《2018-2019学年高中化学 3.1应用广泛的金属材料课件 苏教版选修1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018-2019学年高中化学 3.1应用广泛的金属材料课件 苏教版选修1（40页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题3 丰富多彩的生活材料 第一单元 应用广泛的金属材料,知识点1 合金的组成及应用 【自主认知】 一、金属的性质及其应用 1.常见金属的物理性质及其应用：,导电性,熔点,延展性,铝箔,2.常见金属的化学性质及其应用(以铝为例)： (1)铝的化学性质。,氧化膜,4Al+3O2 2Al2O3,2Al+6HCl=2AlCl3+3H2,氧化膜,2Al+3CuSO4=3Cu+,Al2(SO4)3,(2)氧化铝的化学性质。 与强碱溶液反应的离子方程式为 _。 与强酸溶液反应的离子方程式为 _。 铝制炊具不能用来长时间盛装酸性或碱性及含食盐的食品。,Al2O3+6H+=2Al3+3H2O,二、常见合金的组
2、成及应用 1.合金的概念。 由两种或两种以上的_(或_与_)熔合而成的具有 _的物质。,金属,金属,非金属,金属特性,2.合金的性能。 合金与其各成分金属相比，具有许多优良的物理、化学性能。 (1)合金的硬度_。 (2)多数合金的熔点一般比各成分金属的_。 (3)合金的性能可以通过所添加的合金元素的_和生成合金的 _来调节。,较大,低,种类,含量,3.常见的合金： (1)铁合金。 生铁与钢的比较：,2%4%,铁,碳,(2)铝合金和铜合金。 硬铝：合金元素为Cu、Mg、Mn和Si等。硬铝密度小，强度高、抗腐蚀性强。适用于制造飞机和航天器。 黄铜：合金元素是Zn。青铜：合金元素是Sn。,(3)钛合
3、金。 优点：有较高的强度、良好的抗氧化性和优异的耐腐蚀性。 用途：钛合金主要用于飞机、火箭、导弹、人造卫星、宇宙飞船等 尖端领域。同时由于它对人体无毒和无不良反应，可作为人造骨的材 料，被称为“_”。,亲生物金属,【释疑解惑】 1.合金的性质与结构的关系： (1)一般情况下，合金比纯金属的硬度更大、更坚固。如图所示，纯金属和合金的结构并不相同，在纯金属内，所有原子的大小和形状都是相同的，原子的排列十分规整。而合金内加入了或大或小其他元素的原子，改变了金属原子有规则的层状排列，使原子层与层之间的相对滑动变得困难。,(2)一般情况下合金的的熔点比纯金属低。 在纯金属内，所有的原子大小相同，排列十分
4、规整；而合金内原子的大小不一，排列没有纯金属那样整齐，使得原子之间的相互作用力减小。所以，合金的熔点一般比各成分金属的熔点都要低。,2.不锈钢的分类及耐腐蚀的原因： (1)不锈钢种类繁多、性能各异，按化学成分可分为铬不锈钢和铬镍不锈钢两大类；按使用的介质环境可分为耐硝酸不锈钢、耐硫酸不锈钢、耐尿素不锈钢和耐海水不锈钢等。 (2)不锈钢中添加的元素主要是Ni和Cr，Cr是防氧化元素，使不锈钢表面形成一层致密的氧化物保护膜，防止内部的Fe与外界物质接触，Ni是防腐蚀元素，使不锈钢在多种酸、碱、盐溶液中也能具有很好的化学稳定性和耐腐蚀性。,【即时训练】 1.(2015湛江高二检测)铁和铁合金是生活中
5、常用的材料，下列说法正确的是 ( ) A.不锈钢是铁合金，只含金属元素 B.一定条件下，铁粉可与水蒸气反应 C.铁与盐酸反应，铁合金不与盐酸反应 D.铁合金的硬度和强度均低于铁,【解析】选B。铁合金中含非金属元素碳；铁粉与水蒸气反应方程式 为3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2；铁形成铁合金后其化学性质几乎不 变，铁合金中的铁仍能与盐酸反应；合金的性能一般优于其纯金属。,2.钛(Ti)因为具有神奇的性能越来越引起人们的关注，是航空、军工、电力等方面的必需材料，被誉为“空间金属”和“深海金属”。 (1)钛和钛的合金具有很多优良的性能，如熔点高、密度小、可塑性好、易于加工，钛合金与人体有很好
6、的“相容性”。根据它们的主要性能，下列用途不切合实际的是 。 A.用于做保险丝 B.用于制造航天飞机 C.用于制造人造骨 D.用于制造船舶,(2)常温下钛不和非金属、强酸反应。红热时，却可与常见的非金属单质反应。地壳中含钛矿石之一称金红石(TiO2)，目前大规模生产钛的方法是 第一步：金红石、炭粉混合，在高温条件下通入氯气制得TiCl4和一种可燃性气体。该反应的化学方程式为 ，该反应的还原剂是 。 第二步：在氩气的气氛中，用过量镁在加热条件下与TiCl4反应制得金属钛。简述由上述所得产物中获取金属钛的步骤 。,【解析】(1)物质的性质决定其用途，应结合题干所给的有关性质的信息来分析。由题干知钛
7、和钛合金的熔点高，不能用来做保险丝；其密度小、熔点高、可塑性好，可用于制造飞机及船舶，与人体有很好的“相容性”，可制造人造骨。,(2)第一步得到的可燃性气体应是CO，结合原子守恒及电子转移守 恒，化学方程式应为TiO2+2C+2Cl2 TiCl4+2CO，该反应中，碳 元素化合价升高，C作还原剂；第二步应为镁置换钛的反应，化学 方程式为TiCl4+2Mg Ti+2MgCl2，所得产物含杂质镁(镁过量)、 MgCl2，利用钛不与强酸反应，应加足量盐酸除去过量杂质镁、 MgCl2，过滤即得钛。,答案：(1)A (2)第一步：TiO2+2C+2Cl2 TiCl4+2CO 碳 第二步：加入足量盐酸，除
8、去过量镁、MgCl2，过滤，洗涤,【互动探究】(1)题目1中的铁合金是生活中常用材料，那么合金是纯净物还是混合物？ 提示：合金是混合物，但其组成是均匀的，而且有些合金有固定熔点。 (2)与题目2中镁热还原法制Ti一样，采用钠还原法也可制备Ti，反应方程式应如何写？ 提示：TiCl4+4Na Ti+4NaCl,【补偿训练】1.(2015福州高二检测)铝硅合金(含Si 13.5%)在凝固时收缩率很小，因而这种合金适合铸造。有下列三种晶体：铝；硅；铝硅合金，它们的熔点从低到高的顺序是 ( ) A. B. C. D. 【解析】选D。合金的熔点低于各成分的熔点，晶体硅的结构类似于金刚石的结构，熔点比铝高
9、。,2.为除去镀在铝表面的铜镀层，可选用的试剂为 ( ) A.稀硝酸 B.浓硝酸 C.浓盐酸 D.氢氧化钠溶液 【解析】选B。铜与浓硝酸反应生成硝酸铜，而铝遇浓硝酸钝化，故可用浓硝酸除去铝表面的铜镀层。,知识点2 金属的腐蚀与防护 【自主认知】 1.金属腐蚀的两种类型： (1)化学腐蚀 金属与化学物质直接接触。,(2) 金属不纯 金属表面_ 水膜中溶解有_等， 形成一薄层电解质溶液,电化学腐蚀条件,吸附了一层水膜,氧和少量盐类,2.金属的防护： (1)金属防护的三类方法：,马口铁,致密的Fe3O4薄膜,更容易失去电子,(2)合理选择防腐方法。 考虑金属制品的使用期限：短期使用，不须采用昂贵的防
10、腐方法。 考虑金属制品的使用环境。 考虑对金属制品外观的要求。,【释疑解惑】 1.金属的化学腐蚀和电化学腐蚀的比较：,2.金属腐蚀快慢的规律： (1)在同一电解质溶液中，金属腐蚀由快到慢的顺序为原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀原电池原理中作正极的金属。 (2)对于同一种电解质溶液，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀越快(除钝化外)。 (3)对于活动性不同的两种金属，活动性差别越大，氧化还原反应速率越快，活泼金属腐蚀越快。,(4)同一种金属在不同介质中腐蚀由快到慢的顺序为强电解质溶液弱电解质溶液非电解质溶液。 (5)纯度越高的金属，腐蚀的速率越慢(纯金属几乎不腐蚀)。 (6)不纯的金属或合金，在潮湿的空气
11、中腐蚀速率远大于在干燥、隔绝空气条件下的腐蚀速率。,【即时训练】 1.(2015安庆高二检测)如图中a为生铁，A、B两个烧杯中为海水，C烧杯中为1 molL-1的稀硫酸。,(1)C中Cu极的电极反应式为_ 。 (2)B中Zn极的电极反应式为 ， Fe极附近溶液的pH (填“增大”“减小”或“不变”)。 A、B、C中铁被腐蚀的速率由快到慢的顺序是 。,【解析】B、C装置为原电池，在原电池中，活泼金属作负极，故B中Fe作正极被保护，C中Fe作负极被腐蚀。 答案：(1)2H+2e-=H2 (2)Zn-2e-=Zn2+ 增大 CAB,2.炒过菜的铁锅未及时洗净，在空气中放置不久便会因腐蚀而出现红褐色锈
12、斑。请回答： (1)铁锅的锈蚀是 腐蚀(填“析氢”或“吸氧”)。 (2)写出铁锅腐蚀时负极的电极反应式： 。 (3)写出铁锅在中性条件下腐蚀的正极的电极反应式： 。 (4)写出电化学反应的总方程式： 。,【解析】炒过菜的铁锅如果未及时洗净，表面会附有少量的氯化钠溶液，在该条件下铁会发生吸氧腐蚀。活泼的铁作负极，失电子，其电极反应式为Fe-2e-=Fe2+。铁锅在中性条件下发生的腐蚀就是吸氧腐蚀，正极反应式为2H2O+O2+4e-=4OH-。该过程中总反应方程式为 2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2。 答案：(1)吸氧 (2)Fe-2e-=Fe2+ (3)O2+2H2O+4e-=4OH-
13、(4)2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2,【互动探究】 (1)由题目1中可得出的金属腐蚀快慢的规律是什么？ 提示：在同一电解质溶液中，金属腐蚀由快到慢的顺序为电解池的阳极原电池的负极正常状况原电池的正极电解池的阴极。 (2)由题目2中可以看出铁锅生锈的原因是什么？ 提示：铁锅是生铁加工成的，菜汤中含有NaCl等电解质，这样Fe、C、NaCl溶液共同构成原电池，加快了腐蚀。,【补偿训练】(2015临沂高二检测)如图，一根铁棒插入煮沸过的蒸馏水中，铁棒上有三点。,(1)A、B、C三点中腐蚀最快的是 。 (2)若向蒸馏水中加入少量食盐，B处的腐蚀速率将 (填“加快”“不变”或“减慢”)。 (3
14、)若将蒸馏水换成：0.1 molL-1H2SO4溶液；1 molL-1H2SO4溶液；18.4 molL-1H2SO4溶液，则A处腐蚀由快到慢的顺序是 。,【解析】(1)根据题意可知：A在煮沸的蒸馏水内部，因缺少氧气，很难形成电解质溶液，几乎不腐蚀。B在水面处，发生了电化学腐蚀。C在水面以上，与氧气发生化学腐蚀，根据同一种物质，发生电化学腐蚀与化学腐蚀的对比可知B处铁棒的腐蚀比C处的快。 (2)蒸馏水中加入少量食盐(强电解质)，增强了原电池中电解质溶液的导电能力，B点腐蚀速率远大于以前。,(3)硫酸为稀硫酸，但是中硫酸的浓度小于中硫酸的浓度，铁棒在中的腐蚀速率比中的快，中18.4 molL-1的硫酸(98%)是浓硫酸，铁很快发生了钝化，几乎不腐蚀。 答案：(1)B (2)加快 (3),
