1、课题 2 金属材料 掌握炼铁、炼钢、电解法制铝的原理。 了解金属腐蚀和防护的有关知识。 能举例说明金属材料的特点。 举例说明用化学方法进行金属材料表面处理的原理。知识梳理1炼铁的原理是利用氧化还原 反应，在高温下， ，原料是 、 、 、 ，产生还原剂的反应是 、，炼铁的反应是 ，造渣的反应是、 ，高炉煤气的成分是 。2炼钢的原理是 ，原料是 。写出炼钢过程发生主要反应的化学方程式 。来源:3电解铝的原料是铝土矿（主要成分是 Al2O3)，提纯 Al2O3 的方法是：将铝土矿溶解在NaOH 溶液，然后往溶液中通入过量的二氧化碳，过滤，灼烧，即得 Al2O3，写出上述反应的化学方程式 。4冰晶石的
2、化学式为 ，在电解三氧化铝时，加入冰晶石的作用是 ，电解 Al2O3 的化学方程式为 。电解时，阳极产生氧气，碳块要消耗，所以要定时补充碳块。5金属的化学腐蚀是指 ；金属的电化学腐蚀是指 。6钢铁发生电化学腐蚀，主要原因是由于钢铁制品与其接触的电解质溶液构成许多微型的 ，铁通常作为 极， 电子发生 反应而被腐蚀，其电极反应为 。钢铁在大气中的腐蚀通常为 腐蚀，其阴极反应式为 。若电解质溶液酸性较强，则发生的是 腐蚀，其电极反应式为 。来源:7电镀是一种特殊的电解，在电镀时， 作阴极， 作阳极， 作电解质溶液，电镀时，电解质溶液的浓度 。如在一把小 刀上镀锌，小刀接电源的 极，电极反应式为 。方
3、法导引1炼铁和炼钢的主要区别由铁矿石冶炼成铁，再由铁冶炼成钢，这是冶炼钢铁的必经过程。由于炼铁和炼钢的任务不同，因此采用的原料、利用的化学原理、冶炼设备等也各不相同。现比较如下：冶炼 生铁 钢原料 铁矿石、焦炭、石灰石、空气 生铁、氧气、生 石灰原理 用还原剂在高温下把铁从铁矿石中还原出来 用氧化剂在高温下把生铁中的杂质氧化除去设备 高炉 氧气顶吹转炉化学反应还原剂生成(炉腹)CO2+O2 高 温 CO2 CO2 +C 高 温 2CO铁的还原(炉身)Fe2O3+3CO2 高 温 2Fe+3CO炉渣形成(炉腰)CaCO3 高 温 CaO+CO2 CaO+SiO2 高 温 CaSiO3碳被氧化 C
4、+O2 高 温 CO铁被氧化 2Fe+O2 高 温 2FeO脱碳 FeO+C 高 温 CO+Fe脱硫 FeS+CaO 高 温 FeO+CaS脱氧 2FeO+Si 高 温 2Fe+SiO2产品 生铁；含有较多的碳及硫、磷、硅等 钢；含碳量 0.032%，留有部分硅锰尾气 高炉煤气（CO、CO 2、N 2 等） 棕色烟气（Fe 2O3 尘粒及 CO）炼铁中，为什么不用焦炭直接还原氧化铁？碳有还原性，在高温条件下，能把铁从它的氧化物中还原出来。Fe2O3+3C 高 温 2Fe+3CO 但是，焦炭是固体，与氧化铁的表面接触很有限，很难充分发生反应，而一氧化碳是气体，能与氧化铁充分接触，完全反应。所以，
5、炼铁中必须通过一氧化碳去还原氧化铁。焦炭的作用有两个：一是制造了还原剂 CO，二是它燃烧放出 大量的热，为高炉提供了高温条件。炼钢中要除去硅和锰，为什么在后期的脱氧反应 中，又要加入硅和锰作为脱氧剂？炼钢，并不是要完全除去硅和锰等合金元素 ，而是将他们的含量调整到规定的范围之内。炼钢期，FeO 会将硅和锰氧化，成为炉渣，从而降低了硅和锰的含量。但后期，钢水中含有少量没有反应的 FeO，这会使钢具有热脆性。因此，用硅铁或锰铁作为脱氧剂将FeO 还原，同时又调整了硅锰的含量。2电解原理的应用电解食盐水 电镀锌 铝的冶炼电解质溶液精制后的食盐水 含 Zn2 的溶液 冰晶石和氧化铝熔融体阳极 石墨 金
6、属锌 碳块电极来源:来源 :反应阴极 铁网 镀件金属 碳块阳极 2Cl 2e Cl 2 Zn 2e Zn 2 6O2 12e 3O 2电极反应 阴极 2H 2e H 2 Zn2 2e Zn 4Al3 12e 4Al总反应式 2Cl +2H2O 电 解 2OH +H2+Cl 2无2Al2O3 电 解 4Al+3O2说明 用立式隔膜电解槽 阳极参加了反应，被逐渐腐蚀冰晶石作熔剂，电解时，阳极碳块被产生的 O2 逐渐消耗，要定期补充3金属的腐蚀金属腐蚀的原因：许多金属有较活泼的化学性质，当金属与周围接触到空气、水及具有腐蚀性的物质时，金属失去电子发生氧化反应。化学腐蚀 电化腐蚀条件 金属与非电解质等
7、直接接触 不纯金属与电解质溶液接触现象 无电流产生 有电流产生本质 金属被氧化的过程 较活泼的金属被氧化的过程化学腐蚀与电化腐蚀往往同时发生，但电化腐蚀更具普遍，危害更严重钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀比较吸氧腐蚀 析氢腐蚀条件 水膜酸性很弱或呈中性 水膜酸性较强阳极反应 Fe2e Fe 2阴极反应 O22H 2O4e 4OH 2H 2e H 2溶液反应 Fe2 +2OH Fe(OH)2 4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH) 3金属腐蚀的快慢：与电解质溶液互相接触的两种金属，活泼金 属总是先被腐蚀，而不活泼金属得到保护。两种金属活泼性相关越大，活泼金属被腐蚀得越快。金属的保护：改变金属的内
8、部结构：如可根据不同的用途选用不同的金属或非金属制成合金，以防止腐蚀；覆盖保护层：如可以采用喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法使金属与介质隔离，以防止腐蚀；使用电化学保护法：将一种比需要保护的金属活泼的金属与之相连构成原电池，则较活泼的金属被腐蚀，而需要保护的金属被保护不被腐蚀。如埋在地下的钢管用导线与较活泼金属（铝、锌等）相连，则铁被保护。例题 1下列各工业生产中，石灰石、生石灰、熟石灰、都不能作为原料和是（ ） 。炼铁 用生铁炼钢 从海水中提取镁 铝的冶炼 制水泥 制玻璃 制漂白粉制硫酸A B C D解析炼铁中用石灰石造渣；炼钢中用生石灰造渣；用熟石灰富集海水中的镁；石灰石是制水泥
9、、玻璃的主要原料；熟石灰是制漂白粉的原料。答案A例题 2以下现象与电化学腐蚀无关的是（ ） 。A黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易生锈 B生铁比软铁芯（几乎是纯铁）容易生锈C铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈 D银质奖牌长期放置后表面变暗解析A 黄铜若发生电化学腐蚀时，被腐蚀的金属应是金属性较活泼的锌而不是铜；B 生铁中含较多的碳，比软铁芯在电解质作用下更容易形成原电池，也更容易发生电化学腐蚀而生锈；C 铁质器件附有铜配件时，在接触电解质溶液时，铁作阳极失去电子发生氧化反应而被腐蚀；D 银质奖牌久置后可能被氧气或硫氧化成银的化合物而使其表面变暗，这是化学腐蚀，与电化学腐蚀无关。答案D例题 3工
10、业上用铝土矿（主要成分是 Al2O3H2O、Al 2O33H2O、以及少量的Fe2O3、SiO 2 等） ，提取纯 Al2O3 作冶炼铝 的原料。提取的操作过程可用以下流程图表示：写出滤液 A 中一种溶质与过量 NaOH 溶液反应进入滤液 B 中的离子方程式 。若步骤中没有过滤操作而直接进入步骤，对后面操作将产生的影响是 。解析提纯 Al2O3 的关键是要根据 Al2O3、Fe 2O3、SiO 2 化学性质上的差异。Al 2O3 有两性，既可溶于 NaOH 溶液，又可溶于盐酸；Fe 2O3 只溶于盐酸；SiO 2 只溶于 NaOH 溶液。先加盐酸，过滤，除去不溶的 SiO2，向滤液中加入足量 NaOH 溶液，过滤，除去 Fe(OH)3。答案Al 3 4OH AlO 2 2H 2O 中不溶物(SiO 2)在操作 中会被 NaOH 溶解铝土矿 加过量盐酸过滤 不溶物 滤液(A)加过量氢氧化钠过滤 滤液沉淀 Al2O3滤液(B)沉淀 通入CO2
