1、山西省运城高中化学 金属材料教案 新人教版选修2教学目标：1、举例说明金属材料的特点，了解有关的生产原理。2、举例说明用化学方法进行金属材料表面处理的原理。3、讨论社会发展和科技进步对材料的要求，认识化学对材料科学发展的促进作用。 4、收集我国现代材料研究和材料工业发展情况的资料，认识新材料的发展方向。教学重点、难点：了解有关炼铁、钢及铝的冶炼化学原理；了解金属防腐蚀的一般方法和原理。探究建议：1、就近参观金属材料的生产、加工企业 （或者观看有关影像），收集有关资料，撰写有关科学小品。2、实验：电路板的化学刻蚀。3、观看影像或参观：金属的电镀等。课时划分：两课时教学过程第一课时 课堂练习一、选
2、择题1.在炼钢结束时，常在钢水中加一些硅铁、锰铁，其目的是A.除氧化 B.还原氧化铁C.除硫磷 D.除去过量的氧化亚铁2.下列生产工业制生石灰 制水泥 制普通玻璃 炼铁 炼钢 制漂白粉 硬水软化，其生产原料中直接使用石灰石的是A.只有 B.只有 C.只有D.只有3.下列有关炼铁和炼钢的说法中，错误的是A.炼铁是铁矿石被还原的过程 B.炼钢是生铁被氧化的过程C.炼铁高炉中加入石灰石的目的是除去脉石.D.炼钢转炉中加入的生石灰是造渣剂.4、下列有关化工生产的主要设备及尾气的主要成分完全正确的是 A炼铁电炉CO、CO2、N2 B氨气氧化炉N2、H2 C炼钢转炉Fe2O3、CO D硫酸合成塔SO2、S
3、O3 5.电解熔融氧化铝时，如果阴极析出9g铝，那么理论上有几摩尔电子发生了转移A.3mol B.1mol C.0.1mol D.2mol6.下列说法中，正确的是A.自然界的金属都以化合态的形式存在 B.在冶炼铁的反应中CO是还原剂C.我国的钨、钼、钛、稀土金属等储量均居世界前列D.在动植物体内都不含金属元素7.下列各种方法中，适用于炼制相应金属的是A.加热氧化钙B.电解熔融氯化钠C.CaO与Al粉共热 D.用碳还原氧化铜二、填空题8.用足量的CO还原14g铁的氧化物的混和物，将生成的气体通入足量的澄清的石灰水中，生成沉淀25克，则这种混和物可能是 ，在这些混合物中，各成分的物质的量之比是 .
4、FeO、Fe2O3 FeO、Fe3O4 Fe2O3、Fe3O49.工业上冶炼金属一般用 、 或 法.冶炼金属铝采用的方法是 ，冶炼金属铁采用的方法是 ，冶炼金属钠采用的方法是 .这些方法的实质是 .10.写出下列冶炼金属的化学反应方程式：(1)用红锌矿(ZnO)治炼锌.(2)用磁铁矿(Fe3O4)冶炼铁.(3)用铝矾土(Al2O3)冶炼铝.(4)用食盐(NaCl)冶炼钠.11.阅读下面材料，并回答问题.铝可以从铝土矿中获取.铝土矿是不纯净的铝的氧化物(杂质为Fe2O3和SiO2)，它是非再生资源.假如我们对铝的消费保持现有的速度，我们获得生产足够的铝所需的铝土矿仅能维持30年左右.由此看来，保
5、护现有自然资源和对非再生资源的再利用，是值得我们考虑的.但废物回收仍有相当大的难度，其关键的因素主要涉及旧金属的收集、与其它废物的分离，回收和提炼金属的费用、金属本身的价值等.(已知1mol电子电量约为105C)(1)试说明回收铝的过程中存在的困难(2)为什么金的回收率比铝的回收率要大得多?答：(3)常温下，SiO2与强碱或强酸是很难反应的.现利用盐酸、氢氧化钠溶液、氨气、二氧化碳和水从铝土矿中提取纯净的Al2O3.试设计一个适用于工业生产上提纯Al2O3的实验方案.用化学方程式表示.(4)假定用6V直流电源供电进行电解，制2.7吨Al需要多少KJ的电能?(5)在1.01105Pa,27时，每
6、生产1molAl，理论上在阳极生成氧气的体积为多少升?三、实验题12、某学生小组对过量炭粉与氧化铁反应产物中气体的成分进行研究。 （1）假设：该反应的气体产物全部是二氧化碳。 （2）设计方案：将一定量氧化铁在隔绝氧气的条件下与过量炭粉完全反应，测定参加反应的碳元素与氧元素的质量比。 （3）查阅资料：氮气不与碳、氧化铁发生反应，可用来隔绝氧气。 .（4）实验： （5）数据处理：经计算 ，参加反应的碳元素质量为 0.48g ，氧元素质量为 0.96g （6）结论：根据数据处理结果，得出原假设不成立，理由是 _ 。 四、计算题13 、将镁和铝的混合物 0.1 mol溶于 100mL 2 molL1
7、H2SO4 溶液中，然后再滴加 1 molL1 NaOH 溶液。 （1）若在滴加 NaOH 溶液的过程中，沉淀质量 m 随加入 NaOH 溶液的体积 V 变化如下图所示。当V160mL 时，求金属粉末 Mg 的物质的量和 V2 等于多少 mL ？ （2）若在滴加 NaOH 溶液的过程中，欲使 Mg2， Al3刚好沉淀完全，求滴入 NaOH 溶液的体积 V(NaOH)为多少 mL ？ 参考答案：1、D2、D3、B4、C5、B6、BC7、BD8、或 12或119、热分解法、热还原法、电解法.电解熔融的Al2O3，用CO还原Fe2O3或Fe3O4，电解熔融的NaCl，使金属化合物的金属离子得到电子变
8、成金属原子.10、(1)ZnO+COZn+CO2 (2)Fe3O4+4CO3Fe+4CO2(3)2Al2O3 4Al+3O2 (4)2NaCl2Na+Cl211、(1)旧金属的收集；与其它废物的分离；回收和提炼金属的费用；金属本身的价值；人们的环境意识薄弱.(能答以上任意两点即可，其它合理答案均可)(2)金属本身的价值 金属的活泼性(3)Al2O3+2NaOH2NaAlO2+H2ONaAlO2+CO2+2H2OAl(OH)3+NaHCO32Al(OH)3Al2O3+3H2O(4)1.8108KJ (5)18.5L12、 A 、铁架台 B 、试管 排出容器内空气 结论：原假设不成立的理由是反应产
9、生的气体，若全部为 CO2 ，则需碳 0.36g ， O2 0.96g ，而实际结果碳多氧少，必有 CO 气体生成。13、解答（1）有关反应 Mg2HMg2H2 2Al6H2Al33H2 Mg22OHMg(OH)2 Al33OHAl(OH)3 Al(OH)3OHAlO22H2O 当 V160mL 时，溶液中 H2SO4 完全反应掉，列式 n(Mg)n(Al)0.1mol. 解得： n(Mg)0.06mol n(Al)0.04mol 沉淀 0.06mol Mg2需 NaOH 溶液 120mL ，将 0.04mol Al3转化成 AlO2需 NaOH 溶液 160mL ，所以 V2160mL120
10、mL160mL440mL 。 （2）若将 Mg2、 Al3全部转化成沉淀需 NaOH 溶液体积为： 160mL120mL(0.0431000)mL400mL. 知识拓展简述工业炼铝的过程铝是地壳里存在最多的金属元素，以化合态存在，其最主要的矿石有：铝土矿：明矾石：霞石：其中铝土矿是目前炼铝的主要原料由于铝化学性质活泼难被还原，因而既不能用碳还原氧化铝，也不能用电解铝盐水溶液方法获得纯铝1886年，在冰晶石熔体中电解氧化铝的方法获得成功氧化铝熔点很高（2045），很难熔化，而熔融的冰晶石能溶解氧化铝冰晶石一氧化铝熔盐的熔点相对说来不高（9301000）而冰晶石在电解温度时不分解，挥发性少，有足够
11、流动性，有利于电解的进行工业上炼铝主要分两个阶段：.1从铝土矿制取纯净的氧化铝：天然铝土矿混有铁和硅的氧化物，电解时，它们将首先在阴极析出而使铝的质量降低因此，必须先从铝土矿制取纯净的氧化铝制取的工业中，首先把铝土矿通过高温烧灼，研碎后用浓碱处理，生成可溶性铝酸盐即过滤除去不溶性杂质后，可向碱溶液中通入，使氢氧化铝析出或通过控制温度，碱浓度使铝酸盐溶液自发分解，使氢氧化铝析出再把生成的过滤、分离、干燥、煅烧等步操作，便得到符合电解要求的氧化铝2电解氧化铝：电解氧化铝的反应是在电解槽中进行的，以冰晶石一氧化铝熔体为电解质，以炭素材料为两极直流电经阳极导入电解液与铝液层，而后从阴极导出电解的产物，
12、在阳极上为与CO气体，而在阴极上为液态铝多数人认为，冰晶石在电解液中以这样方式进行解离：进一步离解：氧化铝在熔融冰晶石中也按下式解离：阴极：阳极：在熔体中即通常在冰晶石一氧化铝熔体中加入少量氟化铝，氟化镁，氟化锂等添加盐，但总量不超过10，以降低熔化温度阳极材料是炭素，是由石油焦，沥青焦及沥青烧结而成电解过程中，炭素阳极要参与电极反应，不断地被氧化变成气体，因此它必须定期轮流更换。一次电解所得铝的纯度可达99左右，一般为9598，主要杂质为硅、铁和微量的锡、铜、钠等为了制取高纯铝，还需进一步精炼，工业上多采用“三层液电解精炼法”来生产高纯铝，它以铜铝合金为阳极，氯化钡、冰晶石等为电解质，高纯石墨（或液态铝）为阴极进行电解，所得高纯铝可达99.999