山东省泰安市2019中考化学复习第一部分基础过关第十单元金属第1课时金属材料及钢铁的锈蚀与防护课件.ppt

1、第十单元 金属 第1课时 金属材料及钢铁的锈蚀与防护,总纲目录,泰安考情分析,基础知识过关,知识点一常见的金属材料,1.金属材料分类 金属材料,2.金属的物理性质 常温下它们都是固体(汞除外),有金属光泽,大多数呈银白色(但铜呈紫红色,金呈金黄色);具有良好的导电性、导热性、延展性;铁还具有 磁性。 知识拓展(1)世界上年产量最高的金属是铁,其次是铝;(2)地壳中含量最高的金属元素是铝元素;(3)人体中含量最高的金属元素是钙元素;(4)熔点最高的金属是钨;(5)生活中使用最多的金属是铁,3.合金 (1)定义:在金属中加热熔合其他金属或非金属 形成的具有金属特性的物质。 注意:合金是混合物。 (

2、2)特性:合金强度和硬度一般比组成它们的纯金属高,抗 腐蚀性能等也更好,熔点较低,知识点二金属矿物及其冶炼,1.常见的金属矿物(名称主要成分) 铝土矿Al2O3 赤铁矿Fe2O3 磁铁矿Fe3O4 菱铁矿FeCO3 黄铁矿FeS2,2.金属的冶炼(详见核心实验突破) (1)原理:在高温下,用还原剂一氧化碳将铁从它的化合物 中还原出来,化学方程式为Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2(CO 与Fe2O3反应)。 (2)原料:铁矿石、焦炭、石灰石、空气;常见铁矿石有磁铁矿(主要成分是Fe3O4),赤铁矿(主要成分是Fe2O3)。 (3)还原反应:含氧化合物中的氧元素被夺去的反应。 (4)铝的冶炼:

3、工业上采取电解法冶炼铝,反应的化学方程式为 2Al2O3 4Al+3O2,知识点三钢铁的锈蚀与防护,1.铁生锈的主要原因是与空气中的氧气和水蒸气 直接接触,铁锈的主要成分是氧化铁。 除锈方法:用砂纸打磨后,再用稀盐酸除铁锈,反应的化学 方程式为Fe2O3+6HCl 2FeCl3+3H2O,2.影响钢铁锈蚀的因素(详见核心实验突破) 知识拓展铜制品表面发生锈蚀生成铜绿Cu2(OH)2CO3是铜与空气中的水、氧气、二氧化碳共同作用的结果,3.防止钢铁生锈的方法 (1)在钢铁表面涂覆保护层,如涂油、刷漆 等。 (2)镀上一层不易生锈的金属或者用“烤蓝”等方法形成致密的保护层。 (3)改变金属的组成和

4、结构,如制成合金等,4.保护金属资源的有效途径有防止金属锈蚀、回收 利用废旧金属、合理有效地开采矿物、寻找金属的替代品等,实验一金属的冶炼,1.实验原理:3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2,2.实验装置,核心实验突破,3.现象:玻璃管内红棕色粉末逐渐变黑,澄清的石灰水变浑浊,4.操作顺序:先通CO再加热,目的是排尽管内空气,防止加热时发生爆炸;实验完毕,停止加热继续通CO至玻璃管冷却,防止还原出来的铁粉再被氧化且防止石灰水倒流,5.尾气处理:因CO有毒,会污染空气,所以必须对尾气进行点燃或用气球收集处理。 例1下图是实验室用一氧化碳还原氧化铁的实验装置图,试回答: (1)实验过程中仪器中的化

5、学方程式是3CO+Fe2O3 2Fe,解析(2)一氧化碳有毒,不能直接排放;一氧化碳易燃,可用点燃的方法去除尾气,还可以采用气球收集的方法处理。 变式1-1(2018山西,25,6分)科学精神与社会责任,是化学学科素养更高层面的价值追求。在一次实践活动中,小红和同学们一起参观了某钢铁公司,大家对矿石选取、冶铁和炼钢的工艺流程(如图)、生铁和钢的区别等,有了全新的认识,1)用赤铁矿石冶铁的反应原理是3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2(用化学方程式表示)。 (2)分析工艺流程,三脱装置中发生反应的化学方程式是S+O2,SO2 (或4P+5O2 2P2O5/Si+O2 SiO2)(本题的反应条件写

6、成“加热”“高温”“点燃”都得 分,未写反应条件扣1分)(写一个)。 (3)向精炼炉中吹入氩气使钢水循环流动,各成分均匀混合,相当于化学实验中玻璃棒的作用(填一种仪器的名称)。 (4)在钢水铸件机中,高温钢加工成钢制零件时,充入氮气的作用是做保护气(或隔绝氧气)(合理即可,解析(1)赤铁矿的主要成分氧化铁与一氧化碳在高温条件下反应生成铁和二氧化碳,化学方程式为3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2。 (2)三脱装置中硫、磷、硅都能与氧气反应,反应的化学方程式分别为S+O2 SO2、4P+5O2 2P2O5、Si+O2 SiO2。(3)精 炼炉中吹氩气的目的是使钢水循环流动,各成分均匀混合,化学实

7、验中用玻璃棒搅拌也起类似的作用。(4)高温条件下铁能与氧气反应,在加工过程中充入氮气做保护气,可隔绝氧气,防止铁与氧气反应,实验二钢铁锈蚀的因素探究,1.钢铁锈蚀的因素 铁与空气中的氧气、水蒸气等物质发生化学反应生成氧化铁,同时环境的温度、氧气的浓度、环境的酸碱性也是影响锈蚀速率的因素,2.实验设计,3.实验现象 一段时间后,B、C不生锈,A生锈,D、E严重生锈,4.分析 对比A和C可得,影响铁生锈的因素是水;对比A和B可得,影响铁生锈的因素是氧气;对比D、E和A可得,酸溶液或者盐溶液可以加速钢铁的锈蚀,例2铁生锈探秘。 为探究铁生锈的原因,化学兴趣小组的同学进行了如图所示的四个实验,实验结果

8、显示:B、D实验中铁生锈,而A、C实验中没有明显的现象,仔细分析这4个实验,回答下列问题,1)评价方案 对照实验指除了一个变量外,其他的量都保持不变的实验。该实验方案中采用了对照实验方法,请指出其中的对照实验(填实验,代号)和变量。 第组对照实验AB,变量水分。 第组对照实验BC,变量氧气。 第组对照实验BD,变量食盐。 (2)解释数据 实验时,每隔一段时间测量导管内水面上升的高度,结果如下表所示(表中所列数据为导管中水面上升的高度/cm,导致B、D实验装置中导管内水面上升的原因是铁丝生锈消耗了空气中的氧气。 (3)获得结论 根据本实验,你认为导致铁生锈的物质有水和氧气;能加快铁生锈速率的物质

9、是食盐,解析(2)比较B、D实验装置和现象,可知导管内水面上升的原因是铁丝生锈消耗了装置中的氧气,锥形瓶内压强减小,导管内水面上升,变式2-1某化学兴趣小组的同学为探究“铁生锈的条件”进行了如下实验: 实验一,实验二:某同学在家中发现,炒完菜的铁锅表面容易生锈。于是该同学猜想可能是食盐对铁生锈的速率产生了影响。于是,该同学针对此问题设计了以下实验: 用如图两个装置同时进行实验,其中集气瓶的容积相同,量筒内盛有等体积的水,图F集气瓶内另加入了某种物质,实验过程:一段时间后打开止水夹,观察到图E中铁丝和图F中加入的物质表面均出现红棕色物质,记录实验过程中量筒内剩余水的体积,实验数据记录如下表,1)

10、图F中,集气瓶内另加入的物质是蘸有水的铁丝。 (2)根据实验数据分析,a的取值范围是30a56。 (3)由实验现象和数据分析,可得出的结论是食盐能加速铁生锈,解析实验(1):A中铁丝既与氧气接触,又与水接触,发生锈蚀;B中铁丝只与氧气接触,没有与水接触,所以铁丝没有锈蚀,由此可知铁生锈需要与水接触。 实验(2)的实验结论是铁生锈需要与氧气接触,可以推知C中的铁丝与氧气、水同时接触,出现的现象是铁丝表面出现了红棕色物质,由于消耗了部分氧气,试管内压强减小,在外界大气压的作用下试管内的液面上升。 实验二:(1)食盐对铁生锈的速率产生了影响,E、F中均放入铁丝,E中的铁丝表面蘸有食盐水,则F中的铁丝

11、需蘸水,进行对比。(2)a应该介于前、后两次实验数据之间,泰安真题精练,考点一常见的金属材料,1.(2016泰安,22节选,3分)人类文明进步与金属材料的发展关系十分密切,金属在生活生产中有着非常广泛的应用。请回答下列问题: (1)根据下图金属应用实例推断,金属具有的物理性质有导电性、导热性、延展性(至少答两点); (2)生铁和钢都是铁的合金,二者性能不同的原因是含碳量不同,3)厨房中的下列物品所使用的主要材料属于金属材料的是BD。 A.陶瓷碗B.不锈钢炊具 C.橡胶手套D.铜质水龙头,解析(1)金属可以制作电缆说明金属具有良好的导电性;可以制作热水壶说明金属具有良好的导热性;可以拉成丝说明金

12、属具有良好的延展性。 (2)生铁和钢的性能不同的原因是含碳量不同。 (3)陶瓷属于无机非金属材料;不锈钢是铁的合金,属于金属材料;制手套的橡胶属于有机合成材料;铜属于金属材料,2.(2015泰安,24,10分)化学是一门研究物质的科学,我们一般从物质的存在、性质、制备、用途等方面研究一种物质或一类物质。以金属为例,请你参与其中回答相关问题: (1)认识金属元素存在:自然界中大多数金属都以化合物的形式存在。下列矿石的主要成分属于氧化物的是ACD(填字母序号,2)探究金属性质:金属原子容易失去最外层电子,化学性质活泼。图1为探究金属化学性质的实验,图2是金属化学性质网络图。 图1,图2 图1甲中反

13、应现象是剧烈燃烧,火星四射,生成黑色固体,丙中反应的化学方程式为Fe+CuSO4 FeSO4+Cu; 图1只有乙中不反应,能得出三种金属活动性及它们和氢元素的位置关系,由强到弱的顺序是Al、Fe、(H)、Cu(填元素符号,依据图1完成金属性质网络,图2中的A属于盐(填物质类别)。 (3)认识金属的制备:工业上常采用还原法、置换法、电解法制备金属。用一氧化碳还原赤铁矿冶铁反应的化学方程式为3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2。 (4)金属在生产生活中应用广泛。 下列金属制品的用途,利用其导电性的是B(填字母序号,合金性能优于单一金属,因而被广泛应用。焊锡(主要含锡、铅)与其组成金属相比具有熔点较

14、低的特性,可用于焊接电子元件; 金属是一种有限资源,需要保护和回收利用。 黄铜(铜锌合金)用作弹壳的制造。现有一批使用过的、锈迹斑斑的弹壳,处理这批弹壳可以制得硫酸锌和铜,其主要流程如图3所示,图3 【收集资料】弹壳上的锈主要为Cu2(OH)2CO3,能与稀硫酸反应得到硫酸铜溶液;弹壳中其他杂质不溶于水,也不参加反应。 a.写出弹壳上的锈与稀硫酸反应的化学方程式Cu2(OH)2CO3+2H2SO4 2CuSO4+3H2O+CO2; b.固体D为Cu、Zn,解析(1)氧化物是由两种元素组成且其中一种元素是氧元素的化合物,所以属于氧化物的是氧化铝、氧化铁、四氧化三铁。(2)铁丝在氧气中燃烧生成四氧

15、化三铁,反应现象为铁丝剧烈燃烧,火星四射,生成黑色固体;铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜。只有乙中不反应,铁能与硫酸铜反应,所以铁比铜活泼,铁能与稀硫酸反应,所以在金属活动性顺序中,铁排在氢前,铝能与硫酸亚铁反应,所以铝比铁活泼,故由强到弱的顺序是Al、Fe、(H)、Cu。活泼金属能与酸、氧气、盐反应,所以A属于盐。(3)一氧化碳和氧化铁在高温条件下反应生成铁和二氧化碳。(4)铁锅利用了铁的导热性,故A错误;铜导线利用了铜的导电性,故B正确,铝箔利用了铝的延展性,故C错误;黄金饰品利用了金属具有光泽的性质,故D错误。焊锡(主要含锡、铅)与其组成金属相比具有熔点较低的特性,考点二金属矿物及其冶炼,

16、3.(2018泰安,24节选,3分)以下是初中化学一些基本实验,请根据实验内容回答下列问题: (2)下图为某小组探究金属化学性质的两组实验,实验中以“金属表面产生气泡的快慢”为标准来判断锌、铁的活动性强弱,有同学认为不够合理,理由是酸的种类不同; 写出实验中C试管内反应的化学方程式Cu+2AgNO32Ag+Cu(NO3)2; 实验中要验证Cu、Fe、Ag的金属活动性顺序,至少要做的实验是CD(填字母序号,解析A中加入的是稀硫酸,B中加入的是稀盐酸,酸的种类会影响反应的速率。 铜与硝酸银反应生成硝酸铜和银,反应的化学方程式是Cu+2AgNO32Ag+Cu(NO3)2。 由C可知,铜能置换出硝酸银

17、中的银,说明活动性:铜银,D中的铁能置换出硫酸铜中的铜,说明活动性:铁铜,可得活动性:铁铜银,至少要做的实验是CD,4.(2013泰安,29节选,2分)下图实验中,硬质玻璃管中的现象是红色粉末变为黑色;装置末端酒精灯的作用是点燃尾气中剩余的一氧化碳,防止污染空气,解析一氧化碳还原氧化铁生成铁和二氧化碳,氧化铁是红色,铁是黑色,所以现象是红色粉末变为黑色,考点三钢铁的锈蚀与防护,5.(2013泰安,14,2分)下列防锈措施合理的是(B ) A.经常用水冲洗自行车链条 B.在铁制暖气片上刷“银粉” C.用“钢丝球”打磨铝锅表面 D.用过的菜刀及时用盐水清洗,解析A项中用水冲洗链条是不对的,因为铁在

18、潮湿的空气中易生锈;B项中在暖气片表面刷“银粉”,可起到隔绝氧气的作用,可阻止生锈;C项中打磨铝锅表面,会把生成的致密的氧化铝薄膜破坏掉,从而引发新的“生锈”反应;D项中用盐水清洗菜刀不可行,因为盐能促进铁的锈蚀,山东真题精练,考点一常见的金属材料,1.(2017青岛,27节选,1分)化学实验是进行科学探究的重要手段。请填写下列空格: 黄铜是铜锌合金,将外形完全相同的纯铜片和黄铜片相互刻画,该实验的目的是比较它们的硬度大小,解析合金的硬度一般比其成分金属大,考点二金属矿物及其冶炼,2.(2017滨州,23,5分)某化学兴趣小组利用下图装置进行实验,探究工业炼铁的化学原理。试按要求填空: (1)

19、硬质玻璃管中观察到的现象是红色粉末变为黑色,写出一氧化碳和氧化铁反应的化学方程式3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2,(2)实验中首先通入一氧化碳的目的是排尽硬质玻璃管中的空气,防止CO和空气混合加热发生爆炸。 (3)装置中导管末端加一点燃的酒精灯的目的是把CO燃烧掉,防止污染空气,解析(1)氧化铁是红色粉末,和一氧化碳反应生成黑色的铁粉和二氧化碳,化学方程式为3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2,3.(2016淄博,18,4分)我们的祖先很早就掌握了炼铜的工艺,通过学习,同学们知道木炭可以做还原剂把氧化铜中的铜还原出来,小明查阅了大量的资料后,建议用超细炭粉与氧化铜粉末混合进行实验,他的理由是增大反应物的接触面积,使反应更充分。 (1)同学们按如图装置进行实验,当看到澄清的石灰水刚刚出现浑浊时,不能(填“可以”或“不能”)确定氧化铜和炭粉已经开始反应,2)为了使氧化铜中的铜完全被还原,对于下列三组氧化铜和炭粉的质量比例,你建议选择A(填写字母),简要说明你的理由反应中炭粉会与试管内的氧气反应而部分消耗,故稍过量的炭粉有利于反应的进行,A.36：3B.40：3C.48：3,解析与反应物的接触面积越大,反应速率越快,所以用超细炭粉更利于反应的进行。 (1)实验时首先要检查装置的气密性,当看到澄清