化学与技术--金属材料(第2课时)

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二课时第二课时炼铁和炼钢的对比：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

2、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 2O O3 33CO 2Fe3CO 2Fe3CO3CO2 2高温高温炉渣的生成：炉渣的生成：CaCOCaCO3 3CaOCaOCOCO2 2

3、 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+Ca2P+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：

4、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）知识回顾知识回顾2.铝的冶炼铝的冶炼a.将铝土矿中的氧化铝溶解在将铝土矿中的氧化铝溶解在NaOH溶液中：溶液中： Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2Ob.向偏铝酸钠溶液中通入向偏铝酸钠溶液中通入CO2，析出氢氧化铝：，析出氢氧化铝： NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH

5、)3+NaHCO3c.使氢氧化铝脱水生成氧化铝：使氢氧化铝脱水生成氧化铝： 2Al(OH)3=Al2O3+3H2O一、从矿石中获得金属一、从矿石中获得金属原理原理:通电通电总式：总式：2Al2O3 4Al+3O2 阳极阳极：6O2-12 e- =3O2 阴极阴极：4Al3+ + 12e- =4Al助熔剂：冰晶石（助熔剂：冰晶石（Na3AlF6 六氟合铝酸钠）六氟合铝酸钠）阳极材料阳极材料(碳碳)和熔融氧化铝需要定期补充和熔融氧化铝需要定期补充金属阳离子金属阳离子失失e-氧化反应氧化反应（3）金属腐蚀的类型金属腐蚀的类型化学腐蚀化学腐蚀（温度的影响很大）（温度的影响很大）电化腐蚀电化腐蚀析氢腐蚀

6、析氢腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀（常见、普遍）（常见、普遍）1、金属的腐蚀、金属的腐蚀金属原子金属原子（2）金属腐蚀）金属腐蚀的本质：的本质：（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是指金属或合金跟接触的气体或液体发生氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。生氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。二、金属的腐蚀与防止二、金属的腐蚀与防止化学腐蚀与电化腐蚀的比较化学腐蚀与电化腐蚀的比较:化学腐蚀化学腐蚀电化腐蚀电化腐蚀条件条件现象现象本质本质联系联系金属跟非金属单质直金属跟非金属单质直接接触接接触不纯金属或合金不纯金属或合金跟电解质溶液接触跟电解质溶液接触无电流产生无电流产生有有微弱电流微弱电流产生产

7、生金属被氧化金属被氧化较活泼金属被氧化较活泼金属被氧化两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍析氢腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀条件条件电电极极反反应应负极负极Fe(-)正极正极C(+)总反应总反应进一步反应进一步反应联系联系水膜呈水膜呈酸性酸性水膜酸性很弱或呈中性水膜酸性很弱或呈中性2H +2e = H2+_2Fe-4e =2Fe2+_ Fe-2e =Fe2+_O2+2H2O+4e = 4OH_2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2Fe+ 2H = +Fe + H22+4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3Fe2O3 nH2O通常两种腐蚀同时存在，但以

8、吸氧腐蚀为主。通常两种腐蚀同时存在，但以吸氧腐蚀为主。2、金属的腐蚀的防止和利用、金属的腐蚀的防止和利用二、金属的腐蚀与防止二、金属的腐蚀与防止（2）金属腐蚀的防止）金属腐蚀的防止改变金属的内部结构（钢中加铬等）改变金属的内部结构（钢中加铬等）表面保护法（表面保护法（将金属制品与周围物质隔开将金属制品与周围物质隔开）涂层保护涂层保护a、形成钝化膜、形成钝化膜b、涂油漆、涂油漆c、电镀、电镀-镀层保护镀层保护c、电镀、电镀-镀层保护镀层保护原理：原理：阳极：阳极：阴极：阴极：在金属表面镀上一层其它金属或合金的过程在金属表面镀上一层其它金属或合金的过程镀层金属如镀层金属如Sn、Cr、Zn、Ni等，

9、连电源正极等，连电源正极被保护金属（待镀金属制品），连电源负极被保护金属（待镀金属制品），连电源负极含有镀层金属离子的溶液作为电解质溶液含有镀层金属离子的溶液作为电解质溶液实例：实例：自行车车把、车圈用电镀方法镀锌、铬自行车车把、车圈用电镀方法镀锌、铬等，既美观，又防止钢铁生锈等，既美观，又防止钢铁生锈设计：设计：铁制品上镀铜铁制品上镀铜2、金属的腐蚀的防止和利用、金属的腐蚀的防止和利用二、金属的腐蚀与防止二、金属的腐蚀与防止（2）金属腐蚀的防止）金属腐蚀的防止电化学保护法电化学保护法B外接电流的阴极保护法（电解池原理）外接电流的阴极保护法（电解池原理）A牺牲阳极的阴极保护法（原电池原理）牺牲

10、阳极的阴极保护法（原电池原理）（2）金属腐蚀的利用）金属腐蚀的利用化学刻蚀：化学刻蚀：利用腐蚀原理进行金属定域切削的利用腐蚀原理进行金属定域切削的方法。方法。1.钢铁制品发生吸氧腐蚀时，若有钢铁制品发生吸氧腐蚀时，若有0.2 mol电子发生转电子发生转移，下列说法正确的是移，下列说法正确的是 （ ）A.有有2.8 g铁被腐蚀铁被腐蚀 B.消耗的气体的体积为消耗的气体的体积为2.24 L（标准状况）（标准状况） C.钢铁制品表面出现气钢铁制品表面出现气 D.金属表面出现红色物质金属表面出现红色物质练习练习2. 在一容器中放入海水，几种铁制品在其中被腐蚀的在一容器中放入海水，几种铁制品在其中被腐蚀

11、的速率由快到慢的顺序是速率由快到慢的顺序是 （ ） 铁铁 镀锡的铁镀锡的铁 镀镀锌的铁锌的铁 镀铜的铁镀铜的铁 A. B. C. D.3.3.下列关于金属的保护方法的说法正确的是下列关于金属的保护方法的说法正确的是( )( )A.A.我们使用的快餐盒表面有一层搪瓷我们使用的快餐盒表面有一层搪瓷, ,若搪瓷层破损若搪瓷层破损后后, ,仍能起到防止铁生锈的作用仍能起到防止铁生锈的作用 B.B.白铁白铁( (镀锌铁镀锌铁) )镀层破损后铁皮的腐蚀速率很慢镀层破损后铁皮的腐蚀速率很慢C.C.轮船的船壳水线以下常装有一些锌块轮船的船壳水线以下常装有一些锌块, ,这是利用了这是利用了牺牲阴极的阳极保护法牺牲阴极的阳极保护法 D.D.钢铁制造的暖气管道外常涂有一层沥青钢铁制造的暖气管道外常涂有一层沥青, ,这是钢铁这是钢铁的电化学保护法的电化学保护法4、下列关于金属腐蚀正确的是、下列关于金属腐蚀