沪科版高二化学上81《应用广泛的金属材料钢铁》ppt课件.ppt

8-1应用广泛的金属材料钢铁（七）八、金属的腐蚀和防护八、金属的腐蚀和防护九、钢铁是怎样炼成的九、钢铁是怎样炼成的铁铁 三三 角角Fe3+Fe2+Fe一、FeFe2+FeS Fe2+Cu Fe2+H21、Fe Fe2+铁与较弱的氧化剂反应铁与较弱的氧化剂反应如：如：S、Cu2+、非氧化性酸（非氧化性酸（H+）Fe+Cu2+Fe+2H+Fe+S Fe2+与具有还原性的物质反应时与具有还原性的物质反应时可还原成铁，其在炼钢中尤为突出，可还原成铁，其在炼钢中尤为突出，如：如：C、CO、Si、Al、Mn等。等。FeO+CO高温2FeO+Si高温2Fe+SiO2Fe+CO22、Fe2+Fe Fe+6HNO3二、FeFe3+铁与强氧化剂反应时，铁与强氧化剂反应时，如：如：Cl2、HNO3、热浓热浓H2SO4等等 反应时，均可生成反应时，均可生成+3价铁的化合物价铁的化合物2Fe+3Cl2点燃2FeCl3Fe（NO3）3+3NO2+H2O1、Fe Fe3+3价铁的价铁的化合物与化合物与H2、Al、C、CO等还原剂反应均可还等还原剂反应均可还 原成铁，如：原成铁，如：高温Fe2O3+2AlFe2O3+3CO高温2Fe+3CO22Fe+Al2O32、Fe3+Fe1、Fe2+Fe3+三、三、Fe2+Fe3+Fe2+具有还原性，当遇到强氧化具有还原性，当遇到强氧化 剂时如：剂时如：O2、Cl2、Br2、KMnO4、HNO3、浓、浓H2SO4、HClO、K2Cr2O7 等均可生成等均可生成+3价铁。价铁。2FeCl2+Cl22FeBr2+Br2 4Fe(OH)2+O2+2H2O2FeCl32FeBr34 Fe(OH)3在实验室在中如何保存FeCl2溶液？当当Fe3+遇到强还原剂，如：遇到强还原剂，如：Fe、Cu、S2-（H2S）、）、SO32-、I-（HI）等，均可将它还原成等，均可将它还原成Fe2+，如：如：2Fe3+H2S2Fe2+Cu2+2Fe2+S+2H+2、Fe3+Fe2+2Fe3+Cu1、如果加入过量的、如果加入过量的H2S气体，气体，能否产生能否产生FeS的沉淀？的沉淀？2、在、在FeCl3溶液中分别加入溶液中分别加入Na2S和和H2S气体所产生的沉淀相同吗？气体所产生的沉淀相同吗？请分别写出它们的化学方程式。请分别写出它们的化学方程式。小结：Fe3+Fe2+Fe1、氧化性：、氧化性：Cl2Br2 Fe3+I22、还原性、还原性Cl-Br-Fe2+I-S2-K+Ca2+Fe2+Cu2+Fe3+Ag+在在100毫升毫升FeBr2溶液中，通入溶液中，通入2.24L的的标准状况下的氯气，充分反应后，溶液中标准状况下的氯气，充分反应后，溶液中有有1/3的的Br-被氧化成溴单质，求原被氧化成溴单质，求原FeBr2溶液的物质的量浓度。溶液的物质的量浓度。八、八、原电池原电池 ，金属的腐蚀和防护，金属的腐蚀和防护把把化学能化学能转化为转化为电能电能的的装置装置就就叫叫原电池原电池。什么是原电池？什么是原电池？1）.2）.构成原电池的条件是什么？构成原电池的条件是什么？(1)有两个相连的电极有两个相连的电极 (2)两电极都两电极都接触接触电解质溶液（酸、碱、盐）电解质溶液（酸、碱、盐）正极、负极、电解质溶液构成闭合回路正极、负极、电解质溶液构成闭合回路(3)在电极表面上能发生自发进行的氧化还原反应。在电极表面上能发生自发进行的氧化还原反应。把把化学能转化为电能化学能转化为电能的的装置。装置。闭合闭合电路电路电极相连电极相连接触接触电解质溶液电解质溶液自发的氧化还原自发的氧化还原反应分两处进行反应分两处进行3）、简单原电池的正负极和电子流向如何？）、简单原电池的正负极和电子流向如何？氧化反应氧化反应Zn-2eZn2+铜锌铜锌原电池原电池电解质溶液电解质溶液失失e，沿导线传递，有电流产生，沿导线传递，有电流产生还原反应还原反应2H+2e-H2阴离子阴离子阳离子阳离子负极负极正极正极 阳离子阳离子总反应：总反应：2H+2e-H2Zn-2e-Zn2+Zn+2H+Zn2+H2Zn+H2SO4ZnSO4+H2电电极极反反应应正极：正极：负极：负极：4）练练习习判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，请指出正负极名称，并请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式写出电极反应式.5）.原电池的应用原电池的应用(1)制作干电池、蓄电池、高能电池等。制作干电池、蓄电池、高能电池等。(2)比较金属活动性强弱。比较金属活动性强弱。比较反应速率比较反应速率比较金属腐蚀的快慢比较金属腐蚀的快慢例例1：下列各情况，在其中下列各情况，在其中Fe片腐蚀由片腐蚀由快快到到慢慢的顺序是的顺序是(5)(2)(1)(3)(4)判断溶液判断溶液pH值变化值变化例例2：在在Cu-Zn原电池中，原电池中，200mLH2SO4 溶液的浓度为溶液的浓度为0.125mol/L,若工作一段时间后，从装置中共收集到若工作一段时间后，从装置中共收集到 0.168L升气体，则流过导线的电子为升气体，则流过导线的电子为 mol,溶溶液的液的pH值为值为_？（溶液体积变化忽略不计）？（溶液体积变化忽略不计）2、金属的腐蚀和防护金属的腐蚀和防护化学腐蚀化学腐蚀电化腐蚀电化腐蚀析氢腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀（常见普遍）（常见普遍）.金属腐蚀金属腐蚀金属阳离子金属阳离子失失e-氧化反应氧化反应金属原子金属原子2、金属腐蚀的本质：金属腐蚀的本质：金属腐蚀的类型金属腐蚀的类型3、1、金属腐蚀：金属腐蚀：是指金属或合金跟接触的气体或液体发生化学是指金属或合金跟接触的气体或液体发生化学反应（氧化反应（氧化还原）而腐蚀损耗的过程。还原）而腐蚀损耗的过程。4.钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。析氢腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀水膜呈水膜呈酸性酸性。水膜呈水膜呈中性中性或或酸性很弱酸性很弱。CO2+H2OH2CO3 H+HCO 3-负极负极Fe(-)正极正极C(+)总反应总反应:Fe2O3 nH2O（铁锈铁锈）Fe-2eFe2+2Fe-4e2Fe2+2H+2eH2O2+2H2O+4e4OH-Fe+2H+Fe2+2Fe+2H2O+O2 2 Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3条条件件电电极极反反应应联联系系钢铁腐蚀的防护：钢铁腐蚀的防护：改变金属的内部组织结构：如将改变金属的内部组织结构：如将Cr、Ni等金属加进钢等金属加进钢里制成合金钢。里制成合金钢。2.金属表面覆盖保护层金属表面覆盖保护层3.电化学保护法电化学保护法练练 习习1。如图如图,水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：（1）（2）中性或碱性中性或碱性 吸氧吸氧Fe2e-Fe2+O2+2H2O+4e-4OH酸性酸性析氢析氢Fe2e-Fe2+2H+2e-H2 若液面上升，则溶液呈若液面上升，则溶液呈 性，发生性，发生 腐蚀腐蚀,电极反应式为：负极：电极反应式为：负极：,正极：正极：；若液面下降，则溶液呈若液面下降，则溶液呈 性，发生性，发生 腐蚀，电极反应式为：负极：腐蚀，电极反应式为：负极：正极：正极：。2、分析右图，按要求写出有关反应方程式：分析右图，按要求写出有关反应方程式：（1）、铁棒上的电极反应式为：）、铁棒上的电极反应式为：（2）、碳棒上的电极反应式为：）、碳棒上的电极反应式为：（3）、溶液中发生反应的化学方程式：）、溶液中发生反应的化学方程式：3、镍镍镉可充电电池可发生如下反应：镉可充电电池可发生如下反应：Cd+2NiO(OH)+2H2O由此可知，该电池的负极材料是由此可知，该电池的负极材料是Cd(OH)2+2Ni(OH)2放电放电充电充电_2Fe+2H2O+O22 Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3O2+2H2O+4e-4OH-2Fe4e-2Fe2+写出此电池的负极上的电极反应4.盐酸与锌片反应时，若加入可溶性醋酸铜盐酸与锌片反应时，若加入可溶性醋酸铜(CH3COO)2Cu，将产生两种影响生成速率的因素，其将产生两种影响生成速率的因素，其一是：一是：，其二是：其二是：；H+与与CH3COO结合生成结合生成CH3COOH，使，使H+浓度减浓度减小，从而小，从而减慢减慢了反应速率。了反应速率。Zn置换出置换出Cu形成了原电池，从而形成了原电池，从而加快加快了反应速率了反应速率原电池小结原电池小结定义定义形成条件形成条件正负极正负极名称名称和电子和电子流向流向判断判断工作原理（氧还反应，工作原理（氧还反应，熟写电极反应式熟写电极反应式）应用应用分析各种电池。分析各种电池。比较金属活动性比较金属活动性强弱强弱比较反应比较反应速率速率比较金属比较金属腐蚀的快慢腐蚀的快慢判断溶液判断溶液pH变化变化金属的腐蚀和防护金属的腐蚀和防护原原电电池池腐蚀（腐蚀（定义定义、本质本质、类型类型）腐蚀防护（常见腐蚀防护（常见三种三种方法）方法）（从（从活泼性比较活泼性比较、电子得失电子得失、氧还反应氧还反应等多角度判断）等多角度判断）题型题型（三点三点记住）记住）军事上离不开钢铁军事上离不开钢铁F-18F-18大大黄蜂战斗机黄蜂战斗机我军陆战王牌我军陆战王牌-99-99式主战坦克式主战坦克海军海军109109驱逐舰驱逐舰中国九五式突击步枪中国九五式突击步枪情景创设情景创设神五神六我们的生活中也离不开钢铁我们的生活中也离不开钢铁广州丫髻沙大桥广州丫髻沙大桥雷诺雷诺汽车汽车生活用品生活用品磁悬浮列车磁悬浮列车铁铁 矿矿 石石 样样 本本黄铁矿FeS2磁铁矿磁铁矿Fe3O4褐铁矿褐铁矿2Fe2O3.3H2O菱铁矿FeCO3铁在自然界的存在：氧化物、硫化物形式存在铁在自然界的存在：氧化物、硫化物形式存在九、钢铁是怎样炼成的九、钢铁是怎样炼成的铁铁矿矿石石脉石脉石和硫磷杂质和硫磷杂质铁化合物铁化合物Fe3O4(磁铁矿石磁铁矿石)Fe2O3(赤铁矿石赤铁矿石)FeS2(黄铁矿石黄铁矿石)FeCO3(菱铁矿石菱铁矿石)A、铁的存在及铁矿石的成分和种类铁矿石的成分和种类存在：地壳中的铁都以化合态存在，游离态的铁只能从陨石中得到。成分：成分：课本：P38B、CO还原氧化铁现象：_方程式：_固体由红变黑,石灰水变浑浊。Fe2O33CO2Fe3CO2高温CO还原氧化铁动画注意操作原理注意操作原理：炼铁和炼钢炼铁和炼钢炼铁和炼钢炼铁和炼钢（一）炼铁：（一）炼铁：铁矿石（化合态）铁矿石（化合态）铁单质（游离态）铁单质（游离态）（1 1）基本反应原理基本反应原理：3CO+Fe3CO+Fe2 2O O3 32Fe+3CO2Fe+3CO2 2高温高温利用氧化还原反应，在高温下，用还原剂（主要是利用氧化还原反应，在高温下，用还原剂（主要是CO)从铁矿石中还原出铁。从铁矿石中还原出铁。（3）设备：）设备：高炉高炉（2）原料：）原料：铁矿石、焦炭、石灰石铁矿石、焦炭、石灰石、空气、空气高炉结构图高炉结构图C+O2CO2CO2+C2CO3CO+Fe2O32Fe+3CO2鞍钢鞍钢2000立方米高炉外景图立方米高炉外景图产生还原剂：产生还原剂：C+O2CO2 CO2+C2CO（空气，焦炭）空气，焦炭）还原铁矿石：还原铁矿石：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2（铁矿石）铁矿石）造渣（除脉石）造渣（除脉石）：CaCO3CO2+CaO CaO+SiO2CaSiO3（熔剂：石灰石）熔剂：石灰石）高温高温高温高温（4）炼铁的主要反应过程：炼铁的主要反应过程：高温高温高温高温生铁和钢的比较生铁和钢的比较2%4.3%0.03%2%硅锰硅锰(较多较多)硫磷硫磷(较多较多)硅锰硅锰(适量适量)硫磷硫磷(较少较少)可铸不可锻可铸不可锻可铸可铸,可锻可锻,可压延可压延硬而脆硬而脆硬而韧硬而韧,有弹性有弹性(二二)炼钢：炼钢：生铁生铁 钢钢(1)(1)需要做到需要做到：降：降：降低含碳量降低含碳量除除：除去硫、磷等杂质：除去硫、磷等杂质调调：调节合金元素的含量：调节合金元素的含量（2)基本反应原理基本反应原理：利用氧化还原反应，利用氧化还原反应，在高温下在高温下，用氧化剂用氧化剂（用纯氧气）（用纯氧气）把把生铁中过多的碳和其它生铁中过多的碳和其它杂质氧化除去杂质氧化除去。(4)炼钢设备炼钢设备：转炉转炉，电炉，平炉电炉，平炉（3）炼钢的原料：）炼钢的原料：生铁，氧气，生石灰，生铁，氧气，生石灰，硅铁和锰铁硅铁和锰铁转炉的结构图转炉的结构图（氧气顶吹转炉炼钢法）（氧气顶吹转炉炼钢法）（5）炼钢的主要反应过程炼钢的主要反应过程产生氧化剂产生氧化剂：2Fe+O22FeO （氧气）氧气）除硅，锰，碳等杂质除硅，锰，碳等杂质：Si+2FeOSiO2+2Fe Mn+FeOMnO+Fe C+FeOCO+Fe造渣：造渣：CaO+SiO2CaSiO3 （生石灰生石灰)硫、磷杂质与生石灰作用形成炉渣被除去。硫、磷杂质与生石灰作用形成炉渣被除去。脱氧脱氧：Si+2FeOSiO2+2Fe（脱氧剂：硅铁，锰铁）脱氧剂：硅铁，锰铁）调节合金元素调节合金元素（6）炼钢与环保节能）炼钢与环保节能棕色烟气棕色烟气：Fe2O3、CO（三）炼铁和炼钢的比较（三）炼铁和炼钢的比较把铁从铁矿石中把铁从铁矿石中还原出来还原出来降低含碳量降低含碳量;除硫磷等杂除硫磷等杂质质;调节合金元素的含量调节合金元素的含量氧化氧化-还原反应还原反应 还原剂还原剂还原出铁还原出铁氧化氧化-还原反应还原反应氧化剂氧化剂氧化杂质氧化杂质除去除去铁矿石、石灰石、铁矿石、石灰石、焦碳、空气焦碳、空气生铁（废钢）、纯氧、生铁（废钢）、纯氧、氧化钙氧化钙炼铁高炉炼铁高炉转炉、平炉、电炉转炉、平炉、电炉讨论题：炼铁和炼钢的主要反应原理有什么异同？讨论题：炼铁和炼钢的主要反应原理有什么异同？金属冶炼方法小结金属冶炼方法小结1.电解法制活泼金属电解法制活泼金属:2NaCl2Na+Cl2MgCl2Mg+Cl22Al2O34Al+3O22.热还原法热还原法:3CO+Fe3CO+Fe2 2O O3 32Fe+3CO2Fe+3CO2 22Al+FeFe2 2O O3 32Fe+Al2Fe+Al2 2O O3 3Cr2O3+2Al2Cr+Al2O3(铝热法铝热法)高温高温高温高温高温高温电解电解电解电解电解电解