高中化學(xué) 第四章第2節(jié)第2課時(shí)《金屬與金屬材料》課件 魯科版必修1

歡迎進(jìn)入化學(xué)課堂 第2節(jié)鋁金屬材料第2課時(shí)金屬與金屬材料 材料家族中的元素 1 通過(guò)對(duì)不銹鋼難生銹原理的認(rèn)識(shí) 使學(xué)生體會(huì)金屬性質(zhì)與金屬材料的密切關(guān)系 2 了解金 銀 銅的主要性質(zhì)以及它們作為材料在工業(yè)生產(chǎn)和高科技領(lǐng)域的應(yīng)用 知識(shí)清單 重要的金屬材料 鋼鐵 金 銀 銅 1 金屬在冶金工業(yè)上分為 和 其中黑色金屬有Fe Cr Mn 黑色金屬的顏色不一定是黑色 如純凈的鐵 鉻的顏色是銀白色 有色金屬是指 以外的所有金屬 黑色金屬有色金屬除Fe Cr Mn 2 鋼鐵 1 生鐵 大 但較脆且不易機(jī)械加工 2 普通鋼 減少了含 量 增加了錳等元素 改善了鐵的性能 但易銹蝕 3 不銹鋼 在普通鋼基礎(chǔ)上 加入 等元素 含鉻一般在12 以上 在空氣中能保持金屬光澤 且有不生銹的特性 說(shuō)明 由于鉻元素的加入 使鋼材表面形成致密且堅(jiān)固的氧化膜 防止內(nèi)部鐵與外界物質(zhì)接觸 鎳元素的加入 使不銹鋼在酸堿鹽的水溶液中也能具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性和耐腐蝕性 1 硬度 2 碳 3 鉻鎳 3 金 1 物理性質(zhì) 質(zhì)地 的 金屬 金及其合金具有優(yōu)良的穩(wěn)定性 導(dǎo)電性 韌性 延展性 2 化學(xué)性質(zhì) 金是最穩(wěn)定的金屬之一 在高溫下也不能與氧氣反應(yīng) 不能被 等強(qiáng)氧化性酸氧化 但金能溶解在王水中 3 用途 金及其合金除了用于首飾以外 在 的用量占工業(yè)用量的90 以上 在航空航天工業(yè)中 金在制造飛機(jī)和航天器有關(guān)部件所用的材料也占有重要地位 1 柔軟黃色 2 硝酸 3 電子工業(yè) 4 銀 1 物理性質(zhì) 具有 質(zhì)地柔軟的 金屬 具有良好的延展性 導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性 2 化學(xué)性質(zhì) 銀雖然不能與鹽酸 稀硫酸反應(yīng) 但卻能溶解在 等強(qiáng)氧化性酸中 Ag 2HNO3 濃 AgNO3 NO2 H2O3Ag 4HNO3 稀 3AgNO3 NO 2H2O 3 用途 銀除了用于首飾以外 在有機(jī)合成 能源開(kāi)發(fā) 材料制造等方面的應(yīng)用越來(lái)越被重視 1 金屬光澤銀白色 2 硝酸 5 銅 1 物理性質(zhì) 硬度較小的 色金屬 具有良好的延展性 導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性 2 化學(xué)性質(zhì) 銅的銹蝕 銅在 空氣中性質(zhì)穩(wěn)定 但在 空氣中會(huì)被腐蝕 在其表面逐漸形成一層 色的銅銹 2Cu O2 H2O CO2Cu2 OH 2CO3 1 紫紅 2 干燥潮濕綠 銅不能與鹽酸 稀硫酸反應(yīng) 但卻能溶解在硝酸等強(qiáng)氧化性酸中 另外銅還能與某些鹽溶液反應(yīng) 如FeCl3等 3 用途銅在電氣和電子工業(yè)中主要用于制造電線 通訊電纜等 這方面應(yīng)用占銅的工業(yè)總用量的一半左右 半導(dǎo)體器件中的硅芯片上用銅代替鋁線 建筑業(yè)上用銅制造水管及其它排水設(shè)施 具有獨(dú)特的殺菌功能 能抑制細(xì)菌生長(zhǎng) 6 新型金屬材料 1 鈦 Ti 21世紀(jì)的金屬 性能優(yōu) 儲(chǔ)量大 用于制造飛機(jī) 導(dǎo)彈 宇宙飛船 艦艇 化工設(shè)備 紡織機(jī)械 人造衛(wèi)星 醫(yī)療器械 人造骨骼 等 2 鈾 U 做核電廠反應(yīng)堆的核燃料 3 镅 Am 用作煙霧探測(cè)器中的煙霧監(jiān)測(cè)材料 金屬之最 在生活生產(chǎn)中使用最廣泛的金屬是鐵 地殼中含量最多的金屬元素是鋁 Al 最穩(wěn)定的金屬單質(zhì) 延展性最好的都是金 Au 導(dǎo)電性能最好的是銀 Ag 自然界中最活潑的金屬是銫 Cs 最硬的金屬單質(zhì)是鉻 Cr 熔點(diǎn)最高的金屬單質(zhì)是鎢 3413 W 熔點(diǎn)最低的金屬單質(zhì)是汞 39 Hg 密度最大的是鋨 22 57g cm3 特別提示 金屬銅能通過(guò)兩條途徑制得硫酸銅 一是銅直接與濃硫酸反應(yīng) 二是銅在空氣中加熱生成氧化銅 然后氧化銅再與稀硫酸反應(yīng)得到 這兩種方法中 后者的原料利用率高 且不產(chǎn)生污染環(huán)境的氣體 綜合拓展 嘗試應(yīng)用 1 在金 銀 銅 鐵 鈉 鎂 鋁幾種金屬中 導(dǎo)電性能最好的是 空氣中最穩(wěn)定的是 最活潑的是 常溫時(shí)與水能劇烈反應(yīng)的有 既能跟酸反應(yīng) 又能跟堿溶液反應(yīng)的是 解析 以上金屬都具有良好的導(dǎo)電性 其中 銀的導(dǎo)電性是最好的 最不活潑的是金 金在加熱條件下也難以與氧氣反應(yīng) 真金不怕火煉 就是這個(gè)意思 鈉能與冷水劇烈反應(yīng) 鈉是以上金屬中最活潑的 既能跟酸反應(yīng) 又能跟堿溶液反應(yīng)的物質(zhì)除了鋁之外 還有鈉 鈉能與堿溶液中的水反應(yīng) 答案 金金鈉鈉鈉 鋁 A 金屬的冶煉 我國(guó)古代曾用火燒孔雀石和焦炭混合物的方法煉銅 孔雀石的主要成分是Cu2 OH 2CO3 其冶煉方法是 A 焦炭還原法B 濕法煉銅C 鋁熱還原法D 電解冶煉法 解析 孔雀石受熱發(fā)生分解反應(yīng) 實(shí)為Cu OH 2 CuCO3的分解反應(yīng) Cu2 OH 2CO32CuO H2O CO2 由CuO煉銅 可用焦炭還原法 C 2CuO2Cu CO2 雖然也可用鋁熱還原法 但既浪費(fèi)能源 高溫 又浪費(fèi)鋁 經(jīng)濟(jì)效益差 況且我國(guó)古代既沒(méi)有Al 也沒(méi)有掌握冶煉Al的技術(shù) 故C項(xiàng)不選 我國(guó)古代沒(méi)有電 故不可能用電解冶煉法 Cu2 OH 2CO3和CuO都不溶于水 沒(méi)有強(qiáng)酸 也不可能采用濕法煉銅 答案 A名師點(diǎn)睛 當(dāng)一種金屬可用多種方法冶煉時(shí) 工業(yè)上一般采用經(jīng)濟(jì)效益高的方法 即 熱解還原法優(yōu)于焦炭還原法 焦炭還原法優(yōu)于鋁熱還原法 鋁熱還原法優(yōu)于電解還原法 從環(huán)保角度考慮 H2還原法又優(yōu)于CO還原法 變式訓(xùn)練 1 古代的 藥金 外觀與金相似 常被誤認(rèn)為金子 它的冶煉方法如下 將ZnCO3 赤銅 Cu2O 和木炭混合加熱至800 得金光閃閃的 藥金 則藥金的主要成分是 有關(guān)的化學(xué)方程式是 解析 我們知道 煅燒石灰石 CaCO3 能得到其氧化物 而木炭可以還原金屬氧化物 把所學(xué)知識(shí)遷移過(guò)來(lái) 善于運(yùn)用 不難解答 銅的性質(zhì) 制印刷電路時(shí)常用氯化鐵溶液作為 腐蝕液 發(fā)生的反應(yīng)為2FeCl3 Cu2FeCl2 CuCl2 向盛氯化鐵溶液的燒杯中同時(shí)加入鐵粉和銅粉 反應(yīng)結(jié)束后 下列結(jié)果不可能出現(xiàn)的是 A 燒杯中有銅無(wú)鐵B 燒杯中有鐵無(wú)銅C 燒杯中鐵 銅都有D 燒杯中鐵 銅都無(wú) 解析 在題設(shè)條件下 如果氯化鐵溶液足量 鐵粉和銅粉都可與之完全反應(yīng) 在此情況下 燒杯中既無(wú)鐵也無(wú)銅 如果鐵粉和銅粉足夠多 氯化鐵溶液相對(duì)不足 則反應(yīng)后鐵和銅都會(huì)存在 如果氯化鐵溶液與鐵粉 銅粉適量 則下列反應(yīng)優(yōu)先發(fā)生 Fe 2FeCl33FeCl2 這樣 燒杯中將有銅 而鐵粉沒(méi)有剩余 故有鐵無(wú)銅的現(xiàn)象不可能存在 答案 B名師點(diǎn)睛 比較鐵 銅的還原性順序 了解反應(yīng)的先后順序 再根據(jù)參加反應(yīng)的物質(zhì)的物質(zhì)的量以及物質(zhì)之間的共存來(lái)確定結(jié)果 變式訓(xùn)練 2 銅是生命必需的元素 也是人類(lèi)最早使用的金屬之一 銅的生產(chǎn)和使用對(duì)國(guó)計(jì)民生各個(gè)方面產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響 在化學(xué)反應(yīng)中 銅元素可表現(xiàn)為0 1 2 1 在西漢古籍中曾有記載 曾青得鐵則化為銅 即曾青 CuSO4 跟鐵反應(yīng)就生成銅 試寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式 2 銅器表面有時(shí)會(huì)生成銅綠 請(qǐng)寫(xiě)出生成銅綠的化學(xué)方程式 這層銅綠可以用化學(xué)方法除去 試寫(xiě)出除去銅綠而不損傷器物的化學(xué)方程式 試寫(xiě)出保護(hù)銅制品的方法 3 銅錢(qián)在歷史上曾經(jīng)是一種廣泛流通的貨幣 試從物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的角度分析為什么銅常用于制造貨幣 銅的熔點(diǎn)是1183 4 鐵的熔點(diǎn)是1534 8 解析 1 Fe CuSO4FeSO4 Cu的離子方程式 Fe Cu2 Fe2 Cu 2 2Cu O2 H2O CO2Cu2 OH 2CO3 要除銅器表面的銅綠 考慮選擇酸 強(qiáng)氧化性酸能和裸露的銅繼續(xù)反應(yīng) 而鹽酸不和銅繼續(xù)反應(yīng) 并且鹽酸具有揮發(fā)性 有關(guān)方程式如下 Cu2 OH 2CO3 4HCl2CuCl2 CO2 3H2O 根據(jù)銅生成銅綠的條件 應(yīng)將銅制品在干燥空氣中保存 3 根據(jù)題給信息以及做貨幣的實(shí)際 選擇銅做貨幣是因?yàn)殂~的熔點(diǎn)比較低 容易冶煉鑄造成型 銅的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定 不易被腐蝕 新型金屬材料 金屬鈦 鈦 Ti 因?yàn)榫哂猩衿娴男阅茉絹?lái)越引起人們的關(guān)注 常溫下鈦不和非金屬 強(qiáng)酸反應(yīng) 紅熱時(shí) 卻可與常見(jiàn)非金屬單質(zhì)反應(yīng) 鈦是航空 軍工 電力等方面的必需原料 地殼中含鈦礦石之一為金紅石 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Cl2制得TiCl4和一種可燃性氣體 該反應(yīng)的化學(xué)方程式為 該反應(yīng)的還原劑是 第二步 在氬氣的氣氛中 用過(guò)量的鎂在加熱條件下與TiCl4反應(yīng)制得金屬鈦 寫(xiě)出此反應(yīng)的化學(xué)方程式 如何由上述所得產(chǎn)物中獲取金屬鈦 簡(jiǎn)述步驟 解析 由反應(yīng)物金紅石 炭粉及Cl2和產(chǎn)物之一TiCl4 可知另一產(chǎn)物為碳的氧化物 又知該氣體可燃 故為CO 顯然 Ti的化合價(jià)不變 Cl2中氯元素的化合價(jià)降低 化合價(jià)升高的是碳元素 因而C是還原劑 利用上述思路可得鎂與TiCl4反應(yīng)的產(chǎn)物為T(mén)i和MgCl2 因反應(yīng)中鎂是過(guò)量的 故在反應(yīng)后的混合物中提取鈦?lái)毘ユV粉和MgCl2 加足量的鹽酸充分反應(yīng)后過(guò)濾 將濾渣用蒸餾水洗滌可得鈦 加入足量的鹽酸除去過(guò)量金屬鎂 過(guò)濾 并用蒸餾水洗凈固體即得金屬鈦 名師點(diǎn)睛 此類(lèi)題目主要考查學(xué)生利用題給信息結(jié)合所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力 從題干中篩選出重要信息 1 鈦在常溫下不和非金屬 強(qiáng)酸反應(yīng) 故用鹽酸溶解鎂粉 2 過(guò)量的鎂與TiCl4反應(yīng) 故反應(yīng)后鎂有剩余 變式訓(xùn)練 3 鈦 Ti 被稱為繼鐵 鋁之后的第三金屬 鈦白 TiO2 是目前最好的白色顏料 制備TiO2和Ti的原料是鈦鐵礦 我國(guó)的鈦鐵礦儲(chǔ)量居世界首位 含有Fe2O3的鈦鐵礦 主要成分為FeTiO3 制取TiO2的流程如下 1 步驟 加Fe的目的是 步驟 冷卻的目的是 2 上述制備TiO2的過(guò)程中 可以利用的副產(chǎn)物是 考慮成本和廢物綜合利用因素 廢液中應(yīng)加入 處理 解析 本題是一道典型的用框圖形式給出工業(yè)生產(chǎn)流程的制備題 讓考生自己觀察框圖 獲取所需信息解決問(wèn)題 不僅考查了對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握 還考查學(xué)科知識(shí)的綜合應(yīng)用能力 體現(xiàn)了新課程改革的方向 1 觀察題給流程圖可知 所得產(chǎn)品有FeSO4 7H2O和TiO2兩種 由于加濃硫酸后所得溶液含有Fe3 所以步驟 中加入鐵是為了將Fe3 轉(zhuǎn)化成Fe2 步驟 冷卻是為了降低硫酸亞鐵的溶解度 使硫酸亞鐵結(jié)晶析出 2 若二氧化鈦是主要產(chǎn)品 則FeSO4 7H2O是副產(chǎn)品 要使TiO2 轉(zhuǎn)化成H2TiO3 應(yīng)加入堿性物質(zhì) 所以可以考慮加入石灰或其它廢堿 答案 1 將Fe3 還原為Fe2 析出 或分離 或得到 FeSO4 7H2O 2 FeSO4 7H2O石灰 或碳酸鈣 廢堿 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全