高中化学 第四章第2节第2课时《金属与金属材料》课件 鲁科版必修1

欢迎进入化学课堂 第2节铝金属材料第2课时金属与金属材料 材料家族中的元素 1 通过对不锈钢难生锈原理的认识 使学生体会金属性质与金属材料的密切关系 2 了解金 银 铜的主要性质以及它们作为材料在工业生产和高科技领域的应用 知识清单 重要的金属材料 钢铁 金 银 铜 1 金属在冶金工业上分为 和 其中黑色金属有Fe Cr Mn 黑色金属的颜色不一定是黑色 如纯净的铁 铬的颜色是银白色 有色金属是指 以外的所有金属 黑色金属有色金属除Fe Cr Mn 2 钢铁 1 生铁 大 但较脆且不易机械加工 2 普通钢 减少了含 量 增加了锰等元素 改善了铁的性能 但易锈蚀 3 不锈钢 在普通钢基础上 加入 等元素 含铬一般在12 以上 在空气中能保持金属光泽 且有不生锈的特性 说明 由于铬元素的加入 使钢材表面形成致密且坚固的氧化膜 防止内部铁与外界物质接触 镍元素的加入 使不锈钢在酸碱盐的水溶液中也能具有很好的化学稳定性和耐腐蚀性 1 硬度 2 碳 3 铬镍 3 金 1 物理性质 质地 的 金属 金及其合金具有优良的稳定性 导电性 韧性 延展性 2 化学性质 金是最稳定的金属之一 在高温下也不能与氧气反应 不能被 等强氧化性酸氧化 但金能溶解在王水中 3 用途 金及其合金除了用于首饰以外 在 的用量占工业用量的90 以上 在航空航天工业中 金在制造飞机和航天器有关部件所用的材料也占有重要地位 1 柔软黄色 2 硝酸 3 电子工业 4 银 1 物理性质 具有 质地柔软的 金属 具有良好的延展性 导电性和导热性 2 化学性质 银虽然不能与盐酸 稀硫酸反应 但却能溶解在 等强氧化性酸中 Ag 2HNO3 浓 AgNO3 NO2 H2O3Ag 4HNO3 稀 3AgNO3 NO 2H2O 3 用途 银除了用于首饰以外 在有机合成 能源开发 材料制造等方面的应用越来越被重视 1 金属光泽银白色 2 硝酸 5 铜 1 物理性质 硬度较小的 色金属 具有良好的延展性 导电性和导热性 2 化学性质 铜的锈蚀 铜在 空气中性质稳定 但在 空气中会被腐蚀 在其表面逐渐形成一层 色的铜锈 2Cu O2 H2O CO2Cu2 OH 2CO3 1 紫红 2 干燥潮湿绿 铜不能与盐酸 稀硫酸反应 但却能溶解在硝酸等强氧化性酸中 另外铜还能与某些盐溶液反应 如FeCl3等 3 用途铜在电气和电子工业中主要用于制造电线 通讯电缆等 这方面应用占铜的工业总用量的一半左右 半导体器件中的硅芯片上用铜代替铝线 建筑业上用铜制造水管及其它排水设施 具有独特的杀菌功能 能抑制细菌生长 6 新型金属材料 1 钛 Ti 21世纪的金属 性能优 储量大 用于制造飞机 导弹 宇宙飞船 舰艇 化工设备 纺织机械 人造卫星 医疗器械 人造骨骼 等 2 铀 U 做核电厂反应堆的核燃料 3 镅 Am 用作烟雾探测器中的烟雾监测材料 金属之最 在生活生产中使用最广泛的金属是铁 地壳中含量最多的金属元素是铝 Al 最稳定的金属单质 延展性最好的都是金 Au 导电性能最好的是银 Ag 自然界中最活泼的金属是铯 Cs 最硬的金属单质是铬 Cr 熔点最高的金属单质是钨 3413 W 熔点最低的金属单质是汞 39 Hg 密度最大的是锇 22 57g cm3 特别提示 金属铜能通过两条途径制得硫酸铜 一是铜直接与浓硫酸反应 二是铜在空气中加热生成氧化铜 然后氧化铜再与稀硫酸反应得到 这两种方法中 后者的原料利用率高 且不产生污染环境的气体 综合拓展 尝试应用 1 在金 银 铜 铁 钠 镁 铝几种金属中 导电性能最好的是 空气中最稳定的是 最活泼的是 常温时与水能剧烈反应的有 既能跟酸反应 又能跟碱溶液反应的是 解析 以上金属都具有良好的导电性 其中 银的导电性是最好的 最不活泼的是金 金在加热条件下也难以与氧气反应 真金不怕火炼 就是这个意思 钠能与冷水剧烈反应 钠是以上金属中最活泼的 既能跟酸反应 又能跟碱溶液反应的物质除了铝之外 还有钠 钠能与碱溶液中的水反应 答案 金金钠钠钠 铝 A 金属的冶炼 我国古代曾用火烧孔雀石和焦炭混合物的方法炼铜 孔雀石的主要成分是Cu2 OH 2CO3 其冶炼方法是 A 焦炭还原法B 湿法炼铜C 铝热还原法D 电解冶炼法 解析 孔雀石受热发生分解反应 实为Cu OH 2 CuCO3的分解反应 Cu2 OH 2CO32CuO H2O CO2 由CuO炼铜 可用焦炭还原法 C 2CuO2Cu CO2 虽然也可用铝热还原法 但既浪费能源 高温 又浪费铝 经济效益差 况且我国古代既没有Al 也没有掌握冶炼Al的技术 故C项不选 我国古代没有电 故不可能用电解冶炼法 Cu2 OH 2CO3和CuO都不溶于水 没有强酸 也不可能采用湿法炼铜 答案 A名师点睛 当一种金属可用多种方法冶炼时 工业上一般采用经济效益高的方法 即 热解还原法优于焦炭还原法 焦炭还原法优于铝热还原法 铝热还原法优于电解还原法 从环保角度考虑 H2还原法又优于CO还原法 变式训练 1 古代的 药金 外观与金相似 常被误认为金子 它的冶炼方法如下 将ZnCO3 赤铜 Cu2O 和木炭混合加热至800 得金光闪闪的 药金 则药金的主要成分是 有关的化学方程式是 解析 我们知道 煅烧石灰石 CaCO3 能得到其氧化物 而木炭可以还原金属氧化物 把所学知识迁移过来 善于运用 不难解答 铜的性质 制印刷电路时常用氯化铁溶液作为 腐蚀液 发生的反应为2FeCl3 Cu2FeCl2 CuCl2 向盛氯化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉 反应结束后 下列结果不可能出现的是 A 烧杯中有铜无铁B 烧杯中有铁无铜C 烧杯中铁 铜都有D 烧杯中铁 铜都无 解析 在题设条件下 如果氯化铁溶液足量 铁粉和铜粉都可与之完全反应 在此情况下 烧杯中既无铁也无铜 如果铁粉和铜粉足够多 氯化铁溶液相对不足 则反应后铁和铜都会存在 如果氯化铁溶液与铁粉 铜粉适量 则下列反应优先发生 Fe 2FeCl33FeCl2 这样 烧杯中将有铜 而铁粉没有剩余 故有铁无铜的现象不可能存在 答案 B名师点睛 比较铁 铜的还原性顺序 了解反应的先后顺序 再根据参加反应的物质的物质的量以及物质之间的共存来确定结果 变式训练 2 铜是生命必需的元素 也是人类最早使用的金属之一 铜的生产和使用对国计民生各个方面产生了深远的影响 在化学反应中 铜元素可表现为0 1 2 1 在西汉古籍中曾有记载 曾青得铁则化为铜 即曾青 CuSO4 跟铁反应就生成铜 试写出该反应的离子方程式 2 铜器表面有时会生成铜绿 请写出生成铜绿的化学方程式 这层铜绿可以用化学方法除去 试写出除去铜绿而不损伤器物的化学方程式 试写出保护铜制品的方法 3 铜钱在历史上曾经是一种广泛流通的货币 试从物理性质和化学性质的角度分析为什么铜常用于制造货币 铜的熔点是1183 4 铁的熔点是1534 8 解析 1 Fe CuSO4FeSO4 Cu的离子方程式 Fe Cu2 Fe2 Cu 2 2Cu O2 H2O CO2Cu2 OH 2CO3 要除铜器表面的铜绿 考虑选择酸 强氧化性酸能和裸露的铜继续反应 而盐酸不和铜继续反应 并且盐酸具有挥发性 有关方程式如下 Cu2 OH 2CO3 4HCl2CuCl2 CO2 3H2O 根据铜生成铜绿的条件 应将铜制品在干燥空气中保存 3 根据题给信息以及做货币的实际 选择铜做货币是因为铜的熔点比较低 容易冶炼铸造成型 铜的化学性质比较稳定 不易被腐蚀 新型金属材料 金属钛 钛 Ti 因为具有神奇的性能越来越引起人们的关注 常温下钛不和非金属 强酸反应 红热时 却可与常见非金属单质反应 钛是航空 军工 电力等方面的必需原料 地壳中含钛矿石之一为金红石 TiO2 目前大规模生产钛的方法是 第一步 金红石 炭粉混合 在高温条件下通入Cl2制得TiCl4和一种可燃性气体 该反应的化学方程式为 该反应的还原剂是 第二步 在氩气的气氛中 用过量的镁在加热条件下与TiCl4反应制得金属钛 写出此反应的化学方程式 如何由上述所得产物中获取金属钛 简述步骤 解析 由反应物金红石 炭粉及Cl2和产物之一TiCl4 可知另一产物为碳的氧化物 又知该气体可燃 故为CO 显然 Ti的化合价不变 Cl2中氯元素的化合价降低 化合价升高的是碳元素 因而C是还原剂 利用上述思路可得镁与TiCl4反应的产物为Ti和MgCl2 因反应中镁是过量的 故在反应后的混合物中提取钛须除去镁粉和MgCl2 加足量的盐酸充分反应后过滤 将滤渣用蒸馏水洗涤可得钛 加入足量的盐酸除去过量金属镁 过滤 并用蒸馏水洗净固体即得金属钛 名师点睛 此类题目主要考查学生利用题给信息结合所学知识解决实际问题的能力 从题干中筛选出重要信息 1 钛在常温下不和非金属 强酸反应 故用盐酸溶解镁粉 2 过量的镁与TiCl4反应 故反应后镁有剩余 变式训练 3 钛 Ti 被称为继铁 铝之后的第三金属 钛白 TiO2 是目前最好的白色颜料 制备TiO2和Ti的原料是钛铁矿 我国的钛铁矿储量居世界首位 含有Fe2O3的钛铁矿 主要成分为FeTiO3 制取TiO2的流程如下 1 步骤 加Fe的目的是 步骤 冷却的目的是 2 上述制备TiO2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 废液中应加入 处理 解析 本题是一道典型的用框图形式给出工业生产流程的制备题 让考生自己观察框图 获取所需信息解决问题 不仅考查了对基础知识的掌握 还考查学科知识的综合应用能力 体现了新课程改革的方向 1 观察题给流程图可知 所得产品有FeSO4 7H2O和TiO2两种 由于加浓硫酸后所得溶液含有Fe3 所以步骤 中加入铁是为了将Fe3 转化成Fe2 步骤 冷却是为了降低硫酸亚铁的溶解度 使硫酸亚铁结晶析出 2 若二氧化钛是主要产品 则FeSO4 7H2O是副产品 要使TiO2 转化成H2TiO3 应加入碱性物质 所以可以考虑加入石灰或其它废碱 答案 1 将Fe3 还原为Fe2 析出 或分离 或得到 FeSO4 7H2O 2 FeSO4 7H2O石灰 或碳酸钙 废碱 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全