《2017－2018学年高中化学 主题3 化石燃料石油和煤的综合利用 课题3 金属冶炼和金属材料的保护教案 鲁科版选修2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2017－2018学年高中化学 主题3 化石燃料石油和煤的综合利用 课题3 金属冶炼和金属材料的保护教案 鲁科版选修2（22页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、课题3 金属冶炼和金属材料的保护课标要求1举例说明金属材料的特点，了解有关的生产原理。2举例说明用化学方法进行金属材料表面处理的原理。课标解读 1.明确金属材料的通性(导电、导热、延展、作还原剂等)。2明确金属冶炼过程均为金属阳离子还原的过程，根据金属活动性，冶炼方法分为电解法、热还原法、分解法。3明确金属保护的原理是破坏金属形成电化学腐蚀的条件。教学地位本课时主要讲解金属的冶炼，高炉炼铁、电解法炼铝、金属的腐蚀与防护，金属的性质、用途及防护均是高考的高频考点，尤其是电化学原理知识在金属腐蚀和防护过程中的应用更是高考的热点。新课导入建议法国皇帝拿破仑三世，为显示自己的富有和尊贵，命令官员给自己
2、打造了一顶铝皇冠。他戴上铝皇冠，神气十足地接受百官的朝拜。在宴请宾客时，拿破仑三世使用了一套珍藏的铝制餐具，而大臣们使用的是金或银制餐具。门捷列夫创建了元素周期表，受到英国皇家学会的表彰，奖品是一只铝制奖杯。为什么当时的铝比金或银还珍贵？教学流程设计课前预习安排：看教材P5865，填写课前自主导学，并完成思考交流。步骤1：导入新课，本课时教学地位分析。步骤2：建议对思考交流进行提问，反馈学生预习效果。步骤3：师生互动完成探究1，可利用问题导思中的设问作为主线。步骤7：通过例2和教材P6265“金属材料的保护”的讲解研析，对“探究2，金属的腐蚀与防护”中注意的问题进行总结。步骤6：师生互动完成“
3、探究2”。步骤5：指导学生自主完成变式训练1和当堂双基达标1、2、3、5题。步骤4：通过例1和教材P5862“怎样由矿石制取金属”讲解研析，对“探究1，金属的冶炼方法”中注意的问题进行总结。步骤8：指导学生自主完成变式训练2和当堂双基达标中的4题。步骤9：引导学生自主总结本课时知识框架，然后对照课堂小结。安排课下作业完成课后知能检测。课标解读重点难点1.通过金属冶炼原理、主要方法和金属腐蚀原理、金属材料保护方法的学习，让学生对金属的化学性质、氧化还原反应的知识有进一步的了解，对金属冶炼和金属保护的主要方法有初步的认识。2.以冶炼铁、铝两种金属的方法为例，让学生初步了解如何根据金属的化学性质选择
4、不同的冶炼方法从矿石中制得金属。3.能以铁的腐蚀为例，简要说明两种电化学腐蚀的过程和金属保护的原理。1.金属冶炼的方法和原理。(重点) 2.高炉炼铁、电解法炼铝的化学工艺流程。(难点)3.金属材料腐蚀的原理及保护方法。(重难点)怎样由矿石制取金属1.金属冶炼原理(1)还原剂还原(完成下列反应的化学方程式)碳单质还原氧化铜：CuOCCuCO。一氧化碳还原氧化铁：Fe2O33CO2Fe3CO2。镁还原四氯化钛：TiCl42MgTi2MgCl2。氢气还原三氧化钨：WO33H2W3H2O。(2)电解法电解MgCl2制Mg的反应：MgCl2MgCl2。(3)金属冶炼原理金属阳离子得电子被还原成金属原子。
5、1能否用电解MgCl2溶液的方法获得金属镁？【提示】不能。用惰性电极电解MgCl2溶液时发生的反应为：MgCl22H2OMg(OH)2Cl2H2。2高炉炼铁(1)原料：赤铁矿石、焦炭、石灰石、空气。(2)主要反应：Fe2O33CO2Fe3CO2。(3)生产工艺流程3电解法炼铝(1)氧化铝的生产铝土矿与NaOH溶液在高温下反应：Al2O33H2O2NaOH=2NaAl(OH)4；降温析出Al(OH)3晶体：NaAl(OH)4=Al(OH)3NaOH；高温煅烧获得氧化铝：2Al(OH)3Al2O33H2O。(2)电解氧化铝主要反应：2Al2O34Al3O2，加入冰晶石的目的是降低Al2O3的熔点。
6、2工业上为什么不用电解AlCl3的方法炼铝？【提示】AlCl3属于分子晶体，熔融状态下不导电。金属材料的保护1.金属材料(1)世界上产量最大的金属材料是钢铁。高炉炼得生铁，主要用于炼钢。(2)炼钢是通过氧化还原反应，降低生铁中碳的含量，除去一些有害元素(如硫、磷)，并把其他元素(硅、钒、锰、铬等)的含量调控到指定范围的过程。(3)金属材料都具有良好的导电性、导热性和延展性。2金属腐蚀的原理(1)化学腐蚀是金属表面与周围介质直接发生化学反应而引起的。如在氯碱厂中Fe与周围的Cl2接触而导致铁被氯气氧化为FeCl3，从而使铁被腐蚀。(2)电化学腐蚀是指金属表面因发生电化学反应而引起的腐蚀。吸氧腐蚀
7、条件：周围环境呈中性或弱酸性。电极反应：负极：Fe2e=Fe2正极：2H2OO24e=4OH析氢腐蚀条件：周围环境呈酸性。电极反应：负极：Fe2e=Fe2正极：2H2e=H23金属保护的主要方法(1)表面保护原理：金属的表面保护是指对金属的表面进行处理，利用涂在表面的材料或镀上的镀层将引起腐蚀的H2O、O2等物质与需要保护的金属材料隔绝，从而减少或防止金属的腐蚀。分类：涂层保护和镀层保护。(2)电化学保护外加直流电源的阴极保护法：把直流电源的负极接到被保护的金属部件上，金属就会得到保护，利用的是电解原理。牺牲阳极的阴极保护法：在被保护金属表面附加上更活泼金属的方法，利用的是原电池原理。(3)改
8、变金属成分从理论上说，如果将钢铁中的所有碳及其他杂质除去应能使钢铁的抗腐蚀能力大大增强。另外，人们将一些元素掺入其他金属材料中得到合金，在这些合金中有一些具有较好的抗腐蚀能力，如不锈钢就是向钢铁中加入铬和镍元素制成的合金。金属的冶炼方法【问题导思】金属冶炼的方法有哪些？【提示】电解法、热还原法、热分解法、物理富集法。金属冶炼的方法是依据什么选择的？【提示】金属的活动性顺序。冶炼金属镁时，为什么不用电解MgO的方法？【提示】MgO熔点高，电解熔融MgO时耗能大，故用电解熔融MgCl2获得金属镁。金属活动性K Ca Na Mg AlZn Fe Sn Pb CuHg AgPt Au冶炼方法电解法热还
9、原法热分解法物理富集法实例2NaCl2NaCl2MgCl2MgCl2Fe2O33CO2Fe3CO2CuOH2CuH2OCuOCCuCOFe2O32Al2FeAl2O32HgO2HgO22Ag2O4AgO2沙里淘金(2011浙江高考)铝生产产业链由铝土矿开采、氧化铝制取、铝的冶炼和铝材加工等环节构成。请回答下列问题：(1)工业上采用电解氧化铝冰晶石(Na3AlF6)熔融体的方法冶炼得到金属铝：2Al2O34Al3O2加入冰晶石的作用：_。(2) 上述工艺所得铝材中往往含有少量Fe和Si等杂质，可用电解方法进一步提纯，该电解池中阳极的电极反应式为_，下列可作阴极材料的是_。A铝材B石墨C铅板 D纯
10、铝(3)阳极氧化能使金属表面生成致密的氧化膜。以稀硫酸为电解液，铝阳极发生的电极反应式为_。(4)在铝阳极氧化过程中，需要不断地调整电压，理由是_。 (5)下列说法正确的是_。A阳极氧化是应用原电池原理进行金属材料表面处理的技术B铝的阳极氧化可增强铝表面的绝缘性能C铝的阳极氧化可提高金属铝及其合金的耐腐蚀性，但耐磨性下降D铝的阳极氧化膜富有多孔性，具有很强的吸附性能，能吸附染料而呈各种颜色【解析】(1)考查铝的冶炼，因Al2O3熔点很高，故加入冰晶石是助熔剂，起降低熔化温度的作用。(2)铝的精炼是含杂质的铝作阳极，纯铝作阴极材料。(3)依据题中信息金属表面生成致密的氧化膜。【答案】(1)主要是
11、降低熔化温度(2)Al3e=Al3D(3)2Al6e3H2O=Al2O36H(4)铝阳极表面不断生成氧化物，电阻增大，为了保持稳定的电流，需要不断增大电压(5)BD电解池中阳极材料若为活性电极(除Pt、Au之外的金属)，则活性电极材料放电发生氧化反应，不考虑阴离子的放电顺序。1工业上冶炼金属，常用的方法有四种：.热分解法，.热还原法，.电解法，.湿法冶金。下表中金属与常用冶炼方法相符的是()金属冶炼方法A钾、钙B钠、铝C铜、铁D银、汞【解析】金属的冶炼方法与金属的活动性有关。K、Ca、Na、Al，Fe、Cu，Ag、Hg。【答案】B金属的腐蚀与防护【问题导思】金属腐蚀的实质是什么？【提示】金属原
12、子失电子，发生氧化反应的过程。生产、生活中普遍存在的钢铁腐蚀是哪一类？【提示】吸氧腐蚀。保护金属的常见方法有哪些？【提示】保护层法、阴极保护法、改变金属的组成等。1金属的腐蚀(1)原理：金属(或合金)跟周围接触到的气体(或液体)反应而腐蚀损耗的过程。(2)金属腐蚀的本质：金属原子金属阳离子2金属腐蚀的分类金属腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀条件金属与接触到的物质直接反应不纯金属接触到电解质溶液发生原电池反应区别无电流产生有微弱电流产生实质与联系(1)实质都是金属原子失去电子被氧化而损耗；(2)化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍、危害性更大、腐蚀速率更快3.电化学腐蚀的分类类型析氢腐蚀吸
13、氧腐蚀水膜性质酸性较强酸性很弱或呈中性负极反应正极反应2H2e=H22H2OO24e=4OH其他反应及产物Fe22OH=Fe(OH)22FeO22H2O=2Fe(OH)24Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3xH2O(3x)H2O普遍性吸氧腐蚀更普遍4.金属的防护(1)电化学防护法(2)其他：改变金属内部结构和金属表面外加保护层如图所示，烧杯中试管内有一枚铁钉，放置数天后观察：(1)铁钉在逐渐生锈，则铁钉的腐蚀属于_腐蚀。(2)若试管内液面上升，则原溶液是_性，发生_腐蚀，电极反应式为：负极：_，正极：_。(3)若试管内液面下降，则原溶液呈_性，发生_腐蚀，电极反应式为：负极：_，正极：_。【解析】根据原电池的构成条件，两种不同的材料在有电解质溶液时，若形成闭合回路
