走进精彩纷呈的金属世界

第九章 走进精彩纷呈的金属世界

第一节 钢铁

教学目标：

1． 了解人类利用铁的历史及铁的冶炼史，学习铁的原子结构。

2． 学会从金属晶体的结构探究金属的通性。

3． 掌握铁的化学性质、知道铁的氧化物和一些铁盐的用途。

4． 了解炼铁、炼钢的化学原理，知道生铁和钢的区别。初步了解所学的化学知识在工业生产中的运用。

5． 通过联系铁的化合物在日常生活和生产上的用途，了解铁的化合价的相互转化。

6． 了解金属腐蚀的类别和保护方法。

重点：

1． 掌握铁和铁的化合物的性质，了解铁的化合价变化和转化规律。

2． Fe 2+和Fe 3+的检验方法。

3． 铁的化合物的用途。

4． 炼铁和炼钢的原理。

难点：

1． Fe 、Fe 2+、Fe 3+的相互转化关系，记住铁的化合物的各种特征颜色。

2． 金属的电化腐蚀的原理。

教学过程：

一．金属和金属晶体

1．人们使用金属的顺序

石器 → 青铜器 → 铁器 → 铝 → 钛

2．金属键和金属晶体

3．金属的通性

（1）颜色：大部分为银白色

（2）导电导热性：电和热的良导体（Ag 、Cu 、Au 、Al ）

（3）延展性：良好的延展性（Au 、Sn 、Al ）

二．铁

自然界含量第二的金属，常以化合态的形式存在，是人类应用最广泛，产量最多的金属。

1．铁的物理性质

光良的银白色的金属，具有金属的通性。能被磁化具有磁性。

思考：为什么我们看到的铁表面是黑色的？（Fe 3O 4）

2．铁的原子结构

典型的过渡元素，次外层没有达到饱和状态

3．铁的化学性质

较活泼的金属（Fe －2e → Fe 2+或Fe －3e → Fe 3+）

（1）与非金属的反应

3Fe + 2O 2−−

−→点燃Fe 3O 4 （剧烈燃烧，火星四射） 2Fe + 3Cl 2−−

−→点燃

2FeCl 3 （剧烈燃烧，褐色的烟） Fe + S ∆−−

→FeS （保持红热状态） 思考和讨论：O 2、Cl 2、S 氧化性强弱的比较

结论：氧化性Cl 2 > O 2 > S

（2）与水蒸气的反应

3Fe + 4H 2O(g)−−−→高温

Fe 3O 4 + 4H 2↑

（3）与酸的反应 与非氧化性酸反应的实质：Fe + 2H +−−

→Fe 2+ + H 2↑ 常温下与浓硫酸，浓硝酸发生钝化。

（4）与某些盐的反应

Fe + CuSO 4−−

→FeSO 4 + Cu 4．铁合金

5．炼铁和炼钢

铁矿石种类很多，重要的有磁铁矿（Fe 3O 4）、赤铁矿（Fe 2O 3）、褐铁矿（2Fe 2O 3·3H 2O ）和菱铁矿（FeCO 3）等。铁矿石中还含有脉石（SiO 2）和硫、磷等杂质。

（1）炼铁

原理：在高温下用还原剂从铁矿石里把铁还原出来。

原料：铁矿石、石灰石、焦炭、空气。

设备：高炉

高炉煤气的主要成分：CO 、N 2、CO 2

（2）炼钢

原理：用氧化剂把生铁里过多的碳和其他杂质（C 、S 、P 等）氧化成气体或炉渣除去。 原料：生铁、氧化剂（富氧空气、纯氧等）

三．铁的化合物

1．氧化物

FeO ——黑色；Fe 2O 3——红棕色（铁红颜料）；

Fe 3O 4（FeO ·Fe 2O 3）——黑色（磁性材料）；Fe 2O 3·xH 2O ——铁锈

铁的氧化物均不溶于水，但能溶于强酸。

练习：试写出铁的氧化物分别与盐酸反应的离子方程式

2．氢氧化物

3．铁盐

FeCl 2溶液——浅绿色；FeSO 4溶液——浅绿色；FeSO 4·7H 2O （绿矾）——绿色晶体 FeCl 3溶液——棕黄色；Fe 2(SO 4)3溶液——棕黄色

实质：含Fe 2+的溶液是浅绿色，含Fe 3+的溶液是棕黄色

4．二价铁和三价铁之间的转化

练习：请写出上述这些反应的离子方程式

5．Fe 2+和Fe 3+的检验

（1）Fe 2+的检验

（2）Fe 3+的检验

四．金属的腐蚀和防护

1．金属腐蚀（p43）

金属或合金和周围的气体、液体发生化学反应而被侵蚀的过程。

2．金属腐蚀的类型

（1）化学腐蚀（p43）

（2）电化腐蚀（p43）

3．防止金属腐蚀的方法

王慧瑾