应用广泛的金属材料-钢铁-完整版获奖课件

1、走进精彩纷呈的金属世界金属跟人类的生活、社会的发展密切相关。在人类社会的历史上，经历了以金属命名的青铜器时代、铁器时代，它们分别标志社会生产力发展的不同阶段。你知道吗？用化学知识解释为何在人类文明发展史上，是先经历青铜器文明，然后是铁器文明？应用广泛的金属材料钢铁（一）金属的通性 一、金属的原子结构最外层电子数一般小于4个，大多数金属元素原子最外电子只有12个。化学反应中易失去电子。1.原子结构 通过金属键形成的晶体是金属晶体。3.金属晶体2.金属键金属阳离子间依靠自由电子而产生强的相互作用称为金属键3.构成金属晶体微粒金属阳离子和自由电子化学键：相邻原子间强烈相互作用。阴、阳离子间通过静电作

2、用所形成的化学键通过共用电子对所形成的化学键金属晶体中，金属阳离子和自由电子间的强烈相互作用复习与巩固1.什么是化学键？化学键有哪些类型？a.离子键b.共价键c.金属键2.什么是晶体？晶体的分类有哪些？a.定义：具有规则几何外形的固体。b.晶体的分类离子晶体分子晶体原子晶体金属晶体概 念结构构成晶体微粒相互作用例：下列物质属于离子晶体的是_；属于共价化合物的是_；属于金属晶体的是_。KCl B. HCl C. MgO D. H2O E. NaOH F. Cu二、金属的物理性质常温下为固体有金属光泽是电和热的良导体具有良好的延展性（汞除外）讨论: 金属为什具有导电性、导热性、延展性？1.金属的物

3、理性质2.金属的几种分类方法：轻金属(密度小于4.5g/cm3)如K,Mg,Al)重金属(密度大于4.5g/cm3如Cu,Pb)有色金属（除Fe，Cr，Mn以外的金属）黑色金属（Fe，Cr，Mn）常见金属（如Fe,Al,Cu等）稀有金属（如锆,铌,钼等）按颜色分按密度分按含量分重金属盐一般有毒。你知道吗？熔点最高的金属：钨（W）熔点最低的金属：硬度最大的金属：最轻的金属：导电性能最好的金属：价格最昂贵的金属：汞（Hg）铬（Cr）锂（Li）银（Ag）锎（Cf）延展性最好的金属：金（Au）地壳中含量最多的金属元素：人体中含量最多的金属元素：铝（Al）钙（Ca）三、金属化学性质与金属活动性金属活动性

4、顺序K Ca NaMg Al ZnFe Sn Pb HCu Hg AgPt Au金属失电子能力和氧气反应和氯气反应和酸反应逐 渐 减 弱常温易氧化常温形成致密氧化膜常温不易 氧化加热氧化不能被氧化在加热条件下，大多都能反应金属活动性顺序K Ca NaMg Al ZnFe Sn Pb HCu Hg AgPt Au盐酸、稀硫酸浓硫酸金属和酸反应剧烈反应，置换出氢能置换出酸中的氢不能置换出酸中的氢常温下，Al、Fe钝化；加热，不生成氢气难反应三、金属化学性质与金属活动性和盐反应金属活动性顺序K Ca NaMg Al ZnFe Sn Pb HCu Hg AgPt Au金属失电子能力和氧气反应和氯气反应

5、和酸反应逐 渐 减 弱常温易氧化常温形成致密氧化膜常温不易 氧化加热氧化不能被氧化在加热条件下，大多都能反应先与水反应前面较活泼的金属从盐溶液中置换出较不活泼的金属 1.下列叙述中正确的是 （ ）A.某物质中只含有一种元素，该物质一定是纯净物B.某晶体中含有阳离子,则一定含有阴离子C.任何原子都是由质子,中子和电子组成D.含共价键的化合物不一定是共价化合物2在核电荷数1-18的元素中,其单质属于金属晶体的有_。金属中,密度最小的是_,地壳中含量最多的是_。（二）铁的性质一、原子结构和物理性质：+262 8 14 2 银白色金属（粉末时为黑色），=7.86g/cm3，溶点1535，沸点2750。

6、能被磁体所吸引，易磁化。1.铁的原子结构示意图思考：铁的常见化合价有哪些？ 画出有关铁离子的结构示意图。2.铁的物理性质二、化学性质位于氢之前,比较活泼;显 + 2, + 3价。1.非金属反应2Fe + 3Cl2 2FeCl3 点燃(棕色的烟)Fe + S FeS (发出耀眼白光，放出大量热)点燃3Fe + 2O2 Fe3O42.和水反应3Fe + 4H2O Fe3O4 + 4H2高温Fe + 2HCl （稀） FeCl2 + H2Fe + H2SO4（稀） FeSO4 + H23.和酸反应和非氧化性酸反应练习：用离子方程式表示上述两反应的实质。和氧化性强酸反应Fe在冷浓硫酸和浓硝酸中会钝化，

7、但加热时仍反应。2Fe + 6H2SO4（浓） Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2OFe + CuSO4 Cu + FeSO4 4.和盐反应思考：上述反应中铁的化合价变化有规律吗？AFe Fe2+弱氧化剂 Fe + S FeS Fe + I2 FeI2 Fe + 2H+ Fe2+ + H2 Fe + Cu2+ Fe2+ + Cu 水BFe Fe2+强氧化剂 2Fe + 3Cl2 2FeCl3 2Fe + 3Br2 2FeBr3 2Fe +6 H2SO4(浓) Fe2(SO4)3 +3 SO2+6 H2O 点燃CFe Fe2+、 Fe3+点燃3Fe + 2O2 Fe3O43Fe + 4

8、H2O Fe3O4 + 4H2高温注：Fe3O4可写成:FeOFe2O3问题：1自然界中，铁元素主要以什么形态存在？（三）钢铁是怎样炼成的自然界中，铁元素除了铁陨石是以游离态存在之外，绝大多数是以化合态存在的。其中主要是铁的氧化物和硫化物2要得到游离态的铁就是将铁的氧化物或硫化物_（氧化、还原），需加入_（氧化剂、还原剂）？3初中学过工业上常用的还原剂有什么物质？一、工业炼铁1原料：铁矿石、焦炭、热空气、石灰石(熔剂)（1）铁矿：赤铁矿(Fe2O3)、磁铁矿(Fe3O4)、 褐铁矿(Fe2O33H2O)及菱铁矿(FeCO3)（2）焦炭(C)： 用作燃料以生高温（800） 作为还原剂（3）热空气

9、： 使焦煤燃烧发生高温，同时产生CO使氧化铁还原（4）熔剂：石灰石 其目的在于结合铁矿中之杂质而成液体流出，该液体称为熔渣杂质一般为泥沙（主成份为SiO2），则加入灰石（CaCO3）为熔剂； SiO2+CaOCaSiO32原理:利用还原剂将铁元素从含铁的化合物中还原出来。C + O2 CO2 + Q C+CO2 2CO- Q高温高温3CO + Fe2O3 2Fe + 3CO2高温CaCO3 CaO+CO2 CaO+SiO2 CaSiO3高温高温（1）还原剂的生成（2）还原铁（3）造渣高炉炼铁合金成份性能生铁含C、S、P等(2.14.3%)硬、脆普通钢含C(0.032.11%)硬而韧，有弹性特种

10、钢锰钢含C、Mn(13%)坚硬，有韧性，顺磁性钨钢含C、W耐热，溶点高，坚硬不锈钢含Cr、Ni抗腐蚀性强生铁和钢的成分、性能比较二、炼钢1原料：生铁、纯氧、脱氧剂、石灰石2原理：用氧化剂将生铁中杂质氧化而除去。目的：降碳、除硫磷、调硅锰炼钢示意 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 合金的特点熔点比组成的任一金属低，硬度比组成的任一金属硬。3.生铁和钢都是铁的合金 90% 铜 10% 锡 青铜(Cu-Sn合金) 黃铜(Cu-Zn合金)70% 铜30% 锌 日常生活中合金的应用不锈刚 70% 铁 20% 铬 10% 镍 焊锡 50% 铅 50% 锡(Pb-Sn

11、合金)(Fe-Cr-Ni合金)铝合金门窗用于护齿设备的钛合金用于枪筒的钨钢高锰钢常用于制作坦克的装甲 有记忆的镍钛合金，广泛用于航空、航天、核工业等。 超塑性合金可生产形状复杂的零件和仪表壳等（四）从补血剂了解铁的化合物补铁补血可谓是如今人们关心的一件事,而贫血又是常见的一种疾病,尤其是缺铁性贫血者最为多见.含铁的制剂是用于治疗缺铁性贫血的主要药物.60岁以上老人吸收铁的能力明显减退,常用的铁剂有硫酸亚铁,主要成分为二价铁,因此,其吸收率较高,且副作用较小,价格便宜,广泛应用于缺铁性贫血的患者;10%枸橼酸铁铵,为三价铁盐,吸收率较差,但它易溶于水,适用于儿童口服. 名称氧化亚铁氧化铁四氧化三

12、铁化学式俗名颜色水溶性价态类别FeOFe3O4无磁性氧化铁黑色黑色不溶不溶+2+2、+3碱性氧化物（FeOFe2O3）一、铁的氧化物Fe2O3铁红红棕色不溶+3碱性氧化物练习：写出下列化学方程式FeO+HCl Fe2O3+稀H2SO4 FeO+CO Fe2O3+CO Fe3O4+CO名称氧化亚铁氧化铁四氧化三铁化学式俗名颜色水溶性价态类别FeOFe3O4无磁性氧化铁黑色黑色不溶不溶+2+2、+3碱性氧化物（FeOFe2O3）Fe2O3铁红红棕色不溶+3碱性氧化物化学性质共性都可以和酸反应都可以和还原剂反应二、铁的氢氧化物 演 示 实 验FeCl3和FeSO4分别和NaOH溶液反应FeCl3溶液

13、中滴加NaOH溶液FeSO4溶液中滴加NaOH溶液现 象有关反应红褐色沉淀白色沉淀灰灰绿红褐反应制法水溶性颜色化学式氢氧化铁氢氧化亚铁氢氧化亚铁和氢氧化铁性质比较Fe(OH)3+3H+Fe3+3H2O4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3白灰灰绿红褐Fe3+3OH- Fe(OH)3Fe2+2OH- Fe(OH)2不溶不溶红褐色白色Fe(OH)3Fe(OH)22Fe(OH)3 Fe2O3 + 3H2O用下面两种方法可以制得白色的Fe(OH)2沉淀。方法一：用不含Fe3的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。（1）用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入

14、。（2）除去蒸馏水中溶解的O2常采用 的方法。（3）生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是 。氢氧化亚铁的制备探究方法二：在如图装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备。（1）在试管里加入的试剂是 。（2）在试管里加入的试剂是 。（3）为了制得白色Fe(OH)2沉淀，在试管和中加入试剂，打开止水夹，塞紧塞子后的实验步骤是 。（4）这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色，其理由是 。三、铁盐和亚铁盐Fe2+Fe3+颜 色加 碱加KSCNFe2+2OH- Fe(OH)24Fe(OH)2

15、+O2+2H2O 4Fe(OH)3白色沉淀灰绿色红褐色红褐色沉淀Fe3+3OH- Fe(OH)3无明显现象溶液呈血红色Fe3+SCN- Fe(SCN)2+浅绿色棕黄色Fe2+Fe3+氧化性还原性比 较既有氧化性、又有还原性，但以还原性为主只有氧化性Fe2 + 硫氰化钾+Cl2水Fe3 + 硫氰化钾+Fe粉现象：出现血红色现象：血红色变淡Fe2+Fe3+氧化剂Cl2、O2等Fe3+Fe2+还原剂Fe、Cu等FeFe3+Fe2+思考题： 用已学习的知识，再次考虑如何实现图中系列变化？ 选择具体的物质，填入下图。（Cl2、Br2、浓H2SO4 等）强氧化剂弱氧化剂（S、H+、Cu2+等）氧化剂（KMnO4、O2 、Cl2、Br2、HNO3等）还原剂(Zn、Fe、Cu、I-、S2- 、HI、H2S等)还原剂还原剂练习：1实验室应如何保存新制的Fe2(SO4)3溶液？2 实验室应如何保存新制的FeSO4溶液？3 怎样检验一瓶硫酸亚铁溶液是否变质？ 4怎样除去Fe2+溶液中的杂质Fe3+ ？怎样除去Fe3+溶液中的杂质Fe2+ ？5.下列物质不能通过化合反应制得的是 （ ） A、FeCl2 B、Fe(OH)3 C、Cu2S