化學(xué)與技術(shù)--金屬材料(第2課時(shí))

1、第三章第三章 化學(xué)與材料的發(fā)展化學(xué)與材料的發(fā)展第二節(jié)第二節(jié) 金屬材料金屬材料第二課時(shí)第二課時(shí)煉鐵和煉鋼的對(duì)比：煉鐵和煉鋼的對(duì)比：煉煉 鐵鐵煉煉 鋼鋼原料及其原料及其作用作用主要主要反應(yīng)反應(yīng)原理原理異異同同設(shè)備設(shè)備主要化學(xué)主要化學(xué)反應(yīng)反應(yīng)尾尾 氣氣鐵礦石：鐵來源鐵礦石：鐵來源焦炭、空氣：產(chǎn)生熱量及還原劑焦炭、空氣：產(chǎn)生熱量及還原劑COCO石灰石：熔劑（除脈石）石灰石：熔劑（除脈石）生鐵或廢鋼鐵生鐵或廢鋼鐵氧化劑：氧化劑：OO2 2、富氧空氣、空氣、富氧空氣、空氣生石灰：造渣、除生石灰：造渣、除Si Si、P PSi Mn AlSi Mn Al：還原劑：還原劑, ,除除FeO,FeO,調(diào)整鋼的成分

2、調(diào)整鋼的成分高溫下，用還原劑高溫下，用還原劑(CO)(CO)將鐵礦石將鐵礦石中的鐵還原出來中的鐵還原出來高溫下，用氧化劑把生鐵中過多的碳和高溫下，用氧化劑把生鐵中過多的碳和其它雜質(zhì)氧化成氣體或爐渣除去其它雜質(zhì)氧化成氣體或爐渣除去都是利用氧化還原反應(yīng)都是利用氧化還原反應(yīng)高高 爐爐平爐、轉(zhuǎn)爐、電爐平爐、轉(zhuǎn)爐、電爐還原劑還原劑COCO的生成：的生成：C CO O2 2COCO2 2 CO CO2 2C2COC2CO點(diǎn)燃點(diǎn)燃高溫高溫鐵的還原：鐵的還原：FeFe2 2O O3 33CO 2Fe3CO 2Fe3CO3CO2 2高溫高溫爐渣的生成：爐渣的生成：CaCOCaCO3 3CaOCaOCOCO2 2

3、 CaO CaOSiOSiO2 2CaSiOCaSiO3 3高溫高溫氧化造渣（降氧化造渣（降C C，調(diào)，調(diào)SiSi、MnMn，除除S S、P P）：）：2Fe2FeO O2 22FeO(Fe2FeO(Fe過量過量)FeO)FeOCFeCFeCOCO2FeO+Si2Fe+SiO2FeO+Si2Fe+SiO2 2 FeO+MnFe+MnO FeO+MnFe+MnOFeS+CaOFeO+CaS FeS+CaOFeO+CaS 2P+5FeO+3CaO5Fe+Ca2P+5FeO+3CaO5Fe+Ca3 3(PO(PO4 4) )3 3還原還原FeO(FeO(脫氧脫氧) )，調(diào)節(jié)鋼的成分：，調(diào)節(jié)鋼的成分：

4、2FeO+Si2Fe+SiO2FeO+Si2Fe+SiO2 2 FeO+MnFe+MnO FeO+MnFe+MnO高溫高溫高溫高溫高溫高溫高溫高溫高溫高溫高溫高溫高溫高溫高溫高溫高爐煤氣（高爐煤氣（COCO、COCO2 2、NN2 2等）等）棕色煙氣（棕色煙氣（FeFe2 2OO3 3塵粒、塵粒、COCO等）等）知識(shí)回顧知識(shí)回顧2.鋁的冶煉鋁的冶煉a.將鋁土礦中的氧化鋁溶解在將鋁土礦中的氧化鋁溶解在NaOH溶液中：溶液中： Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2Ob.向偏鋁酸鈉溶液中通入向偏鋁酸鈉溶液中通入CO2，析出氫氧化鋁：，析出氫氧化鋁： NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH

5、)3+NaHCO3c.使氫氧化鋁脫水生成氧化鋁：使氫氧化鋁脫水生成氧化鋁： 2Al(OH)3=Al2O3+3H2O一、從礦石中獲得金屬一、從礦石中獲得金屬原理原理:通電通電總式：總式：2Al2O3 4Al+3O2 陽極陽極：6O2-12 e- =3O2 陰極陰極：4Al3+ + 12e- =4Al助熔劑：冰晶石（助熔劑：冰晶石（Na3AlF6 六氟合鋁酸鈉）六氟合鋁酸鈉）陽極材料陽極材料(碳碳)和熔融氧化鋁需要定期補(bǔ)充和熔融氧化鋁需要定期補(bǔ)充金屬陽離子金屬陽離子失失e-氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)（3）金屬腐蝕的類型金屬腐蝕的類型化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕（溫度的影響很大）（溫度的影響很大）電化腐蝕電化腐蝕析氫腐蝕

6、析氫腐蝕吸氧腐蝕吸氧腐蝕（常見、普遍）（常見、普遍）1、金屬的腐蝕、金屬的腐蝕金屬原子金屬原子（2）金屬腐蝕）金屬腐蝕的本質(zhì)：的本質(zhì)：（1）金屬腐蝕：金屬腐蝕：是指金屬或合金跟接觸的氣體或液體發(fā)是指金屬或合金跟接觸的氣體或液體發(fā)生氧化還原反應(yīng)而腐蝕損耗的過程。生氧化還原反應(yīng)而腐蝕損耗的過程。二、金屬的腐蝕與防止二、金屬的腐蝕與防止化學(xué)腐蝕與電化腐蝕的比較化學(xué)腐蝕與電化腐蝕的比較:化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕電化腐蝕電化腐蝕條件條件現(xiàn)象現(xiàn)象本質(zhì)本質(zhì)聯(lián)系聯(lián)系金屬跟非金屬單質(zhì)直金屬跟非金屬單質(zhì)直接接觸接接觸不純金屬或合金不純金屬或合金跟電解質(zhì)溶液接觸跟電解質(zhì)溶液接觸無電流產(chǎn)生無電流產(chǎn)生有有微弱電流微弱電流產(chǎn)生產(chǎn)

7、生金屬被氧化金屬被氧化較活潑金屬被氧化較活潑金屬被氧化兩者往往同時(shí)發(fā)生，電化腐蝕更普遍兩者往往同時(shí)發(fā)生，電化腐蝕更普遍析氫腐蝕析氫腐蝕吸氧腐蝕吸氧腐蝕條件條件電電極極反反應(yīng)應(yīng)負(fù)極負(fù)極Fe(-)正極正極C(+)總反應(yīng)總反應(yīng)進(jìn)一步反應(yīng)進(jìn)一步反應(yīng)聯(lián)系聯(lián)系水膜呈水膜呈酸性酸性水膜酸性很弱或呈中性水膜酸性很弱或呈中性2H +2e = H2+_2Fe-4e =2Fe2+_ Fe-2e =Fe2+_O2+2H2O+4e = 4OH_2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2Fe+ 2H = +Fe + H22+4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3Fe2O3 nH2O通常兩種腐蝕同時(shí)存在，但以

8、吸氧腐蝕為主。通常兩種腐蝕同時(shí)存在，但以吸氧腐蝕為主。2、金屬的腐蝕的防止和利用、金屬的腐蝕的防止和利用二、金屬的腐蝕與防止二、金屬的腐蝕與防止（2）金屬腐蝕的防止）金屬腐蝕的防止改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（鋼中加鉻等）改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（鋼中加鉻等）表面保護(hù)法（表面保護(hù)法（將金屬制品與周圍物質(zhì)隔開將金屬制品與周圍物質(zhì)隔開）涂層保護(hù)涂層保護(hù)a、形成鈍化膜、形成鈍化膜b、涂油漆、涂油漆c、電鍍、電鍍-鍍層保護(hù)鍍層保護(hù)c、電鍍、電鍍-鍍層保護(hù)鍍層保護(hù)原理：原理：陽極：陽極：陰極：陰極：在金屬表面鍍上一層其它金屬或合金的過程在金屬表面鍍上一層其它金屬或合金的過程鍍層金屬如鍍層金屬如Sn、Cr、Zn、Ni等，

9、連電源正極等，連電源正極被保護(hù)金屬（待鍍金屬制品），連電源負(fù)極被保護(hù)金屬（待鍍金屬制品），連電源負(fù)極含有鍍層金屬離子的溶液作為電解質(zhì)溶液含有鍍層金屬離子的溶液作為電解質(zhì)溶液實(shí)例：實(shí)例：自行車車把、車圈用電鍍方法鍍鋅、鉻自行車車把、車圈用電鍍方法鍍鋅、鉻等，既美觀，又防止鋼鐵生銹等，既美觀，又防止鋼鐵生銹設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)：鐵制品上鍍銅鐵制品上鍍銅2、金屬的腐蝕的防止和利用、金屬的腐蝕的防止和利用二、金屬的腐蝕與防止二、金屬的腐蝕與防止（2）金屬腐蝕的防止）金屬腐蝕的防止電化學(xué)保護(hù)法電化學(xué)保護(hù)法B外接電流的陰極保護(hù)法（電解池原理）外接電流的陰極保護(hù)法（電解池原理）A犧牲陽極的陰極保護(hù)法（原電池原理）犧牲

10、陽極的陰極保護(hù)法（原電池原理）（2）金屬腐蝕的利用）金屬腐蝕的利用化學(xué)刻蝕：化學(xué)刻蝕：利用腐蝕原理進(jìn)行金屬定域切削的利用腐蝕原理進(jìn)行金屬定域切削的方法。方法。1.鋼鐵制品發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)，若有鋼鐵制品發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)，若有0.2 mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，下列說法正確的是移，下列說法正確的是 （ ）A.有有2.8 g鐵被腐蝕鐵被腐蝕 B.消耗的氣體的體積為消耗的氣體的體積為2.24 L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）（標(biāo)準(zhǔn)狀況） C.鋼鐵制品表面出現(xiàn)氣鋼鐵制品表面出現(xiàn)氣 D.金屬表面出現(xiàn)紅色物質(zhì)金屬表面出現(xiàn)紅色物質(zhì)練習(xí)練習(xí)2. 在一容器中放入海水，幾種鐵制品在其中被腐蝕的在一容器中放入海水，幾種鐵制品在其中被腐蝕

11、的速率由快到慢的順序是速率由快到慢的順序是 （ ） 鐵鐵 鍍錫的鐵鍍錫的鐵 鍍鍍鋅的鐵鋅的鐵 鍍銅的鐵鍍銅的鐵 A. B. C. D.3.3.下列關(guān)于金屬的保護(hù)方法的說法正確的是下列關(guān)于金屬的保護(hù)方法的說法正確的是( )( )A.A.我們使用的快餐盒表面有一層搪瓷我們使用的快餐盒表面有一層搪瓷, ,若搪瓷層破損若搪瓷層破損后后, ,仍能起到防止鐵生銹的作用仍能起到防止鐵生銹的作用 B.B.白鐵白鐵( (鍍鋅鐵鍍鋅鐵) )鍍層破損后鐵皮的腐蝕速率很慢鍍層破損后鐵皮的腐蝕速率很慢C.C.輪船的船殼水線以下常裝有一些鋅塊輪船的船殼水線以下常裝有一些鋅塊, ,這是利用了這是利用了犧牲陰極的陽極保護(hù)法犧牲陰極的陽極保護(hù)法 D.D.鋼鐵制造的暖氣管道外常涂有一層瀝青鋼鐵制造的暖氣管道外常涂有一層瀝青, ,這是鋼鐵這是鋼鐵的電化學(xué)保護(hù)法的電化學(xué)保護(hù)法4、下列關(guān)于金屬腐蝕正確的是、下列關(guān)于金屬腐蝕