： ?最小（最轻的金属）? Li （锂） 熔点最低 ? Hg （汞） 熔点最高 ? W（钨） 硬度最大 ? Cr （铬） 人体内最多的金属元素是---钙 地壳中含量最多的金属元素——铝 人类冶炼最多的金属——铁 化学键 离子键： 阴阳离子间静电作用 共价键： 原子间共用电子对 金属键： 金属离子和自由电子 极性键 非极性键 3、金属键 合金：由两种或两种以上的金属（或金属与非金属） 熔合在一起形成的具有金属特性的物质。 特点： 1）熔点低于各成分熔点 2）机械强度高于各成分 在金属晶体中金属离子和自由电子之间强烈的相互作用 金属键： 温度升高，导电性增强 温度升高，导电性减弱 温度影响 化学 物理 物质变化 自由离子 自由电子 导电微粒 电解质溶液 金属 高桥中学 陆婵 5、金属的化学性质 （还原性） （1）与非金属反应 Cl2 O2 S FeCl3 CuCl2 Fe3O4 CuO FeS Cu2S 氧化性 （2）溶液中的置换反应 与H2O反应：（K、Na、Ca） 2Na + 2H2O → 2NaOH + H2? 与酸反应： （H前） Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2? 与盐反应： （活泼置换不活泼） Cu + 2AgNO3 →2Ag + Cu(NO3) 2 (最活泼的金属Cs ) ( 很活泼的金属K、Na、Ca不能与盐 发生置换反应) 2e 1、原理：高温下用还原剂（主要是一氧化碳）从铁矿石中把铁还原出来。 3、主要设备：高炉 三、炼铁和炼钢 高炉操作示意图 问题1：原料中焦炭和石灰石的作用是什么？ 答：焦炭的作用是作燃料和形成还原剂。石灰石的作用是作熔剂，除脉石。 点燃 高温 高温 高温 高温 问题：高炉煤气能否直接排放？ 转炉、电炉、平炉。 平炉 电炉 氧气顶吹转炉 高温 高温 高温 高温 问题1：为什么要用纯氧来代替空气炼钢？ 问题2：炼钢过程中产生的大量棕色烟气其主成分是什么？能否直接排放？