应用广泛的金属材料钢铁课件

1、第八章 走进精彩纷呈的金属世界,1,应用广泛的金属材料钢铁,第一节 应用广泛的金属材料 钢铁,2,应用广泛的金属材料钢铁,一、由石器、青铜器到铁器,人类利用金属的历史: 青铜器 铁器 铝 钛,3,应用广泛的金属材料钢铁,思考,从人类利用金属的历史看，先是青铜器时代， 而后是铁器时代，铝的利用是近百年的事， 造成这个先后顺序事实的最主要因素是（ ） A地壳中金属元素的含量 B金属的延展性 C金属的导电性 D金属冶炼的难易程度,D,4,应用广泛的金属材料钢铁,二、金属和金属键,复习回顾：化学键？离子键？共价键？ 思考：判断下列物质中分别存在哪些类型的化学键？ （1）NH3 （2）CH4 （3）H2

2、O （4）CaO （5）NaOH （6）CCl4（7）KCl （8）CO2 （9）NH4Cl （10）MgCl2 （11）Ar （12）K,5,应用广泛的金属材料钢铁,1金属的物理性质 （1）常温下多数为固体（Hg除外），有金属光泽，大多数金属呈银白色（Cu紫红色、Au为黄色） （2）电和热的良导体（Ag、Cu、Au、Al） （3）良好的延展性（Au、Sn、Al,6,应用广泛的金属材料钢铁,思考：为何金属具有共性,是因为它们具有相似的结构。 金属原子有规则的紧密堆积在一起，形成晶体。 为何金属晶体能导电,阅读：课本P5第二段,7,应用广泛的金属材料钢铁,金属的结构实际上是： 释放出自由电子金属

3、阳离子按照一定的规律紧密堆积。而电子在整个晶体中自由地运动,8,应用广泛的金属材料钢铁,2金属键,金属阳离子与自由电子间强烈的 相互作用而形成的化学键,9,应用广泛的金属材料钢铁,金属的通性我们可以用金属晶体的结构 特点来说明,思考：金属为什么具有金属光泽？金属为什么会导电、导热 ？金属为什么具有的延展性,10,应用广泛的金属材料钢铁,金属中的自由电子可以吸收可见光，然后把各种波长的光大部分反射出来。因此绝大多数金属有银白色的光泽,11,应用广泛的金属材料钢铁,金属的导电、导热性跟金属晶体里的自由电子的运动有关。 金属的延展性是由于当金属受到外力作用时，晶体中各层原子之间就发生相对滑动,12,

4、应用广泛的金属材料钢铁,金属的延展性,13,应用广泛的金属材料钢铁,3金属分类,1）在冶金工业： 黑色金属（Fe、Cr、Mn） 有色金属（除Fe、Cr、Mn以外的金属） （2）根据密度：轻金属（4.5g/cm3的金属） 重金属（4.5g/cm3的金属） （3）根据地壳中的含量： 常见金属（如：Fe、Al、Mg、Na）。 稀有金属,14,应用广泛的金属材料钢铁,思考： 金属能导电的原因是（ ） A.金属晶体中金属阳离子与自由电子间的 相互作用较弱 B金属晶体中的自由电子在外加电场作用下可发生定向移动 C金属晶体中的金属阳离子在外加电场作用下可发生定向移动 D金属晶体在外加电场作用下可失去电子,1

5、5,应用广泛的金属材料钢铁,4.合金：两种或两种以上的金属（或金属与非金属）熔合而成的具有金属特性的物质。 合金特点：合金的熔点比其成分金属都要低，而比其成分金属跟更好的硬度、强度和机械加工性能。 思考：区分生铁与钢？ 生铁：含碳量在2.11%4.3%的铁合金。硬而脆。 钢：含碳量在0.03%2.11%的铁合金。硬而韧，有弹性,阅读：课本P9 ：合金的概念,16,应用广泛的金属材料钢铁,思考,根据下列金属的熔沸点： 其中不能形成合金的是() ACu与Al BFe与Cu CFe与Na DAl与Na,C,17,应用广泛的金属材料钢铁,三、铁,一）铁元素的原子结构与自然界的存在 铁原子结构示意图为

6、。 在地壳中的含量为第_位，在自然界中 主要以_存在，如：磁铁矿、赤铁矿,四,化合态,18,应用广泛的金属材料钢铁,1 银白色、有金属光泽,2 具有良好的延展性,3 是电和热的良导体,4 特性:能被磁铁吸引，具有铁磁性,二）铁的物理性质,19,应用广泛的金属材料钢铁,三）铁的化学性质,铁是比较活泼的金属，铁在一定条件下能 分别跟非金属、酸和盐溶液、水蒸气反应。 显示还原性。常显+2、+3价,20,应用广泛的金属材料钢铁,1与非金属反应,与O2反应： 3Fe+2O2 Fe3O4 与Cl2反应： 2Fe+3Cl2 2FeCl3 与S反应： Fe+S FeS 思考：O2、Cl2、S氧化性强弱的比较

7、结论：氧化性：_,21,应用广泛的金属材料钢铁,2.与酸（非氧化性酸、氧化性酸）反应 （1）与非氧化性酸（稀硫酸、盐酸等）反应： 离子方程式：_。 （2）与氧化性酸反应 铁与足量的稀硝酸反应：_； 与足量浓硝酸共热：_； 注：常温下与浓硫酸、浓硝酸发生钝化,22,应用广泛的金属材料钢铁,氧化性酸是指酸根部分易于获得电子的酸，如浓H2SO4、HNO3、HClO等，由于其中 +6价的S、+5价的N易获得电子，表现出很强的氧化性；而盐酸、H2CO3等酸根部分不能或不易获得电子，所以它们是非氧化性酸。 区别上述两个概念的关键在于： 酸根部分易得电子有氧化性氧化性酸 酸电离出H+有氧化性酸的氧化性,氧化

8、性酸和非氧化性酸,23,应用广泛的金属材料钢铁,3与盐溶液反应 与CuSO4溶液： 离子方程式： 与FeCl3溶液： 离子方程式,FeCuSO4FeSO4Cu,Fe2FeCl3 3FeCl2,24,应用广泛的金属材料钢铁,4与水反应,与水蒸气反应： 3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2 注：反应的条件,常温下，铁与水不起反应，但在潮湿的空气中，慢慢氧化生成Fe2O3，形成铁锈,25,应用广泛的金属材料钢铁,金属与水反应的规律,1）K、Ca、Na金属和冷水作用，生成可溶性碱和H2。2Na+2H2O2NaOH+H2 （2）Mg和冷水反应缓慢，与热水反应较快 ，Al与冷水很难反应，与沸水能应生

9、成不溶性碱和氢气。2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2 （3）Zn、Fe、Sn、Pb和高温水蒸气反应，生成不溶性氧化物和H2。 3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2 （4）Cu、Hg、Ag、Pt、Au不与水反应,26,应用广泛的金属材料钢铁,小结,Fe的化学性质,Fe,27,应用广泛的金属材料钢铁,思考,铁在化学反应中 何时生成+2价铁的化合物？ 何时生成+3价铁的化合物,铁在反应中除了容易失去最外层电子显+2价外，还能进一步失去次外层上的1个电子而显+3价 在化学反应中 （1）铁遇到较弱的氧化剂易失去最外层的2个电子，变成Fe2+； （2）铁遇到较强的氧化剂也能失去3个电子，变成F

10、e3,28,应用广泛的金属材料钢铁,小结：铁的化学性质及在反应后的生成物中显+2价或+3价的规律,29,应用广泛的金属材料钢铁,1、下列各物质中，不能由组成它的两种元素的单质直接化合而得到的是( ) A、FeS B、Fe3O4 C、FeCl3 D、FeCl2,练习,D,30,应用广泛的金属材料钢铁,2、只用一种试剂可以把Fe、FeO、CuO、 C、MnO2五种黑色粉末鉴别出来，该试剂 是：( ) A、稀H2SO4 B、浓盐酸 C、浓H2SO4 D、稀HNO3,B,31,应用广泛的金属材料钢铁,四、铁的氧化物,32,应用广泛的金属材料钢铁,五铁的氢氧化物,33,应用广泛的金属材料钢铁,Fe3+3

11、OH - Fe(OH)3(红褐色,演示：在Fe3+ 的溶液中滴入几滴NaOH观察颜色变化,34,应用广泛的金属材料钢铁,演示：在Fe2+ 的溶液中滴入几滴NaOH观察溶液颜色变化,35,应用广泛的金属材料钢铁,思考,如何避免制取Fe(OH)2时，被氧化变质,Fe(OH) 2的制备时，实际上只能观察到瞬间的 Fe(OH) 2白色沉淀（几乎分辨不出来）。要想较长时 间观察到白色沉淀的生成，关键是怎样降低反应体 系中氧气的存在量和操作过程中氧气的引入量,36,应用广泛的金属材料钢铁,1、可以采用液封 （？） 2、使用加热煮沸法驱除氢氧化钠溶液中的氧气 3、滴管末端伸入液面以下 4、使用新制的FeSO

12、4,思考： 为了较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀， 可以采取哪些措施,37,应用广泛的金属材料钢铁,制取Fe(OH)2并使之能久存，可采取的操作有： 加入一些植物油 溶解FeSO4配成溶液; 把蒸馏水加热煮沸并密封冷却 加入少量铁屑（?） 加入少量CCl4 向FeSO4溶液中滴入足量氨水 把盛有氨水的滴管伸入FeSO4溶液中后再挤出氨水。其中必须进行的操作及其正确顺序是（ ） A B C D,B,思考,38,应用广泛的金属材料钢铁,1Fe3+的性质,水溶液是 色 与KSCN溶液反应。现象： ， 反应方程式： 与OH反应。现象： 。 反应方程式,六铁盐与亚铁盐,39,应用广泛的金属材料钢铁,

13、只有 性，Fe3+可被还原剂还原成Fe2,Fe3+ Fe2+ 写出下列反应的方程式： （1） Cu+ FeCl3 （2） Fe+ FeCl3,Cu2FeCl32FeCl2CuCl2,Fe+ 2FeCl3 3FeCl2,40,应用广泛的金属材料钢铁,Fe3+有较强水解能力 水解方程式： Fe3+3H2O Fe(OH)3+3H,41,应用广泛的金属材料钢铁,2Fe2+的性质,水溶液是 色。 与KSCN溶液 ，再滴 则变红。 与OH反应 现象： 。 反应方程式,42,应用广泛的金属材料钢铁,既有 又有 ， 但主要体现： Fe2+ 可被氧化剂氧化成Fe3+。 Fe2+ Fe3+ 写出下列反应的方程式：

14、 （1） FeCl2+ Cl2 （2） Fe2+ H+ O2,43,应用广泛的金属材料钢铁,思考,1.向FeCl2或FeSO4等亚铁盐溶液中通入氯气或加入氯水。现象： 溶液颜色由浅绿色变为棕黄色。 2.为什么FeCl2或FeSO4等亚铁盐溶液久置空气中会 变成棕黄色的浑浊液。 4Fe2+O2+4H+4Fe3+2H2O（氧化） Fe3+3H2O Fe(OH)33H+ （水解,44,应用广泛的金属材料钢铁,小结： Fe2+与Fe3+的相互转化,45,应用广泛的金属材料钢铁,2.一瓶未知溶液，如何鉴别它的阳离子是Fe2+还是Fe3+,1.配制FeSO4溶液易变质，可采取何措施,思考,46,应用广泛的

15、金属材料钢铁,3Fe2+与Fe3+的检验,Fe3+： （1）Fe3+在溶液中为棕黄色 （2）加入NaOH溶液，产生红褐色沉淀。 （3）加入KSCN溶液，溶液变成血红色,47,应用广泛的金属材料钢铁,Fe2+： （1）Fe2+在溶液中为浅绿色 （2）加入NaOH溶液，产生白色沉淀，迅速变为灰绿色，最终变为红褐色。 （3）加入KSCN溶液，无明显现象，然后滴加氯水，溶液变成血红色,48,应用广泛的金属材料钢铁,总结：铁及其化合物转化,49,应用广泛的金属材料钢铁,1、将铁片投入下列溶液中不放出气体，并且铁片质量减轻的是 ( ) A、CuSO4 B、稀H2SO4 C、AgNO3 D、FeCl3,D,思考,50,应用广泛的金属材料钢铁,2、人体正常血红蛋白中含有Fe2+，若误食亚硝酸盐, 会将Fe2+转化为Fe3+