第三章 第二节 金属材料(第1课时).ppt

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1、第三章第三章 化学与材料的发展化学与材料的发展第二节第二节 金属材料金属材料第第1 1课时课时人教版高中化学课件人教版高中化学课件选修选修2 2 化学与技术化学与技术金属的广泛应用金属的广泛应用金属材料金属材料我们很少使用纯金属，而主要使用合金。我们很少使用纯金属，而主要使用合金。铝合金锅铝合金锅钛合金羽毛球拍钛合金羽毛球拍镍镍合合金金门门锁锁金属材料金属材料一、从矿石中获得金属一、从矿石中获得金属 获得金属材料经过探矿、采矿、选矿等工序，获得金属材料经过探矿、采矿、选矿等工序，之后进入冶炼阶段。之后进入冶炼阶段。金属冶炼所依据的原理是利用金属冶炼所依据的原理是利用氧化还原反应将金属从其化合物

2、中还原出来。氧化还原反应将金属从其化合物中还原出来。我们知道，只有少数化学性质不活泼的金属，我们知道，只有少数化学性质不活泼的金属，如金、铂以及少量的银和铜在自然界中能以游离态如金、铂以及少量的银和铜在自然界中能以游离态存在，大多数金属是与氧、硫等非金属单质和化合存在，大多数金属是与氧、硫等非金属单质和化合物而存在。物而存在。金属冶炼的方法：金属冶炼的方法：由于金属的活动性不同，金由于金属的活动性不同，金属离子得到电子被还原成金属原子的能力也就不同，属离子得到电子被还原成金属原子的能力也就不同，因此必须采用不同的冶炼方法。因此必须采用不同的冶炼方法。从矿石中获得金属从矿石中获得金属（1）电解法

3、；（）电解法；（2）热还原法；（）热还原法；（3）热分解法。）热分解法。K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag电解法电解法热还原法热还原法热分解法热分解法不同金属冶炼方法的选择不同金属冶炼方法的选择K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag2HgO =2Hg+O22Ag2O =4Ag+O2活泼金属活泼金属较活泼金属较活泼金属不活泼金属不活泼金属高温高温Fe2O3+3CO =2Fe+3CO22Al2O3=4Al+3O22NaCl=2Na+Cl2电解电解电解电解Cr2O3+2 Al =2Cr+Al2O3高温高温WO3+3 H2 =W+

4、3H2O高温高温从矿石中获得金属从矿石中获得金属（1）炼铁）炼铁工业炼铁视频工业炼铁视频.flv原理原理:原料原料:在高温下用还原剂把铁从其氧化物中还原在高温下用还原剂把铁从其氧化物中还原出来出来铁矿石铁矿石,焦炭焦炭,石灰石石灰石,空气空气1.钢铁的冶炼钢铁的冶炼设备设备:高炉高炉主要反应主要反应:FeFe2 2O O3 33CO 2Fe3CO 2Fe3CO3CO2 2高温高温炼铁炼铁高炉结构图高炉结构图C+O2=CO2CO2+C=2CO3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2炼铁炼铁 高炉炼铁产生的废气、废渣的成分是什么？炼铁炼铁 高炉炼铁中产生的废气、废渣的主要成分：废气有CO、CO2、SO

5、2、NOx，炉渣有CaSiO3、少量含C、P、S、Si、Mn的化合 物及SiO2等。铁合金铁合金生铁生铁钢钢（含碳量在（含碳量在2 24.34.3之间之间,还含硅、锰还含硅、锰及少量硫、磷及少量硫、磷 ）碳素钢碳素钢低碳钢低碳钢（含碳（含碳0.30.30.60.6）高碳钢高碳钢（含碳（含碳0.030.030.30.3）中碳钢中碳钢（含碳（含碳0.60.62 2 ）合金钢合金钢：在碳素钢中加入铬、锰、钨、镍、钼、钴在碳素钢中加入铬、锰、钨、镍、钼、钴等合金元素等合金元素(如不锈钢，见书如不锈钢，见书P59P59表表3-2)3-2)钢钢:用量最大，用途最广的合金用量最大，用途最广的合金根根据据含含

6、碳碳量量炼铁炼铁（2）炼钢）炼钢炼钢过程视频炼钢过程视频.flv原理原理:原料原料:在高温下用氧化剂把生铁里过多的碳和在高温下用氧化剂把生铁里过多的碳和S、P等其他杂质氧化成气体或炉渣除去，再添等其他杂质氧化成气体或炉渣除去，再添加硅、锰、铝等其他合金作为脱氧剂，以加硅、锰、铝等其他合金作为脱氧剂，以调整钢水的成分制成符合规格的钢材。调整钢水的成分制成符合规格的钢材。生铁（液态）生铁（液态）,氧气（或空气），生石灰（造氧气（或空气），生石灰（造渣材料），脱氧剂（硅铁、锰铁、铝等）渣材料），脱氧剂（硅铁、锰铁、铝等）设备设备:平炉、平炉、转炉转炉、电炉、电炉炼钢炼钢转炉的结构图转炉的结构图炼钢炼

7、钢炼铁和炼钢的主要反应原理有何异同？炼钢炼钢炼铁和炼钢的主要反应原理的比较：相同点：都是利用氧化还原反应。不同点：炼铁主要是用还原剂把铁从铁矿石中还原出来(侧重还原)，而炼钢主要是用氧化剂把生铁中过多的碳和其他杂质氧化而除去(侧重氧化)。炼铁和炼钢的对比：炼铁和炼钢的对比：炼炼 铁铁炼炼 钢钢原料及其原料及其作用作用主要主要反应反应原理原理异异同同设备设备主要化学主要化学反应反应尾尾 气气铁矿石：铁来源铁矿石：铁来源焦炭、空气：产生热量及还原剂焦炭、空气：产生热量及还原剂COCO石灰石：熔剂（除脉石）石灰石：熔剂（除脉石）生铁或废钢铁生铁或废钢铁氧化剂：氧化剂：OO2 2、富氧空气、空气、富氧

8、空气、空气生石灰：造渣、除生石灰：造渣、除Si Si、P PSi Mn AlSi Mn Al：还原剂：还原剂,除除FeO,FeO,调整钢的成分调整钢的成分高温下，用还原剂高温下，用还原剂(CO)(CO)将铁矿石将铁矿石中的铁还原出来中的铁还原出来高温下，用氧化剂把生铁中过多的碳和高温下，用氧化剂把生铁中过多的碳和其它杂质氧化成气体或炉渣除去其它杂质氧化成气体或炉渣除去都是利用氧化还原反应都是利用氧化还原反应高高 炉炉平炉、转炉、电炉平炉、转炉、电炉还原剂还原剂COCO的生成：的生成：C CO O2 2COCO2 2 CO CO2 2C2COC2CO点燃点燃高温高温铁的还原：铁的还原：FeFe2

9、 2O O3 33CO 2Fe3CO 2Fe3CO3CO2 2高温高温炉渣的生成：炉渣的生成：CaCOCaCO3 3CaOCaOCOCO2 2 CaO CaOSiOSiO2 2CaSiOCaSiO3 3高温高温氧化造渣（降氧化造渣（降C C，调，调SiSi、MnMn，除除S S、P P）：）：2Fe2FeO O2 22FeO(Fe2FeO(Fe过量过量)FeO)FeOCFeCFeCOCO2FeO+Si2Fe+SiO2FeO+Si2Fe+SiO2 2 FeO+MnFe+MnO FeO+MnFe+MnOFeS+CaOFeO+CaS FeS+CaOFeO+CaS 2P+5FeO+3CaO5Fe+Ca

10、2P+5FeO+3CaO5Fe+Ca3 3(PO(PO4 4)3 3还原还原FeO(FeO(脱氧脱氧)，调节钢的成分：，调节钢的成分：2FeO+Si2Fe+SiO2FeO+Si2Fe+SiO2 2 FeO+MnFe+MnO FeO+MnFe+MnO高温高温高温高温高温高温高温高温高温高温高温高温高温高温高温高温高炉煤气（高炉煤气（COCO、COCO2 2、NN2 2等）等）棕色烟气（棕色烟气（FeFe2 2OO3 3尘粒、尘粒、COCO等）等）炼钢炼钢科学视野科学视野 用途广泛的金属功能材料用途广泛的金属功能材料 P62铝的冶炼铝的冶炼钢铁工业对促进经济和社会发展起了重要作用。(1)炼铁高炉分

11、为五部分，铁矿石与高温煤气主要在_部分发生反应，在_部分开始生成生铁和炉渣。(2)炼钢时，除磷的化学方程式为_ _；加入硅、锰和铝的目的是_ _(3)不锈钢含有的不锈钢含有的Cr元素是在炼钢过程的脱氧元素是在炼钢过程的脱氧_(填填“前前”或或“后后”)加入，原因是加入，原因是_。(4)炼铁和炼钢生产中，尾气均含有的主要污染物是炼铁和炼钢生产中，尾气均含有的主要污染物是_。从环保和经济角度考虑，上述尾气经处理可。从环保和经济角度考虑，上述尾气经处理可用作用作_。炉身炉身 炉腰炉腰 P5FeO3CaO=Ca3(PO4)25Fe脱氧和调整钢的成分脱氧和调整钢的成分后后 避免避免Cr被氧化被氧化 CO 燃料燃料(或还原剂或还原剂)高温高温 从矿石中获得金属从矿石中获得金属在炼铁、炼钢过程中都有碳参加反应。下列有关碳参加反应的叙述正确的是()A两个过程中碳原子都被氧化，都只起着提供热源的作用B炼铁过程中碳被氧化，既起产生热量的作用，又起产生CO的作用C炼钢过程中碳被还原，从而达到降低含碳量的目的D炼铁过程中碳参加反应，只起产生CO的作用B从矿石中获得金属从矿石中获得金属谢谢大家！