高中化學 31應用廣泛的金屬材料課件 蘇教版選修1

專題3豐富多彩的生活材料第一單元應用廣泛的金屬材料知識點1

合金的組成及應用【自主認知】一、金屬的性質(zhì)及其應用1.常見金屬的物理性質(zhì)及其應用：金屬性質(zhì)用途銅、鋁有良好的_______用做輸電的導線鎢有很高的_____用于制作燈絲鋁有良好的_______可制成_____用于包裝食品導電性熔點延展性鋁箔2.常見金屬的化學性質(zhì)及其應用(以鋁為例)：(1)鋁的化學性質(zhì)?；瘜W性質(zhì)化學反應方程式或文字解釋與氧氣反應常溫在空氣中形成致密的_______，具有抗腐蝕性加熱或點燃___________________與酸反應與稀鹽酸反應________________________常溫下與濃硫酸、濃硝酸鈍化，鋁表面形成一層_______氧化膜4Al+3O22Al2O3點燃====2Al+6HCl====2AlCl3+3H2↑氧化膜化學性質(zhì)化學反應方程式或文字解釋與堿反應2Al+2NaOH+2H2O====2NaAlO2+3H2↑與鹽溶液反應(如CuSO4溶液)化學反應方程式：___________________________2Al+3CuSO4====3Cu+Al2(SO4)3(2)氧化鋁的化學性質(zhì)。①與強堿溶液反響的離子方程式為__________________________。②與強酸溶液反響的離子方程式為______________________。③鋁制炊具不能用來長時間盛裝酸性或堿性及含食鹽的食品。Al2O3+6H+====2Al3++3H2O2.合金的性能。合金與其各成分金屬相比，具有許多優(yōu)良的物理、化學性能。(1)合金的硬度_____。(2)多數(shù)合金的熔點一般比各成分金屬的___。(3)合金的性能可以通過所添加的合金元素的_____和生成合金的_____來調(diào)節(jié)。較大低種類含量3.常見的合金：(1)鐵合金。生鐵與鋼的比較：生鐵鋼含碳量_______0.3%～2%組成鐵、碳除___、___外，合金鋼中還含有其他元素性能硬度大、抗壓、性脆有良好的延展性、機械性能加工可鑄不可煅可鑄、可煅用途制造機座、管道制造機械和交通工具2%～4%鐵碳(2)鋁合金和銅合金。①硬鋁：合金元素為Cu、Mg、Mn和Si等。硬鋁密度小，強度高、抗腐蝕性強。適用于制造飛機和航天器。②黃銅：合金元素是Zn。青銅：合金元素是Sn。(3)鈦合金。①優(yōu)點：有較高的強度、良好的抗氧化性和優(yōu)異的耐腐蝕性。②用途：鈦合金主要用于飛機、火箭、導彈、人造衛(wèi)星、宇宙飛船等尖端領(lǐng)域。同時由于它對人體無毒和無不良反響，可作為人造骨的材料，被稱為“___________〞。親生物金屬【釋疑解惑】1.合金的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)的關(guān)系：(1)一般情況下，合金比純金屬的硬度更大、更鞏固。如下圖，純金屬和合金的結(jié)構(gòu)并不相同，在純金屬內(nèi)，所有原子的大小和形狀都是相同的，原子的排列十分規(guī)整。而合金內(nèi)參加了或大或小其他元素的原子，改變了金屬原子有規(guī)那么的層狀排列，使原子層與層之間的相對滑動變得困難。(2)一般情況下合金的的熔點比純金屬低。在純金屬內(nèi)，所有的原子大小相同，排列十分規(guī)整；而合金內(nèi)原子的大小不一，排列沒有純金屬那樣整齊，使得原子之間的相互作用力減小。所以，合金的熔點一般比各成分金屬的熔點都要低。2.不銹鋼的分類及耐腐蝕的原因：(1)不銹鋼種類繁多、性能各異，按化學成分可分為鉻不銹鋼和鉻鎳不銹鋼兩大類；按使用的介質(zhì)環(huán)境可分為耐硝酸不銹鋼、耐硫酸不銹鋼、耐尿素不銹鋼和耐海水不銹鋼等。(2)不銹鋼中添加的元素主要是Ni和Cr，Cr是防氧化元素，使不銹鋼外表形成一層致密的氧化物保護膜，防止內(nèi)部的Fe與外界物質(zhì)接觸，Ni是防腐蝕元素，使不銹鋼在多種酸、堿、鹽溶液中也能具有很好的化學穩(wěn)定性和耐腐蝕性?！炯磿r訓練】1.(2021·湛江高二檢測)鐵和鐵合金是生活中常用的材料，以下說法正確的選項是()A.不銹鋼是鐵合金，只含金屬元素B.一定條件下，鐵粉可與水蒸氣反響C.鐵與鹽酸反響，鐵合金不與鹽酸反響D.鐵合金的硬度和強度均低于鐵【解析】選B。鐵合金中含非金屬元素碳；鐵粉與水蒸氣反響方程式為3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2；鐵形成鐵合金后其化學性質(zhì)幾乎不變，鐵合金中的鐵仍能與鹽酸反響；合金的性能一般優(yōu)于其純金屬?！?===2.鈦(Ti)因為具有神奇的性能越來越引起人們的關(guān)注，是航空、軍工、電力等方面的必需材料，被譽為“空間金屬〞和“深海金屬〞。(1)鈦和鈦的合金具有很多優(yōu)良的性能，如熔點高、密度小、可塑性好、易于加工，鈦合金與人體有很好的“相容性〞。根據(jù)它們的主要性能，以下用途不切合實際的是。A.用于做保險絲B.用于制造航天飛機C.用于制造人造骨D.用于制造船舶(2)常溫下鈦不和非金屬、強酸反響。紅熱時，卻可與常見的非金屬單質(zhì)反響。地殼中含鈦礦石之一稱金紅石(TiO2)，目前大規(guī)模生產(chǎn)鈦的方法是第一步：金紅石、炭粉混合，在高溫條件下通入氯氣制得TiCl4和一種可燃性氣體。該反響的化學方程式為

，該反響的復原劑是。第二步：在氬氣的氣氛中，用過量鎂在加熱條件下與TiCl4反響制得金屬鈦。簡述由上述所得產(chǎn)物中獲取金屬鈦的步驟

。【解析】(1)物質(zhì)的性質(zhì)決定其用途，應結(jié)合題干所給的有關(guān)性質(zhì)的信息來分析。由題干知鈦和鈦合金的熔點高，不能用來做保險絲；其密度小、熔點高、可塑性好，可用于制造飛機及船舶，與人體有很好的“相容性〞，可制造人造骨。(2)第一步得到的可燃性氣體應是CO，結(jié)合原子守恒及電子轉(zhuǎn)移守恒，化學方程式應為TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO，該反響中，碳元素化合價升高，C作復原劑；第二步應為鎂置換鈦的反響，化學方程式為TiCl4+2MgTi+2MgCl2，所得產(chǎn)物含雜質(zhì)鎂(鎂過量)、MgCl2，利用鈦不與強酸反響，應加足量鹽酸除去過量雜質(zhì)鎂、MgCl2，過濾即得鈦。高溫====△Ar====答案：(1)A(2)第一步：TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO碳第二步：參加足量鹽酸，除去過量鎂、MgCl2，過濾，洗滌高溫====【互動探究】(1)題目1中的鐵合金是生活中常用材料，那么合金是純潔物還是混合物？提示：合金是混合物，但其組成是均勻的，而且有些合金有固定熔點。(2)與題目2中鎂熱復原法制Ti一樣，采用鈉復原法也可制備Ti，反響方程式應如何寫？提示：TiCl4+4NaTi+4NaCl△====【補償訓練】1.(2021·福州高二檢測)鋁硅合金(含Si13.5%)在凝固時收縮率很小，因而這種合金適合鑄造。有以下三種晶體：①鋁；②硅；③鋁硅合金，它們的熔點從低到高的順序是()A.①③②B.②①③C.③②①D.③①②【解析】選D。合金的熔點低于各成分的熔點，晶體硅的結(jié)構(gòu)類似于金剛石的結(jié)構(gòu)，熔點比鋁高。2.為除去鍍在鋁外表的銅鍍層，可選用的試劑為()A.稀硝酸B.濃硝酸C.濃鹽酸D.氫氧化鈉溶液【解析】選B。銅與濃硝酸反響生成硝酸銅，而鋁遇濃硝酸鈍化，故可用濃硝酸除去鋁外表的銅鍍層。知識點2

金屬的腐蝕與防護【自主認知】1.金屬腐蝕的兩種類型：(1)化學腐蝕金屬與化學物質(zhì)直接接觸。條件

(2)①金屬不純②金屬外表_______________③水膜中溶解有_____________等，形成一薄層電解質(zhì)溶液電化學腐蝕條件條件

吸附了一層水膜氧和少量鹽類2.金屬的防護：(1)金屬防護的三類方法：馬口鐵致密的Fe3O4薄膜更容易失去電子(2)合理選擇防腐方法。①考慮金屬制品的使用期限：短期使用，不須采用昂貴的防腐方法。②考慮金屬制品的使用環(huán)境。③考慮對金屬制品外觀的要求?！踞屢山饣蟆?.金屬的化學腐蝕和電化學腐蝕的比較：化學腐蝕電化學腐蝕條件金屬與非電解質(zhì)等直接接觸不純金屬或合金與電解質(zhì)溶液接觸現(xiàn)象無電流產(chǎn)生有微弱電流產(chǎn)生本質(zhì)金屬被氧化的過程較活潑金屬被氧化的過程相互關(guān)系化學腐蝕與電化學腐蝕往往同時發(fā)生，但電化學腐蝕更普遍，危害嚴重2.金屬腐蝕快慢的規(guī)律：(1)在同一電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕由快到慢的順序為原電池原理引起的腐蝕>化學腐蝕>原電池原理中作正極的金屬。(2)對于同一種電解質(zhì)溶液，電解質(zhì)溶液濃度越大，金屬腐蝕越快(除鈍化外)。(3)對于活動性不同的兩種金屬，活動性差異越大，氧化復原反響速率越快，活潑金屬腐蝕越快。(4)同一種金屬在不同介質(zhì)中腐蝕由快到慢的順序為強電解質(zhì)溶液>弱電解質(zhì)溶液>非電解質(zhì)溶液。(5)純度越高的金屬，腐蝕的速率越慢(純金屬幾乎不腐蝕)。(6)不純的金屬或合金，在潮濕的空氣中腐蝕速率遠大于在枯燥、隔絕空氣條件下的腐蝕速率?！炯磿r訓練】1.(2021·安慶高二檢測)如圖中a為生鐵，A、B兩個燒杯中為海水，C燒杯中為1mol·L-1的稀硫酸。(1)C中Cu極的電極反響式為_________________________________。(2)B中Zn極的電極反響式為，F(xiàn)e極附近溶液的pH(填“增大〞“減小〞或“不變〞)。A、B、C中鐵被腐蝕的速率由快到慢的順序是?！窘馕觥緽、C裝置為原電池，在原電池中，活潑金屬作負極，故B中Fe作正極被保護，C中Fe作負極被腐蝕。答案：(1)2H++2e-====H2

(2)Zn-2e-====Zn2+增大C>A>B2.炒過菜的鐵鍋未及時洗凈，在空氣中放置不久便會因腐蝕而出現(xiàn)紅褐色銹斑。請答復：(1)鐵鍋的銹蝕是腐蝕(填“析氫〞或“吸氧〞)。(2)寫出鐵鍋腐蝕時負極的電極反響式：。(3)寫出鐵鍋在中性條件下腐蝕的正極的電極反響式：。(4)寫出電化學反響的總方程式：?！窘馕觥砍催^菜的鐵鍋如果未及時洗凈，外表會附有少量的氯化鈉溶液，在該條件下鐵會發(fā)生吸氧腐蝕。活潑的鐵作負極，失電子，其電極反響式為Fe-2e-====Fe2+。鐵鍋在中性條件下發(fā)生的腐蝕就是吸氧腐蝕，正極反響式為2H2O+O2+4e-====4OH-。該過程中總反響方程式為2Fe+2H2O+O2====2Fe(OH)2。答案：(1)吸氧(2)Fe-2e-====Fe2+(3)O2+2H2O+4e-====4OH-(4)2Fe+2H2O+O2====2Fe(OH)2【互動探究】(1)由題目1中可得出的金屬腐蝕快慢的規(guī)律是什么？提示：在同一電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕由快到慢的順序為電解池的陽極>原電池的負極>正常狀況>原電池的正極>電解池的陰極。(2)由題目2中可以看出鐵鍋生銹的原因是什么？提示：鐵鍋是生鐵加工成的，菜湯中含有NaCl等電解質(zhì)，這樣Fe、C、NaCl溶液共同構(gòu)成原電池，加快了腐蝕。

【補償訓練】(2021·臨沂高二檢測)如圖，一根鐵棒插入煮沸過的蒸餾水中，鐵棒上有三點。(1)A、B、C三點中腐蝕最快的是。(2)假設(shè)向蒸餾水中參加少量食鹽，B處的腐蝕速率將(填“加快〞“不變〞或“減慢〞)。(3)假設(shè)將蒸餾水換成：①0.1mol·L-1H2SO4溶液；②1mol·L-1H2SO4溶液；③18.4mol·L-1H2SO4溶液，那么A處腐蝕由快到慢的順序是。【解析】(1)根據(jù)題意可知：A在煮沸