金屬材料(人教版)選修2

金屬材料(人教版)選修2第一頁，共40頁。金屬制品與人類的建立了源遠流長的關系。金屬的物理性質和化學性質是金屬冶煉、金屬材料加工和使用的基礎。第二頁，共40頁。第二節(jié)金屬材料1.從礦石中獲得金屬2.金屬的腐蝕及防治第三頁，共40頁。教學目標1.了解金屬材料在生產生活中的廣泛應用。2.了解金屬材料的生產原理3.金屬材料對科學發(fā)展的促進作用。第四頁，共40頁。教學重點1.金屬冶煉的原理。2.金屬腐蝕的原理。3.金屬防腐的方法。教學難點電解、電鍍的原理。第五頁，共40頁。獲得金屬材料的方法：探礦采礦選礦冶煉

金屬冶煉時根據氧化還原原理將金屬從化合物中還原出來，因此不同金屬的制法也不同，除原理可行外，還要考慮經濟技術環(huán)保等方面。一.從礦石中獲得金屬第六頁，共40頁。探礦采礦第七頁，共40頁。選礦冶煉第八頁，共40頁。1.鋼鐵的冶煉鐵在自然界的分布很廣，地殼中含鐵5%，僅次于鋁，但主要以氧化物，硫化物等形式存在。磁鐵礦（主要成分Fe3O4）赤鐵礦（主要成分Fe2O3)褐鐵礦（主要成分2Fe2O3·3H2O)黃鐵礦（主要成分FeS2)第九頁，共40頁。磁鐵礦赤鐵礦第十頁，共40頁。褐鐵礦黃鐵礦第十一頁，共40頁。

生鐵冶煉原理是在高溫下用還原劑將鐵從其氧化物種還原出來。在高爐中煉制生鐵的原料為：鐵礦石焦炭石灰石空氣第十二頁，共40頁。煉鋼過程中發(fā)生的主要化學反應有：2C+O2=2CO2Fe+O2=2FeOFeO+C=CO+Fe（脫碳）FeS+CaO=CaS+FeO(脫硫）第十三頁，共40頁。2.鋁的冶煉

鋁在地殼中含量僅次于氧和硅，居金屬元素的首位，約為8.8%，但由于鋁十分活潑，所以人類大量使用鋁制品卻很晚。

在電解鋁發(fā)明之前著能用比鋁更活潑的金屬制鋁，因此產率低成本很高。第十四頁，共40頁。

電解鋁的原料來自鋁土礦（主要成分Al2O3)其中氧化鋁含量約為50%～70%電解時要求氧化鋁純度不低于98.2%第十五頁，共40頁。工業(yè)上制鋁主要是利用了氫氧化鋁的兩性。過程包括三個環(huán)節(jié)：1.將鋁土礦中的氧化鋁水合物溶解在氫氧化鈉溶液中；Al2O3+NaOH=2NaAlO2+H2O第十六頁，共40頁。2.想鋁酸鈉溶液中通入CO2,析出氫氧化鋁；NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO33.是氫氧化鋁脫水生成氧化爐。2Al(OH)3=Al2O3+3H2O第十七頁，共40頁。

電解鋁時，以氧化鋁——冰晶石(Na3AlF6)溶液為電解質，陽極、陰極以碳素材料做成，在電解槽的鋼板和碳素材料之間還要放置耐火絕緣材料。第十八頁，共40頁。電解鋁發(fā)生的化學反應為：2Al2O3=4Al+3O2↑950～970℃通電，Na3AlF6可簡略的用下時表示兩極的反應：陽極反應：6O2-－12e-=3O2陰極反應：4Al3+＋12e-=4Al第十九頁，共40頁。金屬腐蝕現象是普遍存在的。金屬腐蝕化學腐蝕電化學腐蝕1.金屬的腐蝕二.金屬的腐蝕及防治第二十頁，共40頁。

金屬材料與其表面接觸的一些物質直接發(fā)生的腐蝕叫做化學腐蝕。

不同金屬或不純金屬與電解質溶液接觸，因發(fā)生原電池反應，比較活潑的金屬是電子氧化，這種腐蝕叫電化學腐蝕?；瘜W腐蝕電化學腐蝕第二十一頁，共40頁。溫度對化學腐蝕的影響很大，如：鋼材在高溫下易被氧化，生成一層由FeO、Fe2O3、Fe3O4組成的氧化物皮。鐵制品在潮濕的空氣中生銹就是電化學腐蝕的典型例子，這時鋼鐵制品與其接觸的電解質溶液會構成許多微型腐蝕電源，鐵通常作為陽極失去電子而被腐蝕。第二十二頁，共40頁。鋼鐵在大氣中的腐蝕通常是吸氧腐蝕，陰極反應為：1/2O2+H2O+2e-

=2OH-(aq)在酸性條件下，氧氣含量較低發(fā)生析氫腐蝕，陰極反應為：2H+(aq)+2e-=H2(g)第二十三頁，共40頁。2.金屬腐蝕的防治和利用金屬腐蝕的本質是金屬與其接觸的其他物質在一定條件下發(fā)生氧化還原反應而受到損害。將金屬物品與周圍物質隔離開是一種普遍采用的防護方法。如：用化學法在鋼鐵表面發(fā)藍；用陽極氧化處理鋁制品；還有離子注入、表面滲鍍等。第二十四頁，共40頁。金屬防腐的辦法：1.一個較活潑金屬制成合金。2.電鍍3.涂油漆涂油漆電鍍第二十五頁，共40頁。

電鍍是應用電解原理在金屬表面鍍上一層其他金屬或合金的過程。電鍍的目的：增強康復是能力增加美觀和表面強度第二十六頁，共40頁。

參照高爐記錄發(fā)生的化學反應，思考下列問題：

指出赤鐵礦反應中何為氧化劑，何為還原劑？赤鐵礦反應中，氧化鐵為氧化劑，一氧化碳為還原劑。學與問第二十七頁，共40頁。

火法煉金和濕法煉金是冶金工業(yè)兩種主要方式，通過分析比較，討論比較兩種方法分別有哪些優(yōu)點和缺點？火法冶金所占比例最大，鋼鐵及大多數有色金屬主要靠這種方法生產。始發(fā)冶金對于低品位，成分復雜和難選礦的分離提取具有優(yōu)越性。兩種方法比較，前者能耗高，易造成環(huán)境污染，后者設備工藝簡單，原料的綜合回收率高，污染小。第二十八頁，共40頁。金屬冶煉有哪些常用辦法？1.濕法煉金2.高爐煉鐵3.電解法第二十九頁，共40頁。

按照化工生產的一般過程，思考在煉鐵工程的實際生產中必須考慮哪些因素？

反應原理、生產過程中原料的選擇、反應條件的控制、三廢的處理和能量的充分利用。第三十頁，共40頁。判斷高爐煉鐵中產生廢氣爐渣的主要成分，并提出利用它們以及多余熱能的設想。

高爐煉鐵中廢氣主要是高爐煤氣，經除塵后可作為熱風爐加熱爐和鍋爐等的燃料。廢渣的主要成分是硅酸鈣等，可作為水泥和礦渣磷肥的生產原料。由耐火材料做成的高爐內襯一直處于高溫狀態(tài)，為演唱高爐的使用壽命，必須有誰在外部冷卻，這些廢熱主要轉化為熱水加以利用。第三十一頁，共40頁。1.了解金屬材料在生產生活中的廣泛應用。2.了解金屬材料的生產原理。3.金屬材料對科學發(fā)展的促進作用。課堂小結第三十二頁，共40頁。（07廣東）將純鋅片和純銅片按圖示方式插入同濃度的稀硫酸中一段時間，以下敘述正確的是（）A．兩燒杯中銅片表面均無氣泡產生B．甲中銅片是正極，乙中銅片是負極C．兩燒杯中溶液的pH均增大D．產生氣泡的速度甲比乙慢C高考鏈接第三十三頁，共40頁。

金屬腐蝕大都發(fā)生在金屬與其他介質接觸的部位，由次推出：控制金屬主要從哪些方面考慮？那些設計和措施更為經濟合理？

金屬腐蝕的本質是金屬與其接觸的其他物質在一定條件下發(fā)生氧化還原反應而受到損害，因此，金屬的防護主要從金屬（如正確的選材、陰極保護、陽極保護、合金化）與接觸金屬的物質及兩者相互反應的條件（如調整介質環(huán)境、金屬鍍層、涂層、加入緩蝕劑）等方面考慮。實際中，根據具體情況從多鐘防護法中選擇。課堂練習第三十四頁，共40頁。鐵礦石中含有脈石（主要含有二氧化硅）請寫出形成爐渣(主要成文CaSiO3)化學方程式：CaCO3=CaO+CO2↑SiO2+CaO=CaSiO3高溫第三十五頁，共40頁。1.下列兩個成語與我們所學的化學知識有關。請你任選一個，簡述其中的化學原理。A．百煉成鋼(將反復燒紅的生鐵在空氣中不斷錘打，轉化為鋼。)錘打燒紅的生鐵時，生鐵中的碳與氧氣反應生成二氧化碳，使含碳量降低，轉變?yōu)殇?。B．釜底抽薪(釜；指古代炊具，相當于現在的鍋，薪：指柴火。)你選擇的成語是_____。其中的化學原理：____________________________________。燃燒需要可燃物，減少可燃物不利于燃燒。B課后習題第三十六頁，共40頁。2.鐵銹是（

）A．氧化鐵

B．含