应用广泛的金属材料——钢铁

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白色絮状沉淀 → 灰绿色 → 红褐色沉淀
思考:
(1)本实验有何违反实验常规的地方?为何要这样做? (2)为什么还是没有看到白色沉淀?可采取哪些措施?
将滴管插入试管里溶液下面慢慢挤出氢氧化钠溶液。 (避免生成的氢氧化亚铁与氧气接触而氧化。) 液面最好液封。(隔绝空气) 把氢氧化钠溶液煮沸。 (除去溶解氧)
(4)与水反应
3 Fe + 4 H2O(g)
高温
Fe3O4 + 4H2
在高温下反应。常温和一般加热都不反应。
金属与水反应的难易程度与金属活泼性有关
冷水 K Ca Na 热水 水蒸气 Mg Al Zn Fe 通常与水不反应
小结
弱氧化剂 (S、I2
0
、H+、Cu2+、
Fe3+)
+2
Fe
+3
强氧化剂(Cl2、Br2、HNO3、浓H2SO4) 较强氧化剂 2 、水蒸气) (O
名称 化学式 俗称 色态 稳定性 铁的化合价 氧化亚铁 FeO —— 黑色粉末 不稳定 +2 氧化铁 Fe2O3 铁红 红棕色粉末 稳定 +3 四氧化三铁 Fe3O4 磁性氧化铁 黑色晶体 稳定 +2、+3
水溶性 用途 类别 共性
不溶 不溶 不溶 红色颜料 磁性材料 —— 碱性氧化物 碱性氧化物(FeO· 2O3) Fe 与酸反应,均可被还原剂还原
FeCl3 →Fe2O3 Fe2(SO4)3 → FeCl3 Fe3+ OH-
H+
Fe(OH)3
Fe2O3
3、铁的盐类
铁盐 FeCl3(aq) 颜色 棕黄色(Fe3+) 亚铁盐 FeCl2(aq) 浅绿色(Fe2+)
水解呈酸性 Fe3+ +3H2O Fe(OH)3+3H+ Fe2++2H2O Fe(OH)2+2H+ Fe3+ + 3NH3 · 2O → H 与可溶性碱 Fe 2+ + 2OH- → Fe(OH)2↓ 反应 Fe(OH)3↓+3 NH4 + a.滴加KSCN溶液无红色, 加KSCN呈血红色 检验 再加氯水变红色 Fe3+ + SCN-→ [Fe(SCN)]2+ b.加碱溶液生成变色沉淀。 相互转化 还原剂(Fe、Cu、KI 、H2S等) FeCl3 FeCl2 还原性 氧化性氧化剂(Cl 、H O 、HNO 等) 2 2 2 3
Cl ] H + Cl
形成 过程 Na +Cl (举例)
Na+[
H Cl



晶体类型
晶体类型 离子晶体 原子晶体 分子晶体 金属晶体
构成晶体 的微粒
微粒间的 作用 典型例子
化学式是否 是分子式
阴、阳离子
离子键
原子
共价键
分子
范德华力
金属离子、 自由电子 金属键
1.存在:
铁在地壳中的含量约为5%,占第四位, 在金属中仅次于铝(O、Si、Al、Fe)。 游离态: 少量存在于陨铁中 化合态:赤铁矿、磁铁矿、黄铁矿等
2.物理性质:
银白色金属(粉末时为黑色),延展性、导电 性、导热性 ,ρ=7.86g/cm3,熔点1535℃,沸点 2750℃。能被磁体所吸引,易磁化。
金属的导电性随温度的降低而增强。
化学键
离子键
成键 微粒 成键 实质 成键 规律 生成 物质
共价键
原子 共用电子对
金属键
阴、阳离子
静电作用
金属离子、 自由电子 静电作用
金属元素
金属单质 或合金
活泼金属元素或铵根 非金属元素之间 与活泼非金属元素或酸根、OH
离子化合物

共价分子或共价化 合物或离子化合物
讨论: 金属为什么大都具有导电性、导热性、 延展性? (P5)
5. 金属之最
(1)熔点最高:钨(W)3410℃; 最低:汞(Hg)-39℃
(2)密度最大:锇(Os)22.45g/cm3;
最小:锂(Li)0.53 g/cm3
(3)硬度最大:铬(Cr)
(4)延展性最好:金(Au),可制成万分之一毫米的金箔 (5)导电导热性最好:Ag,Cu次之,Au第三。 (6)人体内最多的金属:钙 (7)地壳中含量最多的金属:铝 (8)人类冶炼最多的金属:铁

点燃
Fe3O4
(装置放水或砂垫底)
(褐色的烟)
点燃
2FeCl3
+3
(黑褐色固体) FeS +Q
+2
(2)与酸反应
a.非氧化性酸 (稀硫酸、盐酸), 生成亚铁盐 + H2
Fe + 2H+ → Fe2+ + H2
生成铁盐 +RO+H2O b.氧化性酸 (浓硫酸、硝酸), 常温下Fe在浓H2SO4 、浓HNO3中钝化
4、铁及其化合物的相互转变 (铁三角)
弱氧化剂 (S、H+、Cu2+等) 还原剂
(Zn等)
Fe
还原剂
强氧化剂 (Cl2、Br2、稀HNO3 浓H2SO4 O2等)
要用新制的硫酸亚铁溶液,配制时最好使用煮沸过的蒸馏水。 (除去溶解氧) 在配制的硫酸亚铁溶液中加少量铁粉。 (防止氧化) 减少振荡
探 究 实 验 实验药品:铁、稀硫酸、
氢氧化钠溶液
小结:铁的氢氧化物
氢氧化亚铁 氢氧化铁
化学式
颜色
Fe(OH)2
白色 不溶 Fe2+ + 2OH- →Fe(OH)2 Fe(OH)2+2H+→Fe2+ +2H2O 2Fe(OH)2→FeO + H2O
B、熔点和沸点较低
C、最外层电子个数少,容易失去
D、在反应中作氧化剂
3.在核电荷数1-18的元素中,其单质属于金属 晶体的有: Li、Be、Na、Mg、Al 。金属中, Li ,地壳中含量最多的 密度最小的是: 是 Al ,熔点最低的是 Hg ,单质的还原性 Cs 。 最强的是
拓展视野:金属和金属氧化物的超导性
青砖: FeO、Fe3O4和C
C + H2O → CO + H2
红砖: Fe2O3
2、铁的氢氧化物
练习:完成下列化学方程式,并改写成离子方程式 FeCl3 +3NaOH →Fe(OH)3↓ + 3NaCl FeSO4 +2NaOH→Fe(OH)2↓ + Na2SO4 Fe3+ + 3OH- → Fe(OH)3↓ 红褐色沉淀 Fe3+ + 3NH3 · 2O → Fe(OH)3↓ + NH4 + H 3 Fe2+ + 2OH- → Fe(OH)2↓ 白色絮状沉淀 4 Fe(OH)2 + O2 + 2H2O → 4 Fe(OH)3
形形色色的合金
↑用于护齿设备的钛 合金
↑高锰钢常用于制作 坦克的装甲
←用于枪筒的钨钢
形形色色的合金
← 超塑性合金可生 产形状复杂的零件 和仪表壳等
← 有记忆的镍钛合 金,广泛用于航空、 航天、核工业等。
其它领域的应用
眼镜架:如果不小心被碰弯曲了,只 要将其放在热水中加热,就可以恢复原状。 汽车外壳:如果不小心撞瘪了,只要用 电吹风加加温就可恢复原状。
练习:1.写出下列化学方程式
①FeO+HCl ②Fe2O3+稀H2SO4 ③Fe2O3+稀HNO3 ④FeO+CO ⑤ Fe2O3+CO ⑥Fe3O4+CO *⑦FeO+稀HNO3 *⑧Fe3O4+HCl *⑨Fe3O4+稀HNO3 *⑩ FeO + O2
2.砖瓦是用含铁元素等杂质的粘土隔绝空气 烧制而成的,当烧窑作业临近结束时,若 用淋洒水的办法来降低温度,窑内处于还 原气氛,砖块中的铁以氧化物的形式存在, 因此,砖呈青色。若用揭开窑顶自然冷却 的办法,砖就变成了红色。请从化学角度 解释原因。
生铁和钢都是铁的合金 合金 生铁 普通钢 特 种 钢 锰钢 钨钢 不锈钢 成份 性能 含C、S、P 等 硬、脆 (2.11~4.3%) 含C 硬而韧,有弹性 (0.03~2.11%) 含C、 坚硬,有韧性,顺磁 Mn(13%) 性 含C、W 耐热,溶点高,坚硬 含Cr、Ni 抗腐蚀性强
四、铁的重要化合物 1、铁的氧化物
生成亚铁盐 , 溶液 变浅绿色
Fe +2 FeCl3 →3FeCl2 Fe + 2Fe3+→3Fe2+ 练习:过量的铁与浓硝酸反应的化学方程式
和离子方程式
(过量)
3Fe +8 HNO3(稀) → 3Fe(NO3)2+ 2NO↑+ H2O 4
3Fe + 8H+ +2 NO3 -(稀) → 3 Fe2++2NO↑+4H2O
2Fe+6 H2SO4(浓)→Fe2(SO4)3 + 3SO2↑+6H2O △ Fe+ 6HNO3 (浓) → Fe(NO3)3 + 3NO2↑+3H2O H Fe +4HNO3(稀) →Fe(NO3)3 + NO↑+ 2 2O
(过量) (过量)

(3)与盐溶液反应
Fe + CuSO4 →FeSO4 + Cu Fe + Cu2+→Fe2+ + Cu
Fe(OH)3
红褐色 不溶 Fe 3+ +3OH- →Fe(OH)3 Fe(OH)3+3H+→Fe3+ +3H2O 2Fe(OH)3→Fe2O3+3H2O ∆ 白→灰绿→红褐
水溶性
制法 化学性 质 转化
4Fe(OH)2+O2+2H2O→ 4Fe(OH)3
如何实现下列转变?
Fe2O3 →Fe(OH)3
铁矿石样本

磁铁矿—Fe3O4
菱铁矿—FeCO3
赤铁矿--Fe2O3
褐铁矿—2Fe2O3· 2O 3H
黄铁矿—FeS2
铁矿石晶体
暗红色铁铝榴石 晶体,产地奥地 利
立方体黄铁矿晶 体,产地西班牙
祖母绿、黄铁矿、方 解石共生,产地哥伦 比亚
3.化学性质:
(1)与非金属反应
3Fe + 2O2 2Fe + 3Cl2 Fe + S
练习
1.下列叙述中正确的是 (D ) 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.同位素的化学性质基本相同.
2、金属原子一般具有的特点是( C ),金属
晶体一般具有的特点是( A )。
A、有金属光泽,能导电,有延展性
铜、金
NaCl、NH4NO3 金刚石、Si、干冰、碘、冰 NaOH 、Na2O SiO2、SiC C60



硬度较小, 熔、沸点较 低

有光泽, 密度较大, 是热和电 的良导体。
晶体特性
较大的硬度 硬度很大, 和较高的熔、 熔、沸点很 沸点, 在熔 高 融状态或水 溶液中能导 电
三.铁和铁合金 (一) 铁
还有贵金属:Ag、Pt、Au
3、物理性质:
大多数银白色固体,有金属光泽、有延展性、能 导电、导热
4、金属的构成
金属晶体由金属阳离子和自由电子构成
请回忆化学键的定义? 相邻的两个或多个原子之间的强烈的相互作用。
金属键——金属离子之间依靠自由电子而产 生的强烈的相互作用。(P5) 金属晶体 ——由金属阳离子和自由电子间 依靠金属键形成的晶体。 金属形成的晶体都是金属晶体。
Fe
Fe
(FeO · 2O3) Fe
Fe3+3 4 O +2
铁具有较强还原性,较活泼。
4.原子结构:
Fe
+2 6 2 8 14 2
(二)合金
1、概念:
两种或两种以上的金属(或金属跟非金属)熔
合而成的具有金属特性的物质。(混合物)
2、性能:
合金比纯金属的硬度大、熔点低。(P11) 合金一般抗腐蚀性能强,具有良好的物理、 化学和机械的性能。
日常生活中合金的应用: 青铜
(Cu-Sn合金)
• 90% 铜 • 10% 锡
黃铜
(Cu-Zn合金)
•70% 铜 •30% 锌
焊锡 (Pb-Sn合金) • 50% 铅 • 50% 锡 不锈刚 (Fe-Cr-Ni合金) • 70% 铁 20% • 铬 10% • 镍
铝合金门窗:
国内的: 第三套人民币硬币 1元硬币 铜镍合金 5角硬币 铜锌合金 2角硬币 铜锌合金 1角硬币 铜锌合金 第四套人民币硬币 1元硬币 钢芯镀镍 5角硬币 铜锌合金 1角硬币 铝镁合金 第五套人民币硬币 1元硬币 钢芯镀镍 5角硬币 钢芯镀铜合金 1角硬币 铝合金
8 走进精彩纷呈的金属世界
§8.1 应用广泛的金属 材料——钢铁
一、金属的应用史
工具: 石器 历史 石器 时代: 时代 青铜器 青铜器 时代 铁器 铁器 时代 铝 钛 19世纪 当 后期 代
二、金属和金属键
1.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 1-2 个。原子半径较大,在化学反应 中易 失去 电子而变成 金属阳离子 ,化合价只有 价。 正 还原 金属单质在反应中常作_____(氧化/还原)剂。
2.金属的分类:
冶金工业 按密度分 按是否常见 黑色金属(Fe、Cr、Mn)(实为银白色) 有色金属(除Fe、Cr、Mn以外的金属) 轻金属(ρ< 4.5g/cm3 如K、Na、Mg、Al) 重金属(ρ> 4.5g/cm3 如Fe、Cu、Pb) 常见金属(如Fe、Al、Cu等) 稀有金属(如锆、铌、钼等) 重金属盐一般有毒.
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