4.1.1合金及金属矿物

金属金属金属金属金属金属非金属非金属金属金属混合物混合物2 2、生铁是含碳量在、生铁是含碳量在 之间之间的铁合金，生铁中所含杂质主要是的铁合金，生铁中所含杂质主要是 ，此，此外还有硅、锰、硫、磷等。下列物质属于生铁外还有硅、锰、硫、磷等。下列物质属于生铁制品的是（制品的是（）A A、风扇、风扇 B B、铁锅、铁锅 C C、电脑机箱、电脑机箱2%4.3%2%4.3%碳碳B0.03%2%0.03%2%碳素钢碳素钢合金钢合金钢B CB C学与问学与问P64P641 1、初中曾学过有关合金的一些知识，你还记得、初中曾学过有关合金的一些知识，你还记得合金有哪些优良的性质？合金有哪些优良的性质？硬度大、熔沸点低、密度小硬度大、熔沸点低、密度小物理物理化学化学机械机械不同不同大大低低铜、锌铜、锌锡、铅、铝锡、铅、铝铜、铜、镍、锌镍、锌锰锰2.2.钢钢 和和 就是铁的合金，其中就是铁的合金，其中 使用量最大、用途最广的合金。使用量最大、用途最广的合金。的含碳量为的含碳量为2%4.3%2%4.3%之间；之间；的的含碳量在含碳量在0.03%2%0.03%2%之间。之间。生铁生铁钢钢钢钢生铁生铁钢钢碳素钢碳素钢合金钢合金钢低碳钢低碳钢中碳钢中碳钢0.3%0.3%0.6%高碳钢高碳钢0.6%金金属属分分类类黑色金属黑色金属有色金属：其余的金属，如有色金属：其余的金属，如铜、铂、铜、铂、金金等。等。：铁铁、铬铬、锰锰；黑色黑色返回返回资资料料熔点最低的金属是熔点最低的金属是-汞汞 HgHg熔点最高的金属是熔点最高的金属是-钨钨 WW密度最小的金属是密度最小的金属是-锂锂 LiLi密度最大的金属是密度最大的金属是-锇锇 OsOs硬度最大的金属是硬度最大的金属是-铬铬 CrCr目前产量最大的金属是目前产量最大的金属是-人体中含量最多的金属是人体中含量最多的金属是-钙钙 CaCa铁铁 FeFe地壳中含量最高的金属是地壳中含量最高的金属是-铝铝 AlAl金属材料可分为：金属材料可分为：黑色金属材料和有色金属材料黑色金属材料和有色金属材料金属材料也可分为：金属材料也可分为：纯金属和合金纯金属和合金硬铝属于：硬铝属于：合金合金 一、金属矿物的开发和利用一、金属矿物的开发和利用请同学们列举出常见金属的名称？越多越好！请同学们列举出常见金属的名称？越多越好！金属活动性顺序金属活动性顺序K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag Pt Au金属活动性由强逐渐减弱金属活动性由强逐渐减弱你能否给金属的冶炼下一个定义？你能否给金属的冶炼下一个定义？秋浦歌秋浦歌(唐唐)李白李白 炉火照天地，红星乱紫烟。炉火照天地，红星乱紫烟。郝郎明月夜，歌曲动寒川。郝郎明月夜，歌曲动寒川。赧赧秋浦在今安徽省贵池县西，在唐代时是著名的银和铜的产地之一。秋浦在今安徽省贵池县西，在唐代时是著名的银和铜的产地之一。金属元素种类多，分布广，活动性差别金属元素种类多，分布广，活动性差别大，在自然界的存在形式各异，少数不活泼金大，在自然界的存在形式各异，少数不活泼金属以游离态存在（如金和铂等），多数金属以属以游离态存在（如金和铂等），多数金属以化合态存在。人们在生活和生产中使用的金属化合态存在。人们在生活和生产中使用的金属材料多是合金或纯金属，这就需要把金属从其材料多是合金或纯金属，这就需要把金属从其化合物中还原出来，这一过程称为金属的冶炼化合物中还原出来，这一过程称为金属的冶炼.金属冶炼的实质（原理）金属冶炼的实质（原理）用还原的方法把金属离子还原出来：用还原的方法把金属离子还原出来：Mn+ne-=M 金属的冶炼的步骤：金属的冶炼的步骤：金属冶炼有哪些方法？你们觉得金属活动顺序与金属冶炼有哪些方法？你们觉得金属活动顺序与金属冶炼方法有没有联系呢？如果有，有什么规金属冶炼方法有没有联系呢？如果有，有什么规律吗？律吗？矿石的富集、冶炼、精炼矿石的富集、冶炼、精炼2 2Hg+O2冶炼金属的方法冶炼金属的方法 1 1、热分解法、热分解法（适合一些不活泼金属）（适合一些不活泼金属）加热加热2 4Ag+O2加热加热HgO =Ag2O=NaCl(熔融熔融)=2 2、电解法（适合一、电解法（适合一些非常活泼金属些非常活泼金属）Mg+Cl2电解电解2 4Al+3O2电解电解冰晶石冰晶石2 2Na+Cl2电解电解MgCl2(熔融熔融)=Al2O3(熔融熔融)=3 3、热还原法（适合大部分金属）、热还原法（适合大部分金属）Cu+H2O高温高温3 2Fe+3CO2高温高温CuO+H2=Fe2O3+CO=常用的还原剂有常用的还原剂有焦炭、氢气、焦炭、氢气、一氧化碳一氧化碳小结：小结：（1 1）热分解法和电解法适用于金属活动顺序中氢）热分解法和电解法适用于金属活动顺序中氢以后的金属冶炼或精炼。以后的金属冶炼或精炼。（2 2）热还原法适用于金属活动顺序中部的金属冶）热还原法适用于金属活动顺序中部的金属冶炼炼（3 3）电解熔盐或氧化物法选用于钾、钠、钙、铝）电解熔盐或氧化物法选用于钾、钠、钙、铝等活泼金属的冶炼。等活泼金属的冶炼。K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag Pt Au电解法电解法热还原法热还原法热分解法热分解法物理方法物理方法金属原子失电子的能力：强金属原子失电子的能力：强弱弱金属离子得电子的能力：金属离子得电子的能力：弱弱强强铝热反应铝热反应 注意观察现象注意观察现象 剧烈反应，发出强光、放热，纸剧烈反应，发出强光、放热，纸漏斗被烧穿，底部流出火红的液滴，沙子漏斗被烧穿，底部流出火红的液滴，沙子上落有黑色固体。上落有黑色固体。2 2Fe+Al2O3高温高温其其它它铝铝热热反反 MnO2+Al=高温高温Cr2O3+Al=高温高温Fe3O4+Al=高温高温反应现象反应现象：Fe2O3+Al=3 4 3Mn+2Al2O32 2Cr+Al2O33 8 9Fe+4Al2O3在该反应中，镁条和氯酸钾是在该反应中，镁条和氯酸钾是引燃剂引燃剂，镁条在空气中可，镁条在空气中可以燃烧，氧气是氧化剂。但插入混合物中的部分镁条燃以燃烧，氧气是氧化剂。但插入混合物中的部分镁条燃烧时，氯酸钾则是烧时，氯酸钾则是氧化剂氧化剂，以保证镁条的继续燃烧，同，以保证镁条的继续燃烧，同时放出足够的热量引发氧化铁和铝粉的反应。由于该反时放出足够的热量引发氧化铁和铝粉的反应。由于该反应放出大量的热，只要反应已经引发，就可剧烈进行，应放出大量的热，只要反应已经引发，就可剧烈进行，放出的热使生成的铁熔为液态。放出的热使生成的铁熔为液态。你能总结出铝热反应的规律吗？你能总结出铝热反应的规律吗？铝热反应的应用铝热反应的应用 铝热反应的原理可以应用在生产上，铝热反应的原理可以应用在生产上，a a：野外焊接：野外焊接：如用于焊接钢轨等。：如用于焊接钢轨等。b b：冶炼难熔金属：冶炼难熔金属：在冶金工：在冶金工业上也常用这一反应原理，使铝与金属氧化物反应，冶业上也常用这一反应原理，使铝与金属氧化物反应，冶炼钒、铬、锰等。炼钒、铬、锰等。金属金属冶炼原理冶炼原理FeCuMgAlNa阅读课本阅读课本P89页表页表4-1 常见金属的冶炼原理常见金属的冶炼原理3 2Fe+3CO2高温高温Fe2O3+CO=2 2Fe+Al2O3高温高温Fe2O3+Al=2Cu+SO2高温高温Cu2S+O2=Cu+FeSO4Fe+CuSO4=Mg(g)+CO(g)高温高温MgO+C=Mg+Cl2MgCl2(熔融熔融)=电解电解2 4Al+3O2电解电解冰晶石冰晶石Al2O3(熔融熔融)=2 2Na+Cl2电解电解NaCl(熔融熔融)=4 4Na+O2+2H2O电解电解NaOH(熔融熔融)=二、二、海水化学资源的开发利用海水化学资源的开发利用（1）海水制盐海水制盐生产生产NaCl （2）NaCl的水溶液制的水溶液制NaOH （3）制金属制金属Na（氯气、盐酸、漂白粉氯气、盐酸、漂白粉）（4）制制Na2CO3 2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O 2 2 2NaOH+Cl2+H2电解电解NaCl+H2O=2 2Na+Cl2NaCl(熔融熔融)=电解电解MgCl2=Mg+Cl2 讨论讨论 请设计从请设计从“苦卤苦卤”中提取中提取MgClMgCl2 2的方法？的方法？通电通电 MgCl2+Ca(OH)2=Mg(OH)2+CaCl2结晶海水蒸发粗盐精制母液石灰乳CaO贝壳煅烧水石灰乳饱和NaCl溶液电解烧碱和氢气、氯气Mg(OH)2加盐酸浓缩、结晶MgCl26H2O脱水MgCl2电解镁氯气（5 5）从海水中制金属镁）从海水中制金属镁部分反应化学方程式部分反应化学方程式 Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2O（1）若在空气中加热）若在空气中加热MgCl26H2O，生成的是，生成的是Mg(OH)C1或或MgO，写出相应反应的化学方程式：，写出相应反应的化学方程式：。用电解法制取金属镁时，需要无水氯化镁。在干燥的用电解法制取金属镁时，需要无水氯化镁。在干燥的HCl气流中加热气流中加热MgCl26H2O时，能得到无水时，能得到无水MgCl2，其，其原因是原因是 。海水蒸发粗盐母液水，重结晶精盐Mg(OH)2MgCl2 6H2OCaOMgCl2Mg贝壳煅烧水石灰乳盐酸，浓缩脱水电解1(历年历年20)海水的综合利用可以制备金属镁，其流程如海水的综合利用可以制备金属镁，其流程如下图所示：下图所示：MgCl26H2O Mg(OH)C1+HCl+5H2OMgCl26H2O MgO+2HCl+5H2O或或Mg(OH)C1 MgO+2HCl在干燥的在干燥的HCl气流中，抑制了气流中，抑制了MgCl2的水解，且带走的水解，且带走MgCl26H2O受热产生的水气，故能得到无水的受热产生的水气，故能得到无水的MgCl2。（2）Mg(OH)2沉淀中混有的沉淀中混有的Ca(OH)2应怎样除应怎样除去？写出实验步骤去？写出实验步骤 。（3）实验室里将粗盐制成精盐的过程中，在溶）实验室里将粗盐制成精盐的过程中，在溶解、过滤、蒸发三个步骤的操作中都要用到玻璃解、过滤、蒸发三个步骤的操作中都要用到玻璃棒棒,分别说明在这三种情况下使用玻璃棒的目的分别说明在这三种情况下使用玻璃棒的目的:溶解时：溶解时：。过滤时：过滤时：。蒸发时：蒸发时：。海水蒸发粗盐母液水，重结晶精盐Mg(OH)2MgCl2 6H2OCaOMgCl2Mg贝壳煅烧水石灰乳盐酸，浓缩脱水电解2(历年历年20)海水的综合利用可以制备金属镁，其流程如海水的综合利用可以制备金属镁，其流程如下图所示：下图所示：加入加入MgCl2溶液，充分搅拌，过滤溶液，充分搅拌，过滤,沉淀用水洗涤沉淀用水洗涤.搅拌，加速溶解。搅拌，加速溶解。引流引流,使待滤液体沿玻璃棒流入漏斗使待滤液体沿玻璃棒流入漏斗,防止外洒防止外洒.搅拌，防止因局部过热液滴或晶体飞溅。搅拌，防止因局部过热液滴或晶体飞溅。3(历年历年22)(12分分)钛钛(Ti)被称为继铁、铝之后的第三金被称为继铁、铝之后的第三金属，钛白属，钛白(TiO2)是目前最好的白色颜料。制备是目前最好的白色颜料。制备TiO2和和Ti的的原料是钛铁矿，我国的钛铁矿储量居世界首位。含有原料是钛铁矿，我国的钛铁矿储量居世界首位。含有Fe2O3的钛铁矿的钛铁矿(主要成分为主要成分为FeTiO3)制取制取TiO2的流程如下的流程如下:浓H2SO4353KFe钛铁矿Fe3+、Fe2+TiO2+、SO42-FeSO4 7H2OTiO2H2TiO3TiO2+、SO42-过滤冷却滤液滤渣(弃)热过滤水浸煅烧(1)Ti的原子序数为的原子序数为22，Ti位于元素周期表中位于元素周期表中第第 周期，第周期，第 族。族。(2)步骤步骤加加Fe的目的是的目的是 ；步骤；步骤冷却冷却的目的是的目的是 。4 B将溶液中的铁离子还原为亚铁离子将溶液中的铁离子还原为亚铁离子析出析出(或分离、或得到或分离、或得到)FeSO47H2O3(历年历年22)(12分分)含有含有Fe2O3的钛铁矿的钛铁矿(主要成分为主要成分为FeTiO3)制取制取TiO2的流程如下：的流程如下：浓H2SO4353KFe钛铁矿Fe3+、Fe2+TiO2+、SO42-FeSO4 7H2OTiO2H2TiO3TiO2+、SO42-过滤冷却滤液滤渣(弃)热过滤水浸煅烧(3)上述制备上述制备TiO2的过程中，可以利用的副产物是的过程中，可以利用的副产物是 ；考虑成本和废物综合利用因素，废；考虑成本和废物综合利用因素，废液中应加入液中应加入 处理。处理。(4)由金红石由金红石(TiO2)制取单质制取单质Ti，涉及到的步骤为：，涉及到的步骤为：TiO2 TiCl4 Ti反应反应TiCl4+2Mg2MgCl2+Ti在在Ar气氛中进行的理由气氛中进行的理由 。Mg800 ,ArFeSO47H2O生石灰生石灰(或碳酸钙、废碱或碳酸钙、废碱)防止高温下防止高温下Mg(Ti)与空气中的与空气中的O2(或或CO2，N2)作用作用 2 2、电解法（适合一、电解法（适合一些非常活泼金属些非常活泼金属）Mg+Cl2电解电解2 4Al+3O2电解电解冰晶石冰晶石2 2Na+Cl2电解电解MgCl2(熔融熔融)=Al2O3(熔融熔融)=NaCl(熔融熔融)=4 2Na+O2+2H2O电解电解NaOH(熔融熔融)=3 3、热还原法（适合大部分金属）、热还原法（适合大部分金属）Cu+H2O高温高温3 2Fe+3CO2高温高温CuO+H2=Fe2O3+CO=2Cu+SO2高温高温Cu2S+O2=Cu+FeSO4Fe+CuSO4=Mg(g)+CO(g)高温高温MgO+C=Mg+Cl2电解电解MgCl2(熔融熔融)=