學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精課題2金屬材料名師導(dǎo)航知識梳理金屬的___________性質(zhì)和__________性質(zhì)是金屬冶煉、金屬材料加工和使用的基礎(chǔ)。一、從礦石中獲得金屬金屬礦物礦石金屬金屬冶煉法:___________法、___________法、___________法。1.鋼鐵冶煉：(鐵在地殼中含量___________）2。鋁的冶煉:（鋁在地殼中含量___________）流程:圖3用途廣泛的金屬功能材料形狀記憶合金、貯氫合金二、金屬的腐蝕與防止1.金屬腐蝕化學(xué)腐蝕：金屬材料與其表面接觸的一些物質(zhì)如氧氣、氯氣直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而起的腐蝕.電化學(xué)腐蝕：_____________金屬或_____________金屬與_____________接觸，因發(fā)生_____________反應(yīng),比較活潑的金屬_____________電子被_____________而引起的腐蝕。吸氧腐蝕：陽極：Fe-2e—====Fe2+陰極:_______________________________________析氫腐蝕:陽極：Fe—2e-=Fe2+陰極：2H+（aq）+2e-=H2（g）↑2.金屬腐蝕的防止與利用本質(zhì)：金屬與其接觸的其他物質(zhì)在一定條件下發(fā)生_____________還原反應(yīng)而受到損害.防護方法：①：_____________油漆、涂植物油、發(fā)藍及離子注入、表面滲鍍、電鍍等形成表面鈍化膜。②犧牲陽極保護.③外加電流的陰極保護。電鍍：應(yīng)用_____________原理在金屬表面鍍上一層其他金屬或合金的過程。特點：①鍍層金屬作_____________極;②電鍍液中含_____________離子;③鍍件作_____________極.化學(xué)蝕刻的原理:涂膠→腐蝕→去膠；應(yīng)用:印刷電路銅布線腐蝕、集成電路或半導(dǎo)體材料的精細加工。化學(xué)鍍:如利用銀鏡反應(yīng)在玻璃上鍍銀；ABS工程塑料表面鍍鎳。知識導(dǎo)學(xué)從金屬材料的來源認識金屬材料的加工.金屬材料最早來自于天外隕石，主要是鐵。從礦石中獲得金屬才是真正利用金屬的開始。從礦石中獲得金屬主要包括探礦、采礦、選礦、冶煉等步驟.鋼鐵的冶煉是人類規(guī)模最大，歷史最悠久,對社會影響最大的金屬冶煉活動.主要掌握煉鐵的原料、原理、流程及發(fā)生的反應(yīng)。注意:煉鐵和煉鋼的區(qū)別和聯(lián)系.冶鐵主要是利用還原劑在高溫條件下將鐵礦石（氧化物或硫化物）還原為鐵單質(zhì);而煉鋼則是用氧化劑將生鐵中的碳等雜質(zhì)除去。所以二者都是利用氧化還原反應(yīng),煉鋼利用煉鐵的產(chǎn)品.不同的是煉鐵用還原劑，煉鋼用氧化劑。鋼和鐵的主要區(qū)別在于鋼比鐵的雜質(zhì)含量低得多.鋁的冶煉主要是對鋁進行提純和電解。因為氧化鋁的熔點太高，所以不可能在高溫下將它還原出來，而是采用電解法來獲得鋁單質(zhì)。但同樣由于氧化鋁的熔點太高，冶鋁的成本太高，早期的鋁比黃金還要貴重。直到采用冰晶石與氧化鋁共熔后,使氧化鋁與冰晶石的共熔溫度降到1000℃后，才使冶鋁的成本降下來,鋁也才從富貴人家走入尋常百姓家，并成為當今應(yīng)用最為廣泛的金屬材料之一。注意冰晶石的成分及在鋁的冶煉中的作用?？梢缘卿浘W(wǎng)站或查閱資料從金屬功能材料的組成、制法、用途等幾個方面了解這些金屬功能材料。首先了解金屬腐蝕原理進行防腐處理的意義。地球上的金屬有因為腐蝕而被消耗，所以了解金屬的腐蝕原理及針對金屬腐蝕的條件進行防腐處理，以保護金屬資源和利用金屬資源。其次了解金屬腐蝕的原理?；瘜W(xué)腐蝕比較容易理解是直接發(fā)生反應(yīng)。而電化學(xué)腐蝕較復(fù)雜，分為析氫腐蝕和吸氧腐蝕,關(guān)鍵掌握二者的電極反應(yīng)方程式.其中鋼鐵腐蝕中吸氧腐蝕又占70％以上，所以了解吸氧腐蝕原理及吸氧腐蝕的條件對于防止鋼鐵腐蝕意義很大.最后在了解腐蝕原理的基礎(chǔ)上進行金屬腐蝕的防止與利用。由于金屬要得失電子，所以發(fā)生的是氧化還原反應(yīng).注意：電解與電鍍的區(qū)別與聯(lián)系電鍍是應(yīng)用電解的原理在金屬表面鍍上一層其他金屬或合金的過程。都是把電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能。搞清電鍍的特點，不要混淆?；瘜W(xué)蝕刻也是一種金屬腐蝕。金屬腐蝕在大多數(shù)情況下是有害的,但如果加以合理的利用，也可為人類造福,化學(xué)蝕刻就是利用化學(xué)腐蝕原理進行金屬加工特別是精細加工的應(yīng)用之一?；瘜W(xué)鍍首先應(yīng)該復(fù)習(xí)在必修課中學(xué)習(xí)的銀鏡反應(yīng)的概念、原理。疑難突破1。依據(jù)什么來選擇金屬冶煉的方法？剖析：一般情況下,我們可以根據(jù)金屬活動順序表來選擇金屬冶煉的方法:圖3-6金屬冶煉方法:K—Al(熔融電解）、Zn-Cu（用還原劑C、CO、H2或溶液電解)、Hg-Ag（加熱）、Pt、Au（物理方法)。2。冶鐵的原理與流程如何？剖析:高爐煉鐵在高爐中進行,煉鐵所需原料（熔劑、焦炭和鐵礦石）通過機械從高爐的上部加入，反應(yīng)所需的氧氣從中部進入，氧氣與焦炭在高爐中反應(yīng)，產(chǎn)生高溫，同時焦炭將鐵礦石還原為鐵,鐵水從底部出鐵口流出，爐渣則從下部出渣口流出。煉鐵中的主要反應(yīng)過程如下：①產(chǎn)生還原劑：C+O2=CO2CO2+C2CO（空氣+焦炭)②還原鐵礦石：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2（鐵礦石)③造渣（除脈石SiO2)：CaCO3CO2+CaO,CaO+SiO2CaSiO3(熔劑：石灰石）3.金屬保護的途徑有哪些?剖析：金屬資源保護的有效途徑：(1）防止金屬被腐蝕--①改善金屬的本質(zhì)：根據(jù)不同的用途選擇不同的材料組成耐蝕合金，或在金屬中添加合金元素,提高其耐蝕性，可以防止或減緩金屬的腐蝕。例如，在鋼中加入鎳制成不銹鋼可以增強防腐蝕能力；②形成保護層：在金屬表面覆蓋各種保護層，把被保護金屬與腐蝕性介質(zhì)隔開，是防止金屬腐蝕的有效方法；③改善腐蝕環(huán)境：改善環(huán)境對減少和防止腐蝕有重要意義。例如,減少腐蝕介質(zhì)的濃度，除去介質(zhì)中的氧,控制環(huán)境溫度、濕度等都可以減少和防止金屬腐蝕;④電化學(xué)保護法。（2）金屬的回收與再生利用—-積極宣傳金屬回收與再生利用的意義、加大垃圾分類回收力度、制訂金屬回收與再生利用產(chǎn)業(yè)政策引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)發(fā)展、開展金屬回收與再生利用的技術(shù)創(chuàng)新。（3）有計劃、合理地開采金屬礦物及尋找與開發(fā)金屬材料的替代品等——積極開展金屬礦物質(zhì)資源的探測與開發(fā)；編制金屬礦物質(zhì)的開采與開發(fā)計劃;制定與實施國家金屬礦物質(zhì)開采與利用規(guī)劃；開展金屬材料的相關(guān)技術(shù)開發(fā)，提高金屬材料的利用率；開發(fā)金屬材料的替代品。疑難導(dǎo)析關(guān)鍵熟記金屬活動性順序.金屬活動順序表有很多應(yīng)用,其中金屬冶煉方法也與金屬活動順序表有關(guān)，表現(xiàn)出極強的規(guī)律，這里應(yīng)用一根數(shù)軸借用數(shù)學(xué)工具來形象地反映了化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中的這種關(guān)系。根據(jù)冶鐵的原理，冶鐵是利用還原劑在高溫條件下將鐵礦石用CO還原為鐵，所以冶鐵主要概括三個步驟：一是產(chǎn)生還原劑如CO，主要原料是焦炭和空氣;二是還原鐵礦石,主要原料是鐵礦石，CO還原氧化鐵；造渣則是用石灰石來除去礦石中的脈石（主要成分是二氧化硅）。注意每個步驟發(fā)生的主要反應(yīng)的反應(yīng)條件、加入的物質(zhì)的作用。從破壞金屬腐蝕的條件來考慮金屬保護的途徑。金屬保護是根據(jù)金屬腐蝕原理，破壞金屬腐蝕的條件就可以使金屬得到保護。金屬腐蝕需要潮濕、空氣、雜質(zhì)參與等條件，所以隔離是最常用和最簡單的防腐方法，如油漆、涂植物油、發(fā)藍及離子注入、表面滲鍍、電鍍等形成表面鈍化膜；其次電化學(xué)方法也是針對金屬腐蝕的條件進行的防腐措施。如犧牲陽極保護、外加電流的陰極保護。金屬回收是保護和利用金屬資源的積極措施，現(xiàn)在回收金屬量占到金屬總量的20%以上。制定金屬開發(fā)計劃,也是提高金屬資源利用率的另一重要方法.問題探究問題1：Al2O3是兩性氧化物，為什么鋁卻能在冷濃硫酸或冷濃硝酸中發(fā)生鈍化?探究:氧化鋁有各種存在的形式,其性質(zhì)不完全相同.鋁在冷濃硫酸或冷濃硝酸中鈍化時,生成的是致密的氧化鋁薄膜,它既不溶于酸，也不溶于堿，保護了里面的金屬鋁不再與酸反應(yīng)。鋁條與Hg（NO3）2溶液反應(yīng)后放置在空氣中生成的是疏松的氧化鋁，因此金屬鋁繼續(xù)與氧氣反應(yīng)。通常實驗室里新制的氧化鋁是兩性化合物，既能溶于強酸又能溶于強堿。問題2：為何工業(yè)上冶鎂是電解氯化鎂，而冶鋁則電解氧化鋁呢？探究：因為溶液中的氫離子比鎂離子和鋁離子更容易放電而被還原，所以電解冶鎂和冶鋁都只能在熔融條件下進行。鎂的化合物中氯化鎂和氧化鎂的熔點分別為714℃、2800℃，所以選擇電解氯化鎂可以節(jié)約能源、降低設(shè)備要求,成本將會大大降低；鋁的化合物中氯化鋁和氧化鋁的熔點分別為190℃、2045℃，但由于氯化鋁是共價化合物，在熔融條件下并不能導(dǎo)電，所以只能選擇氧化鋁進行電解，這也是早期冶鋁成本高的主要原因.如何用實驗方法來判斷氯化鋁是共價化合物呢？如果將氯化鋁在熔融狀態(tài)下通電，可以發(fā)現(xiàn)沒有電流通過，這就是說明它是共價化合物的實驗方法.問題3:向AlCl3溶液加入過量的NaOH和向NaOH溶液中加入過量的AlCl3現(xiàn)象是否一樣?探究：向AlCl3溶液逐滴加入NaOH有白色沉淀生成，當NaOH過量時沉淀溶解，最后生成物為NaAlO2。反應(yīng)的離子方程式為：Al3++3OH-=Al(OH）3↓,Al（OH）3+OH-=AlO2—+2H2O.向NaOH溶液中逐滴加入AlCl3溶液時，觀察到的現(xiàn)象是：開始有白色沉淀生成，振蕩后立即消失，繼續(xù)滴加AlCl3溶液直至過量時，又出現(xiàn)白色沉淀，且不消失。這是因為反應(yīng)開始時，由于NaOH溶液過量,滴入的AlCl3和NaOH作用轉(zhuǎn)化為NaAlO2，當加入過量AlCl3時,AlCl3和NaAlO2在溶液里發(fā)生反應(yīng)，生成沉淀Al（OH）3。其反應(yīng)的離子方程式為：Al3++3OH—=Al(OH）3↓，Al（OH）3+OH—=+2H2O,Al3++3+6H2O=4Al（OH)3↓。問題導(dǎo)思關(guān)鍵熟悉有機物中的同分異構(gòu)體的概念,如正戊烷和異戊烷就是同分異構(gòu)體；而無機化合物中氧化鋁也有同分異構(gòu)體，正是由于鋁的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)不同,導(dǎo)致其性質(zhì)的不同。實驗室里新制的氧化鋁與鋁在冷濃硫酸或冷濃硝酸中鈍化時,生成的致密的氧化鋁是同分異構(gòu)體，因此表現(xiàn)不同的性質(zhì)。首先明確電解冶鎂的條件,從氯化鎂的熔點以及節(jié)約能源和設(shè)備方面考慮選用電解.其次應(yīng)該注意氯化鋁雖是非金屬和金屬形成的鹽，但因為鋁的金屬性不是太強，形成的化合物不是離子化合物而是共價化合物.在熔融條件下并不能導(dǎo)電，人們將冰晶石加入其中共熔，使氧化鋁和冰晶石的共熔點降到了1000℃左右，才使冶鋁成本降下來,鋁也因此成為金屬材料中的新秀而大步走入我們的生活.熟練掌握氫氧化鋁預(yù)見反應(yīng)的性質(zhì)。Al3+與OH-反應(yīng)生成沉淀Al(OH）3沉淀可溶于過量的堿,生成,可與Al3+繼續(xù)反應(yīng)生成Al（OH）3沉淀。所以采用不同的滴加方式出現(xiàn)不同的現(xiàn)象。氯化鋁加入過量的氫氧化鈉，從一開始就是堿過量，所以一直沒有沉淀產(chǎn)生；而將氫氧化鈉溶液加入氯化鋁溶液中，一開始就有沉淀生成，直到氯化鋁全部轉(zhuǎn)變成氫氧化鋁后，再加入氫氧化鈉，氫氧化鋁又會溶解，直到最后全溶解干凈。典題精講【例1】準確稱取鋁土礦（含SiO2、Al2O3、Fe2O3)樣品6g放入盛有100mLH2SO4溶液的燒杯中，充分反應(yīng)后過濾,向濾液中加入10mol·L—1的NaOH的溶液，產(chǎn)生沉淀的物質(zhì)的量（ymol）與加入NaOH溶液的體積(xmL）的關(guān)系如圖3—7所示，則:圖3—7（1）所用H2SO4的物質(zhì)的量濃度為多少？(2）若b=2。75mL，則鋁土礦中各組成成分的質(zhì)量是多少?思路解析：(1）此題與鎂鋁混合物先加酸再加堿的問題類似。由圖可以看出當加進去的NaOH溶液體積為35mL時沉淀的量最多，此時溶液與Na2SO4溶液中的H+量相等，因此c（H2SO4）==1.75（mol·L—1）(2）b=2.75mL時，因為Al2O3—Al3+—2Al（OH)3-2OH—-2，而溶解Al（OH）3所需的NaOH溶液為10mL，所以樣品中有Al2O3質(zhì)量為：0。5×10mol·L-1×0.01L×102g·mol-1=5.1g，沉淀Al3+所需NaOH為溶解Al（OH）3所用NaOH量的3倍,即30mL，故沉淀Fe3+所用NaOH為35—30-2.75=2.25（mL）。Fe2O3質(zhì)量為:10×0。00225×1/6×160=0.6(g)SiO2的質(zhì)量為：6g-5。1g-0。6g=答案：(1）所用H2SO4的物質(zhì)的量濃度為1.75mol·L—1。（2)若b=2.75mL，SiO2、Al2O3、Fe2O3的質(zhì)量分別為:0.3g、5。1g、0。6g?！纠?】氧化鐵桿菌在污水鐵管內(nèi)，能促使污水鐵管腐蝕產(chǎn)物氧化成一種沉淀物。該沉淀附著在污水鐵管內(nèi)壁生成硬殼狀的銹瘤。有人取下銹瘤,分析發(fā)現(xiàn)其中的腐蝕產(chǎn)物含有1.5％-2。5％的硫化物，每克腐蝕產(chǎn)物中含有1000個硫酸鹽還原菌。請回答下列問題：（1）沉淀物的顏色是_____________________。（2）硫酸鹽還原菌是地球上最古老的微生物之一.這種微生物適宜的生長環(huán)境,除溫度為25—30℃和pH在7.2-7.5以外，還有_____________。(3)銹瘤中的硫化物是（寫化學(xué)式）_____________。（4）寫出上述有關(guān)的離子反應(yīng)方程式_____________.思路解析：本題是一道隱蔽性信息給予題，又是一道化學(xué)與生物的綜合題。它考查了學(xué)生的自學(xué)能力和綜合運用化學(xué)、生物兩門學(xué)科知識解決實際問題的能力。該題的背景材料是污水鐵管，在污水鐵管中，由于氧氣的存在而發(fā)生了吸氧腐蝕。正極：2Fe—4e—====2Fe2+負極:2H2O+O2+4e-====4OH-Fe2++2OH-====Fe（OH）2根據(jù)題給信息，生成的Fe(OH）2在氧化鐵桿菌的作用下進一步氧化成了Fe(OH）3,因此題中的沉淀物是Fe（OH)3,又因為附著在銹瘤中，可以挖掘出一條隱蔽的信息,即在硬殼外的銹瘤里是嚴重缺氧的,這一嚴重信息說明了被硬殼狀的銹瘤所覆蓋的污水鐵管繼續(xù)發(fā)生的局部腐蝕是析氫腐蝕。這種析氫腐蝕在硫酸鹽還原菌的作用下，反應(yīng)能進行完全,同時還有FeS生成.答案:(1）紅褐色（2）缺氧（3）FeS（4）4Fe2-+4H2OFeS+3Fe（OH）2+2OH—4Fe（OH）2+2H2O+O2====4Fe(OH）3典題導(dǎo)考綠色通道：此題涉及到根據(jù)圖象進行計算的問題。解此題必須要看懂圖象的變化原因,為什么沉淀的質(zhì)量先增加后減少最后保持不變,要把它和化合物的性質(zhì)聯(lián)系起來。如不熟悉Al3+、Fe3+的性質(zhì),此題就很難找到突破口?！镜漕}變式1】1。當燃燒鎂和某金屬組成的合金,所形成的氧化物的質(zhì)量為反應(yīng)前后合金質(zhì)量的2倍，另一金屬可能是…(）A。銅B.鈹C。鈉