應(yīng)用廣泛的金屬材料-鋼鐵

應(yīng)用廣泛的金屬材料——鋼鐵第1頁(yè)/共35頁(yè)我們的生活離不開(kāi)鋼鐵第2頁(yè)/共35頁(yè)出土的鐵制品:

人類使用鐵的歷史可以追溯到四千五百多年以前，不過(guò)那時(shí)的鐵是從太空掉下的隕鐵（其中含鐵90％以上）。古代鐵工具第3頁(yè)/共35頁(yè)

我國(guó)在商代就開(kāi)始用鐵，在河北、北京、河南的某些地區(qū)出土過(guò)用隕鐵打制的鐵刃銅鉞。我國(guó)最早的人工冶鐵制品是甘肅靈臺(tái)出土春秋初年秦國(guó)的銅柄鐵劍，這說(shuō)明春秋初年我國(guó)已掌握了冶鐵技術(shù)。第4頁(yè)/共35頁(yè)1957年甘肅省靈臺(tái)縣景家莊出土

此劍柄鐔相連,皆用青銅鑄成,兩面有對(duì)稱紋飾,柄中部有長(zhǎng)形鏤孔4個(gè),柄長(zhǎng)85厘米,鐔長(zhǎng)4厘米,厚0.4厘米。劍葉鐵質(zhì),殘長(zhǎng)9厘米,寬3厘米,厚0.3厘米,焊接于銅鐔上。鐵劍葉全部銹蝕,從鐵銹上可以清楚看出用絲織物包裹的痕跡。這是中國(guó)迄今發(fā)掘出土的最早的人工冶鐵制品之一,證明至遲在春秋早期,中國(guó)已經(jīng)掌握了冶煉生鐵的先進(jìn)技術(shù)。第5頁(yè)/共35頁(yè)古代煉鐵（春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期）第6頁(yè)/共35頁(yè)新疆隕鐵

據(jù)記載，這枚大隕鐵隕落時(shí)間為1880年。重30噸、最大直徑2米多。第7頁(yè)/共35頁(yè)我國(guó)鐵礦石的儲(chǔ)量居世界第一第8頁(yè)/共35頁(yè)少量游離態(tài)：大量化合態(tài)：鐵在自然界中的存在存在于隕鐵中赤鐵礦、磁鐵礦、黃鐵礦等鐵在地殼中的含量約為5%，占第四位，在金屬中僅次于鋁（O、Si、Al、Fe）。第9頁(yè)/共35頁(yè)鐵礦石樣本黃鐵礦—FeS2磁鐵礦—Fe3O4褐鐵礦—2Fe2O3·3H2O菱鐵礦—FeCO3赤鐵礦--Fe2O3第10頁(yè)/共35頁(yè)鐵礦石晶體暗紅色鐵鋁榴石晶體，產(chǎn)地奧地利立方體黃鐵礦晶體，產(chǎn)地西班牙祖母綠、黃鐵礦、方解石共生，產(chǎn)地哥倫比亞第11頁(yè)/共35頁(yè)銀白色金屬（粉末時(shí)為黑色）延展性、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性（金屬通性）

ρ=7.86g/cm3（重金屬）熔點(diǎn)1535℃，沸點(diǎn)2750℃能被磁體所吸引，易磁化鐵物理性質(zhì)特性:能被磁體吸引第12頁(yè)/共35頁(yè)鐵原子結(jié)構(gòu)鐵的常見(jiàn)化合價(jià)28142+26第13頁(yè)/共35頁(yè)Fe失去2eFe2+失去3eFe3+鐵原子失電子第14頁(yè)/共35頁(yè)鐵化學(xué)性質(zhì)1.非金屬反應(yīng)2Fe+3Cl22FeCl3

點(diǎn)燃(褐色的煙)Fe+SFeS△點(diǎn)燃3Fe+2O2Fe3O4(火星四射，放出大量熱)（生成黑褐色固體）思考：下列各物質(zhì)中，不能由組成它的兩種元素單質(zhì)直接化合得到的（）

A、FeSB、Fe3O4C、Cu2SD、FeCl2

D氧化性：Cl2、O2

＞S第15頁(yè)/共35頁(yè)2.與水反應(yīng)34Fe3O4+

4H2高溫Fe+H2O(g)在高溫下反應(yīng)。常溫和一般加熱都不反應(yīng)。金屬與水反應(yīng)的難易程度與金屬活潑性有關(guān)第16頁(yè)/共35頁(yè)Fe+2HCl→FeCl2+H2↑Fe+H2SO4（?。鶩eSO4+H2↑3.和酸反應(yīng)⑴和非氧化性酸反應(yīng)⑵和氧化性強(qiáng)酸反應(yīng)Fe在冷濃硫酸和濃硝酸中會(huì)鈍化，但加熱時(shí)仍反應(yīng)2Fe+6H2SO4（濃）→Fe2(SO4)3+3SO2↑

+6H2O△第17頁(yè)/共35頁(yè)Fe+CuSO4→Cu+FeSO4

4.和鹽反應(yīng)思考：上述反應(yīng)中鐵的化合價(jià)變化有規(guī)律嗎？A．Fe

Fe2+Fe+SFeSFe+I2

FeI2Fe+2H+→Fe2++H2Fe+Cu2+→Fe2++Cu△

水弱氧化劑第18頁(yè)/共35頁(yè)B．Fe

Fe3+2Fe+3Cl22FeCl32Fe+3Br2→2FeBr32Fe+6H2SO4(濃)Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O△點(diǎn)燃C．Fe

Fe2+、Fe3+點(diǎn)燃3Fe+2O2Fe3O43Fe+4H2OFe3O4+4H2高溫注：Fe3O4可寫(xiě)成:FeO·Fe2O3強(qiáng)氧化劑第19頁(yè)/共35頁(yè)弱氧化劑強(qiáng)氧化劑Fe3O4鐵具有較強(qiáng)還原性，較活潑。小結(jié)（S、I2、H+、Cu2+、Fe3+）（Cl2、Br2、HNO3、濃H2SO4）O2

、水蒸氣Fe+3

Fe+2Fe0第20頁(yè)/共35頁(yè)

鋼鐵是“工業(yè)的血液”第21頁(yè)/共35頁(yè)中國(guó)鋼鐵產(chǎn)量的增長(zhǎng)（單位：萬(wàn)噸）年份鋼生鐵鋼產(chǎn)居世界的位次194915.825.226200115700127001第22頁(yè)/共35頁(yè)合金成份性能生鐵含C、S、P等(2.1~4.3%)硬、脆普通鋼含C(0.03~2.11%)硬而韌，有彈性特種鋼錳鋼含C、Mn(13%)堅(jiān)硬，有韌性，順磁性鎢鋼含C、W耐熱，溶點(diǎn)高，堅(jiān)硬不銹鋼含Cr、Ni抗腐蝕性強(qiáng)生鐵和鋼的成分、性能比較第23頁(yè)/共35頁(yè)鐵的重要化合物鐵的化合物1．鐵的氧化物2．鐵的氫氧化物第24頁(yè)/共35頁(yè)鐵的氧化物化學(xué)式FeOFe2O3Fe3O4名稱俗名顏色、狀態(tài)鐵的價(jià)態(tài)穩(wěn)定性溶解性用途氧化亞鐵三氧化二鐵四氧化三鐵＋2價(jià)＋3價(jià)＋2、＋3黑色粉末紅棕色粉末黑色晶體不溶于水不溶于水不溶于水——鐵紅磁性氧化鐵——紅色顏料磁性材料不穩(wěn)定穩(wěn)定穩(wěn)定四氧化三鐵氧化亞鐵氧化鐵第25頁(yè)/共35頁(yè)鐵的氧化物的化學(xué)性質(zhì)鐵的氧化物氧化亞鐵氧化鐵四氧化三鐵FeOFe2O3Fe3O4與HCl反應(yīng)與CO反應(yīng)相互轉(zhuǎn)化FeO+2HClFeCl2+H2OFe2O3+6HCl2FeCl3+3H2OFe3O4+8HCl2FeCl3+FeCl2+4H2OFexOy+YCO→XFe+YCO2加熱

6FeO+O2→2Fe3O4加熱

第26頁(yè)/共35頁(yè)氫氧化鐵NaOH溶液FeCl3溶液紅褐色沉淀（紅褐色）Fe3+

＋3OH–Fe(OH)3第27頁(yè)/共35頁(yè)沉淀顏色變化：白色

灰綠色紅褐色氫氧化亞鐵

NaOH

溶液

FeSO4

溶液白色沉淀，迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3

↓Fe2++2OH–Fe(OH)2↓(白色)第28頁(yè)/共35頁(yè)小結(jié)：鐵的氫氧化物氫氧化亞鐵氫氧化鐵化學(xué)式Fe(OH)2Fe(OH)3顏色水溶性制法化學(xué)性質(zhì)轉(zhuǎn)化4Fe(OH)2+O2+2H2O→4Fe(OH)3白→灰綠→紅褐白色紅褐色不溶不溶Fe2++2OH-→Fe(OH)2Fe3++3OH-→Fe(OH)3Fe(OH)3+3H+→Fe3++3H2O?2Fe(OH)3→Fe2O3+3H2OFe(OH)2+2H+→Fe2++2H2O2Fe(OH)2→FeO+

H2O第29頁(yè)/共35頁(yè)Fe2+（淺綠色）2、還原性：與Cl2、Br2、O2、H2O2、HNO3、酸性KMnO4等反應(yīng)

4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3

↓1、與堿反應(yīng)：Fe2++2OH–Fe(OH)2↓2Fe2++Cl2

2Fe3++2Cl–2Fe2++Br2

2Fe3++2Br–3、氧化性：與活潑金屬反應(yīng)

Fe2++ZnFe

+Zn2+常見(jiàn)亞鐵鹽：FeSO4·7H2O（綠礬）第30頁(yè)/共35頁(yè)Fe3+（黃色）2、氧化性：與Fe、Cu、H2S、SO2、I-等反應(yīng)

1、與堿反應(yīng)：Fe3++3OH–Fe(OH)3↓2Fe3++Fe3Fe2+2Fe3++Cu

2Fe2++Cu2+2Fe3++2I－

2Fe2++I23、遇硫氰化鉀（KSCN）顯血紅色第31頁(yè)/共35頁(yè)思考1:如何配制FeSO4溶液?如何保存FeSO4溶液?思考2:如何鑒別溶液中存在的Fe3+?如何鑒別溶液中存在的Fe2+?思考3:如何除去FeCl3溶液中存在的FeCl2?如何除去FeSO4溶液中存在的Fe2(SO4)3?鐵釘（防止被氧化）硫酸（防止水解）KSCNCl2Fe第32頁(yè)/共35頁(yè)FeFe3+Fe2+思考題：用已學(xué)習(xí)的知識(shí)，再次考慮如何實(shí)現(xiàn)圖中系列變化？選擇具體的物質(zhì)，填入下圖。（Cl2、Br2、稀HNO3

熱濃H2SO4、KMnO4）強(qiáng)氧化劑弱氧化劑（I2、S、H+、Cu2+）強(qiáng)氧化劑（O2、Cl2、Br2、H2O2、HNO3）還原劑(Fe、Cu、SO2、H2S