高中化学 主题3 矿山资源 、硫酸与无机材料制造 课题3 金属冶炼和金属材料的保护学案 鲁科版选修2-鲁科版高二选修2化学学案VIP免费

课题3金属冶炼和金属材料的保护1．通过金属冶炼原理、主要方法和金属腐蚀原理、金属材料保护方法的学习，让学生对金属的化学性质、氧化还原反应的知识有进一步的了解，对金属冶炼和金属保护的主要方法有初步的认识。(重点)2．以冶炼铁、铝两种金属的方法为例，让学生初步了解如何根据金属的化学性质选择不同的冶炼方法从矿石中制得金属。3．能以铁的腐蚀为例，简要说明两种电化学腐蚀的过程和金属保护的原理。(重难点)怎样由矿石制取金属1.金属冶炼原理(1)还原剂还原(完成下列反应的化学方程式)①碳单质还原氧化铜：CuO＋C=====Cu＋CO↑。②一氧化碳还原氧化铁：Fe2O3＋3CO=====2Fe＋3CO2。③镁还原四氯化钛：TiCl4＋2Mg=====Ti＋2MgCl2。④氢气还原三氧化钨：WO3＋3H2=====W＋3H2O。(2)电解法电解MgCl2制Mg的反应：MgCl2=====Mg＋Cl2↑。(3)金属冶炼原理金属阳离子得电子被还原成金属原子。1．能否用电解MgCl2溶液的方法获得金属镁？【提示】不能。用惰性电极电解MgCl2溶液时发生的反应为：MgCl2＋2H2O=====Mg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑。2．高炉炼铁(1)原料：赤铁矿石、焦炭、石灰石、空气。(2)主要反应：Fe2O3＋3CO=====2Fe＋3CO2。(3)生产工艺流程3．电解法炼铝(1)氧化铝的生产铝土矿与NaOH溶液在高温下反应：Al2O3·3H2O＋2NaOH===2Na[Al(OH)4]；降温析出Al(OH)3晶体：Na[Al(OH)4]===Al(OH)3↓＋NaOH；高温煅烧获得氧化铝：2Al(OH)3=====Al2O3＋3H2O。(2)电解氧化铝主要反应：2Al2O3=====4Al＋3O2↑，加入冰晶石的目的是降低Al2O3的熔点。2．工业上为什么不用电解AlCl3的方法炼铝？【提示】AlCl3属于分子晶体，熔融状态下不导电。金属材料的保护1.金属材料(1)世界上产量最大的金属材料是钢铁。高炉炼得生铁，主要用于炼钢。(2)炼钢是通过氧化还原反应，降低生铁中碳的含量，除去一些有害元素(如硫、磷)，并把其他元素(硅、钒、锰、铬等)的含量调控到指定范围的过程。(3)金属材料都具有良好的导电性、导热性和延展性。2．金属腐蚀的原理(1)化学腐蚀是金属表面与周围介质直接发生化学反应而引起的。如在氯碱厂中Fe与周围的Cl2接触而导致铁被氯气氧化为FeCl3，从而使铁被腐蚀。(2)电化学腐蚀是指金属表面因发生电化学反应而引起的腐蚀。①吸氧腐蚀条件：周围环境呈中性或弱酸性。电极反应：负极：Fe－2e－===Fe2＋，正极：2H2O＋O2＋4e－===4OH－。②析氢腐蚀条件：周围环境呈酸性。电极反应：负极：Fe－2e－===Fe2＋，正极：2H＋＋2e－===H2↑。3．金属保护的主要方法(1)表面保护原理：金属的表面保护是指对金属的表面进行处理，利用涂在表面的材料或镀上的镀层将引起腐蚀的H2O、O2等物质与需要保护的金属材料隔绝，从而减少或防止金属的腐蚀。分类：涂层保护和镀层保护。(2)电化学保护①外加直流电源的阴极保护法：把直流电源的负极接到被保护的金属部件上，金属就会得到保护，利用的是电解原理。②牺牲阳极的阴极保护法：在被保护金属表面附加上更活泼金属的方法，利用的是原电池原理。(3)改变金属成分从理论上说，如果将钢铁中的所有碳及其他杂质除去应能使钢铁的抗腐蚀能力大大增强。另外，人们将一些元素掺入其他金属材料中得到合金，在这些合金中有一些具有较好的抗腐蚀能力，如不锈钢就是向钢铁中加入铬和镍元素制成的合金。金属的冶炼方法【问题导思】①金属冶炼的方法有哪些？【提示】电解法、热还原法、热分解法、物理富集法。②金属冶炼的方法是依据什么选择的？【提示】金属的活动性顺序。③冶炼金属镁时，为什么不用电解MgO的方法？【提示】MgO熔点高，电解熔融MgO时耗能大，故用电解熔融MgCl2获得金属镁。金属活动性K、Ca、Na、Mg、AlZn、Fe、Sn、Pb、CuHg、AgPt、Au冶炼方法电解法热还原法热分解法物理富集法实例2NaCl=====2Na＋Cl2↑MgCl2=====Mg＋Cl2↑Fe2O3＋3CO=====2Fe＋3CO2CuO＋H2=====Cu＋H2OCuO＋C=====Cu＋CO↑Fe2O3＋2Al=====2Fe＋Al2O32HgO=====2Hg＋O2↑2Ag2O=====4Ag＋O2↑沙里淘金铝生产产业链由铝土矿开采、氧化铝制取、铝的冶炼和铝材加工等环节构成。请回答下列问题：(1)工业上采用电解氧化铝冰晶石(Na3AlF6)熔融体的方法冶炼得到金属铝：2Al2O3===...