课题2 金属材料

课题2 金属材料

一、从矿石中获得金属

【知识回顾】金属元素在自然界的存在形式有、。

金属冶炼依据的原理：。

金属冶炼的常用方法有哪些？

例1．从石器、青铜器到铁器时代，金属的冶炼体现

了人类文明的发展水平。下图表示了三种金属被人类

开发利用的大致年限，之所以有先后，主要取决于

()

A．金属的导电性强弱B．金属在地壳中的含量多少

C．金属的化合价高低D．金属的活动性大小

例2、

1、生铁的冶炼

（1）几种铁矿石的主要成分：磁铁矿，赤铁矿，褐铁矿，黄铁矿。

(2)原理：在高温下用。以赤铁矿为例，用方程式表示为

(3)原料：、、、。

(4)石灰石的作用：，有关方程式为：

。

(5)设备：。

学生活动1：按照化工生产的一般过程，思考在炼铁过程中必须考虑哪些因素。

学生活动2：试判断高炉炼铁中产生废气、废渣的主要成分，并提出利用它们以及多余热能的设想。

学生活动3：炼铁中，为什么不用焦炭直接还原氧化铁？

例3．金属材料在人类社会中发挥着重要的作用，其冶炼过程离不

开化学的支持。

铁是应用最广泛的金属，自远古时代人类就学会了炼铁，到目前

为止，人类研制出很多炼铁的方法。某研究性学习小组查阅了工

业炼铁的有关资料后，发现目前多采用高炉炼铁这种主流方法，

其生产示意图如下，请回答下列问题：

(1)已知铁矿石中有一些难熔化的脉石(SiO2)，在铁矿石中加入一

定比例的石灰石就是为了除去这些脉石，形成的物质就是炉渣的

主要成分，请写出有关化学方程式：____________ ____________，

________________________。

(2)铁矿石中加入一定比例的焦炭的目的是生成还原剂CO，请写

出得到CO的化学方程式：_____________________ _________________，_________________________________。

(3)热空气从高炉下部通入，而炉料从高炉顶部投入，这样操作的主要目的是__________________________________。

例4、(山东理综)钢铁工业对促进经济和社会发展起了重要作用。

(1)炼铁高炉分为五部分，铁矿石与高温煤气主要在________部分发生反应，在________部分开始生成生铁和炉渣。

(2)炼钢时，除磷的化学方程式为__________________ ______；加入硅、锰和铝的目的是_______________________ _______________。

(3)不锈钢含有的Cr元素是在炼钢过程的氧吹________(填“前”或“后”)加入，原因是___________________。

(4)炼铁和炼钢生产中，尾气均含有的主要污染物是________。从环保和经济角度考虑，上述尾气经处理可用作________。

2．钢的冶炼

(1)原理：在高温下用，再添加硅、锰、铝等其他合金作为，调整钢水的成分。

(2)原料： 。 (3)主要的反应：

炼铁和炼钢的主要反应原理有何异同？

例5、在炼铁、炼钢过程中都有碳参加反应。下列有关碳参加反应的叙述正确的是( ) A ．两个过程中碳原子都被氧化，都只起着提供热源的作用

B ．炼铁过程中碳被氧化，既起产生热量的作用，又起产生CO 的作用

C ．炼钢过程中碳被还原，从而达到降低含碳量的目的

D ．炼铁过程中碳参加反应，只起产生CO 的作用 3．铝的冶炼

(1)原料： 。

(2)提纯Al 2O 3，用化学反应方程式表示为：

① ；

② ； ③ 。 (3)电解Al 2O 3

①电解质是 ，加入少量降低熔点的物质是 ，阳极和阴极的材料是 ，在电解槽中进行。 ②电解原理：

总反应式： 。 电极反应：

阳极： ； 阴极： 。

例6、金属铝的生产是以Al 2O 3为原料，在熔融状态下进行电解：2Al 2O 3750~970℃

通电，Na 3AlF 64Al + 3O 2↑

（1）冰品石（Na 3AlF 6）的作用是 。

（2）电解生成的金属铝是在熔融液的 （填“上层”或“下层”）。 （3）阴极和阳极均由 材料做成；电解时所消耗的电极是 （填“阳极”或“阴极”）。 （4）铝是高耗能产品，废旧铝材的回收利用十分重要。在工业上，最能体现节能减排思想的是将回收铝做成 （填代号）。

a.冰品石

b.氧化铝

c.铝锭

d.硫酸铝

例7．已知有关物质的熔、沸点数据如下表：

请参考表中数据回答下列问题：

(1)工业上用电解法生产镁，通常是电解MgCl2而不是电解MgO，主要理由是________________。

(2)工业上用电解法生产铝，通常是电解Al2O3而不是电解AlCl3，主要理由是________________。

二、金属的腐蚀及防护

1、金属腐蚀的分类：

3、金属腐蚀的防止和利用

（1）用化学方法使其表面形成一层。

（2）电镀，镀层金属通常是一些的物质。（3）电化学保护法，如和。

①金属的腐蚀全部是氧化还原反应

②金属的腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀，只有电化学腐蚀才是氧化还原反应

③因为二氧化碳普遍存在，所以钢铁的电化学腐蚀以析氢腐蚀为主

④无论是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，总是金属被氧化

A．①③B．②③C．①④D．①③④

例9、下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是()

A．钢管与电源正极连接，钢管可被保护

B．铁遇冷浓硝酸表面钝化，可保护内部不被腐蚀

C．钢管与铜管露天堆放在一起时，钢管不易被腐蚀

D．钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是Fe－3e－===Fe3＋