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第八章 走进精彩纷呈的金属世界,1,第一节 应用广泛的金属材料 钢铁,2,一、由石器、青铜器到铁器,人类利用金属的历史: 青铜器 铁器 铝 钛,3,思考:,从人类利用金属的历史看,先是青铜器时代, 而后是铁器时代,铝的利用是近百年的事, 造成这个先后顺序事实的最主要因素是( ) A地壳中金属元素的含量 B金属的延展性 C金属的导电性 D金属冶炼的难易程度,D,4,二、金属和金属键,复习回顾:化学键?离子键?共价键? 思考:判断下列物质中分别存在哪些类型的化学键? (1)NH3 (2)CH4 (3)H2O (4)CaO (5)NaOH (6)CCl4(7)KCl (8)CO2 (9)NH4Cl (10)MgCl2 (11)Ar (12)K,5,1金属的物理性质 (1)常温下多数为固体(Hg除外),有金属光泽,大多数金属呈银白色(Cu紫红色、Au为黄色) (2)电和热的良导体(Ag、Cu、Au、Al) (3)良好的延展性(Au、Sn、Al),6,思考: 为何金属具有共性?,是因为它们具有相似的结构。 金属原子有规则的紧密堆积在一起,形成晶体。 为何金属晶体能导电?,阅读:课本P5第二段,7,金属的结构实际上是: 释放出自由电子金属阳离子按照一定的规律紧密堆积。而电子在整个晶体中自由地运动。,8,2金属键,金属阳离子与自由电子间强烈的 相互作用而形成的化学键。,9,金属的通性我们可以用金属晶体的结构 特点来说明。,思考:金属为什么具有金属光泽?金属为什么会导电、导热 ?金属为什么具有的延展性?,10,金属中的自由电子可以吸收可见光,然后把各种波长的光大部分反射出来。因此绝大多数金属有银白色的光泽。,11,金属的导电、导热性跟金属晶体里的自由电子的运动有关。 金属的延展性是由于当金属受到外力作用时,晶体中各层原子之间就发生相对滑动。,12,金属的延展性,13,3金属分类,(1)在冶金工业: 黑色金属(Fe、Cr、Mn) 有色金属(除Fe、Cr、Mn以外的金属) (2)根据密度:轻金属(4.5g/cm3的金属) 重金属(4.5g/cm3的金属) (3)根据地壳中的含量: 常见金属(如:Fe、Al、Mg、Na)。 稀有金属,14,思考: 金属能导电的原因是( ) A.金属晶体中金属阳离子与自由电子间的 相互作用较弱 B金属晶体中的自由电子在外加电场作用下可发生定向移动 C金属晶体中的金属阳离子在外加电场作用下可发生定向移动 D金属晶体在外加电场作用下可失去电子,15,4.合金:两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。 合金特点:合金的熔点比其成分金属都要低,而比其成分金属跟更好的硬度、强度和机械加工性能。 思考:区分生铁与钢? 生铁:含碳量在2.11%4.3%的铁合金。硬而脆。 钢:含碳量在0.03%2.11%的铁合金。硬而韧,有弹性。,阅读:课本P9 :合金的概念?,16,思考:,根据下列金属的熔沸点: 其中不能形成合金的是( ) ACu与Al BFe与Cu CFe与Na DAl与Na,C,17,三、铁,(一)铁元素的原子结构与自然界的存在 铁原子结构示意图为 。 在地壳中的含量为第_位,在自然界中 主要以_存在,如:磁铁矿、赤铁矿。,四,化合态,18,1 银白色、有金属光泽,2 具有良好的延展性,3 是电和热的良导体,4 特性:能被磁铁吸引,具有铁磁性,(二)铁的物理性质,19,(三)铁的化学性质,铁是比较活泼的金属,铁在一定条件下能 分别跟非金属、酸和盐溶液、水蒸气反应。 显示还原性。常显+2、+3价。,20,1与非金属反应,与O2反应: 3Fe+2O2 Fe3O4 与Cl2反应: 2Fe+3Cl2 2FeCl3 与S反应: Fe+S FeS 思考:O2、Cl2、S氧化性强弱的比较 结论:氧化性:_。,21,2.与酸(非氧化性酸、氧化性酸)反应 (1)与非氧化性酸(稀硫酸、盐酸等)反应: 离子方程式:_。 (2)与氧化性酸反应 铁与足量的稀硝酸反应:_; 与足量浓硝酸共热:_; 注:常温下与浓硫酸、浓硝酸发生钝化。,22,氧化性酸是指酸根部分易于获得电子的酸,如浓H2SO4、HNO3、HClO等,由于其中 +6价的S、+5价的N易获得电子,表现出很强的氧化性;而盐酸、H2CO3等酸根部分不能或不易获得电子,所以它们是非氧化性酸。 区别上述两个概念的关键在于: 酸根部分易得电子有氧化性氧化性酸 酸电离出H+有氧化性酸的氧化性。,氧化性酸和非氧化性酸,23,3与盐溶液反应 与CuSO4溶液: 离子方程式: 与FeCl3溶液: 离子方程式:,FeCuSO4FeSO4Cu,Fe2FeCl3 3FeCl2,24,4与水反应,与水蒸气反应: 3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2 注:反应的条件,常温下,铁与水不起反应,但在潮湿的空气中,慢慢氧化生成Fe2O3,形成铁锈。,25,金属与水反应的规律,(1)K、Ca、Na金属和冷水作用,生成可溶性碱和H2。2Na+2H2O2NaOH+H2 (2)Mg和冷水反应缓慢,与热水反应较快 ,Al与冷水很难反应,与沸水能应生成不溶性碱和氢气。2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2 (3)Zn、Fe、Sn、Pb和高温水蒸气反应,生成不溶性氧化物和H2。 3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2 (4)Cu、Hg、Ag、Pt、Au不与水反应。,26,小结,Fe的化学性质,Fe,27,思考:,铁在化学反应中 何时生成+2价铁的化合物? 何时生成+3价铁的化合物?,铁在反应中除了容易失去最外层电子显+2价外,还能进一步失去次外层上的1个电子而显+3价 在化学反应中 (1)铁遇到较弱的氧化剂易失去最外层的2个电子,变成Fe2+; (2)铁遇到较强的氧化剂也能失去3个电子,变成Fe3+。,28,小结:铁的化学性质及在反应后的生成物中显+2价或+3价的规律,29,1、下列各物质中,不能由组成它的两种元素的单质直接化合而得到的是( ) A、FeS B、Fe3O4 C、FeCl3 D、FeCl2,练习,D,30,2、只用一种试剂可以把Fe、FeO、CuO、 C、MnO2五种黑色粉末鉴别出来,该试剂 是:( ) A、稀H2SO4 B、浓盐酸 C、浓H2SO4 D、稀HNO3,B,31,四、铁的氧化物,32,五铁的氢氧化物,33,Fe3+3OH - Fe(OH)3(红褐色),演示:在Fe3+ 的溶液中滴入几滴NaOH观察颜色变化?,34,演示:在Fe2+ 的溶液中滴入几滴NaOH观察溶液颜色变化?,35,思考:,如何避免制取Fe(OH)2时,被氧化变质?,Fe(OH) 2的制备时,实际上只能观察到瞬间的 Fe(OH) 2白色沉淀(几乎分辨不出来)。要想较长时 间观察到白色沉淀的生成,关键是怎样降低反应体 系中氧气的存在量和操作过程中氧气的引入量。,36,1、可以采用液封 (?) 2、使用加热煮沸法驱除氢氧化钠溶液中的氧气 3、滴管末端伸入液面以下 4、使用新制的FeSO4,思考: 为了较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀, 可以采取哪些措施?,37,制取Fe(OH)2并使之能久存,可采取的操作有: 加入一些植物油 溶解FeSO4配成溶液; 把蒸馏水加热煮沸并密封冷却 加入少量铁屑(?) 加入少量CCl4 向FeSO4溶液中滴入足量氨水 把盛有氨水的滴管伸入FeSO4溶液中后再挤出氨水。其中必须进行的操作及其正确顺序是( ) A B C D,B,思考:,38,1Fe3+的性质,水溶液是 色 与KSCN溶液反应。现象: , 反应方程式: 与OH反应。现象: 。 反应方程式:,六铁盐与亚铁盐,39,只有 性,Fe3+可被还原剂还原成Fe2+,Fe3+ Fe2+ 写出下列反应的方程式: (1) Cu+ FeCl3 (2) Fe+ FeCl3 ,Cu2FeCl32FeCl2CuCl2,Fe+ 2FeCl3 3FeCl2,40,Fe3+有较强水解能力 水解方程式: Fe3+3H2O Fe(OH)3+3H+,41,2Fe2+的性质,水溶液是 色。 与KSCN溶液 ,再滴 则变红。 与OH反应 现象: 。 反应方程式:,42,既有 又有 , 但主要体现: Fe2+ 可被氧化剂氧化成Fe3+。 Fe2+ Fe3+ 写出下列反应的方程式: (1) FeCl2+ Cl2 (2) Fe2+ H+ O2,43,思考:,1.向FeCl2或FeSO4等亚铁盐溶液中通入氯气或加入氯水。现象: 溶液颜色由浅绿色变为棕黄色。 2.为什么FeCl2或FeSO4等亚铁盐溶液久置空气中会 变成棕黄色的浑浊液。 4Fe2+O2+4H+4Fe3+2H2O(氧化) Fe3+3H2O Fe(OH)33H+ (水解),44,小结: Fe2+与Fe3+的相互转化,45,2.一瓶未知溶液,如何鉴别它的阳离子是Fe2+还是Fe3+?,1.配制FeSO4溶液易变质,可采取何措施?,思考:,46,3Fe2+与Fe3+的检验,Fe3+: (1)Fe3+在溶液中为棕黄色 (2)加入NaOH溶液,产生红褐色沉淀。 (3)加入KSCN溶液,溶液变成血红色。,47,Fe2+: (1)Fe2+在溶液中为浅绿色 (2)加入NaOH溶液,产生白色沉淀,迅速变为灰绿色,最终变为红褐色。 (3)加入KSCN溶液,无明显现象,然后滴加氯水,溶液变成血红色。,48,总结:铁及其化合物转化,49,1、将铁片投入下列溶液中不放出气体,并且铁片质量减轻的是 ( ) A、CuSO4 B、稀H2SO4 C、AgNO3 D、FeCl3,D,思考:,50,2、人体正常血红蛋白中含有Fe2+,若误食亚硝酸盐, 会将Fe2+转化为Fe3+而中毒,服用维生素C可以解毒 对上述事实分析正确的是( ) A.亚硝酸盐是还原剂 B.维生素C是氧化剂 C.维生素C将Fe3+还原成Fe2+ D.亚硝酸盐被氧化,C,51,3、下列有关铁及其化合物的有关说法中正确的是( ) A.赤铁矿的主要成分是Fe3O4 B.铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2 C.除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质可以向溶液中加入铁粉,然后过滤 D.Fe3+与KSCN溶液产生红色沉淀,C,52,
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