2017-2018學(xué)年高中化學(xué)第三單元化學(xué)與材料的發(fā)展3.2金屬材料教案新人教版選修2

1、課題 2金屬材料教學(xué)目標(biāo):1舉例說明金屬材料的特點(diǎn)，了解有關(guān)的生產(chǎn)原理。2、舉例說明用化學(xué)方法進(jìn)行金屬材料表面處理的原理。3、討論社會(huì)發(fā)展和科技進(jìn)步對材料的要求，認(rèn)識(shí)化學(xué)對材料科學(xué)發(fā)展的促進(jìn)作用。4、收集我國現(xiàn)代材料研究和材料工業(yè)發(fā)展情況的資料，認(rèn)識(shí)新材料的發(fā)展方向。教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：了解有關(guān)煉鐵、鋼及鋁的冶煉化學(xué)原理；了解金屬防腐蝕的一般方法和原理。探究建議：1就近參觀金屬材料的生產(chǎn)、加工企業(yè)（或者觀看有關(guān)影像），收集有關(guān)資料，撰寫有關(guān)科學(xué)小品。2、實(shí)驗(yàn)：電路板的化學(xué)刻蝕。3、觀看影像或參觀：金屬的電鍍等。課時(shí)劃分：兩課時(shí)課前預(yù)習(xí)1煉鐵的原理是利用氧化還原反應(yīng)，在高溫下， _ ,原料是_ 、_

2、 、_ 、_ ，產(chǎn)生還原齊U的反應(yīng)是 _ 、_ ，煉鐵的反應(yīng)是 _，造渣的反應(yīng)是 _、，高爐煤氣的成分是。2._煉鋼的原理是_,原料是_ 。寫出煉鋼過程發(fā)生主要反應(yīng)的化學(xué)方程式 _3.電解鋁的原料是鋁土礦（主要成分是AI2Q），提純AI2Q的方法是：將鋁土礦溶解在NaOH溶液，然后往溶液中通入過量的二氧化碳，過濾，灼燒，即得Al203，寫出上述反應(yīng)的化學(xué)方程式_4._冰晶石的化學(xué)式為 _ ，在電解三氧化鋁時(shí)，加入冰晶石的作用是 _ , 電解AI203的化學(xué)方程式為 _ 。電解時(shí)，陽極產(chǎn)生氧氣，碳塊要消耗，所以要定時(shí)補(bǔ)充碳塊。5.金屬的化學(xué)腐蝕是指3_ ;金屬的電化學(xué)腐蝕是指 _6鋼鐵發(fā)生電化學(xué)

3、腐蝕，主要原因是由于鋼鐵制品與其接觸的電解質(zhì)溶液構(gòu)成許多微型的_，鐵通常作為 _ 極，_ 電子發(fā)生 _ 反應(yīng)而被腐蝕，其電極反應(yīng)為_ 。鋼鐵在大氣中的腐蝕通常為 _ 腐蝕，其陰極反應(yīng)式為 _。若電解質(zhì)溶液酸性較強(qiáng)，則發(fā)生的是 _腐蝕，其電極 反應(yīng)式為_。7.電鍍是一種特殊的電解，在電鍍時(shí)， _ 作陰極，_ 作陽極，_ 作電解質(zhì)溶液，電鍍時(shí)，電解質(zhì)溶液的濃度 _。如在一把小刀上鍍鋅，小 刀接電源的 _極，電極反應(yīng)式為 _。方法導(dǎo)引1煉鐵和煉鋼的主要區(qū)別由鐵礦石冶煉成鐵，再由鐵冶煉成鋼，這是冶煉鋼鐵的必經(jīng)過程。由于煉鐵和煉鋼的任務(wù)不同，因此采用的原料、禾U用的化學(xué)原理、冶煉設(shè)備等也各不相同。現(xiàn)比較

4、如下:冶 煉生鐵鋼原 料鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣生鐵、氧氣、生石灰原用還原劑在高溫下把鐵從鐵礦石中還原用氧化劑在高溫下把生鐵中的雜質(zhì)氧化理出來除去設(shè) 備高爐氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐化還原劑生成（爐腹）碳被氧化C+O2丄溫CO學(xué) 反咼溫咼溫CO+Q -CQ CO2+C- 2CO鐵被氧化2Fe+O2丄溫2FeO應(yīng)鐵的還原（爐身）咼溫Fe2Q+3CO2Fe+3CO脫碳FeO+C咼溫CO+Fe爐渣形成（爐腰）CaCO= CaO+C妙CaO+SiO咼溫CaSiO3脫硫FeS+CaO二溫FeO+CaS脫氧2FeO+Si咼溫2Fe+SiO2產(chǎn) 品生鐵；含有較多的碳及硫、磷、硅等鋼；含碳量0.032%留有部分硅錳4尾

5、氣高爐煤氣（CO CO、2 等）棕色煙氣（Fe2O3塵粒及CO煉鐵中，為什么不用焦炭直接還原氧化鐵？碳有還原性，在高溫條件下，能把鐵從它的氧化物中還原出來。FeO+3C上溫2Fe+3CO但是，焦炭是固體，與氧化鐵的表面接觸很有限，很難充分發(fā)生反應(yīng)，而一氧化碳是氣體，能與氧化鐵充分接觸，完全反應(yīng)。所以，煉鐵中必須通過一氧化 碳去還原氧化鐵。焦炭的作用有兩個(gè)：一是制造了還原劑CO二是它燃燒放出大量的熱，為高爐提供了高溫條件。煉鋼中要除去硅和錳，為什么在后期的脫氧反應(yīng)中，又要加入硅和錳作為脫氧劑？煉鋼，并不是要完全除去硅和錳等合金元素，而是將他們的 含量調(diào)整到規(guī)定的范圍之內(nèi)。煉鋼期，F(xiàn)eO會(huì)將硅和錳

6、氧化，成為爐渣，從而降低了硅和錳的含量。但后期，鋼水中含有少量沒有反應(yīng)的FeQ這會(huì)使鋼具有熱脆性。因此，用硅鐵或錳鐵作為脫氧劑將FeO還原,同時(shí)又調(diào)整了硅錳的含量。2.電解原理的應(yīng)用電解食鹽水電鍍鋅鋁的冶煉電解質(zhì) 溶液精制后的食鹽水含Zn2+的溶液冰晶石和氧化鋁熔融體電極 反應(yīng)陽極石墨金屬鋅碳塊陰極鐵網(wǎng)鍍件金屬碳塊電極 反應(yīng)陽極2CI2e=Cl2?Zn2e=Zn2+GOT12e=3Qf陰極2H+2e=H2T2+Zn+2e=Zn3 +4AI+12e=4AI總反應(yīng)式由解一2C I +2H2O2OH+Hd +CI2無由解2AI2O電解4AI+3O2?說明用立式隔膜電解槽陽極參加了反 應(yīng)，被逐漸腐 蝕

7、冰晶石作熔劑，電解時(shí)，陽極 碳塊被產(chǎn)生的Q逐漸消耗，要 定期補(bǔ)充3金屬的腐蝕金屬腐蝕的原因：許多金屬有較活潑的化學(xué)性質(zhì)，當(dāng)金屬與周圍接觸到空氣、水及具有腐蝕性的物質(zhì)時(shí)，金屬失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)。5化學(xué)腐蝕電化腐蝕條件金屬與非電解質(zhì)等直接接觸不純金屬與電解質(zhì)溶液接觸現(xiàn)象無電流產(chǎn)生有電流產(chǎn)生本質(zhì)金屬被氧化的過程較活潑的金屬被氧化的過程化學(xué)腐蝕與電化腐蝕往往同時(shí)發(fā)生，但電化腐蝕更具普遍，危害更嚴(yán)重鋼鐵的析氫腐蝕與吸氧腐蝕比較吸氧腐蝕析氫腐蝕條件水膜酸性很弱或呈中性水膜酸性較強(qiáng)陽極反應(yīng)Fe2e=Fe2+陰極反應(yīng)O2+2H2O4e=40H2H+2e=H2溶液反應(yīng)Fe2+20h=Fe(0H)2j4Fe(0

8、H)2+0+2HO=4Fe(OH)3j金屬腐蝕的快慢： 與電解質(zhì)溶液互相接觸的兩種金屬，活潑金屬總是先被腐蝕， 而不活潑金屬得到保護(hù)。兩種金屬活潑性相關(guān)越大，活潑金屬被腐蝕得越快。金屬的保護(hù)：改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)：如可根據(jù)不同的用途選用不同的金屬或非金屬制成 合金，以防止腐蝕；覆蓋保護(hù)層：如可以采用噴油漆、涂油脂、電鍍、噴鍍或表面鈍化等 方法使金屬與介質(zhì)隔離，以防止腐蝕；使用電化學(xué)保護(hù)法： 將一種比需要保護(hù)的金屬活潑的金屬與之相連構(gòu)成原電池，則較活潑的金屬被腐蝕，而需要保護(hù)的金屬被保護(hù)不被腐蝕。如埋在地下的鋼管用導(dǎo)線與較活潑金屬（鋁、鋅等）相連，則鐵被保護(hù)。例題1下列各工業(yè)生產(chǎn)中，石灰石、生石灰

9、、熟石灰、都不能作為原料和是（）。煉鐵用生鐵煉鋼 從海水中提取鎂 鋁的冶煉制水泥制玻璃制漂白粉 制硫酸A.B.C.D.解析煉鐵中用石灰石造渣；煉鋼中用生石灰造渣；用熟石灰富集海水中的鎂；石灰石是制水泥、玻璃的主要原料；熟石灰是制漂白粉的原料。6答案A例題2以下現(xiàn)象與電化學(xué)腐蝕無關(guān)的是（）。A.黃銅（銅鋅合金）制作的銅鑼不易生銹B.生鐵比軟鐵芯（幾乎是純鐵）容易生銹C.鐵質(zhì)器件附有銅質(zhì)配件，在接觸處易生鐵銹D.銀質(zhì)獎(jiǎng)牌長期放置后表面變暗解析A黃銅若發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)，被腐蝕的金屬應(yīng)是金屬性較活潑的鋅而不是銅；B生鐵中含較多的碳，比軟鐵芯在電解質(zhì)作用下更容易形成原電池，也更容易發(fā)生電化學(xué)腐蝕而生銹；C鐵質(zhì)器件附有銅配件時(shí)，在接觸電解質(zhì)溶液時(shí)，鐵作陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)而被腐蝕；D銀質(zhì)獎(jiǎng)牌久置后可能被氧氣或硫氧化成銀的化合物而使其表面變暗，這是化學(xué)腐蝕，與電化學(xué)腐蝕無關(guān)。答案D例題3工業(yè)上用鋁土礦（主要成分是Al2Q H2OAI2Q3HO以及少量的FezQ、SQ2等）， 提取純Al2C3作冶煉鋁的原料。提取的操作過程可用以下流程圖表示：寫出濾液A中一種溶質(zhì)與過量NaOH溶液反應(yīng)進(jìn)入濾液B中的離子方程式_。若步驟中沒有過濾操作而直接進(jìn)入步驟，對后面操作將產(chǎn)生的影響是_。解析提純AI2Q的關(guān)鍵是要根據(jù)AI2Q、FezQ、SiO2化學(xué)性質(zhì)上的差異。AI2O有兩性，既可 溶于NaOH溶液，又