《金属材料》学案1

约5580字。

第三单元    
　　课题2    金属材料
　　● 掌握炼铁、炼钢、电解法制铝的原理。
　　● 了解金属腐蚀和防护的有关知识。
　　● 能举例说明金属材料的特点。
　　● 举例说明用化学方法进行金属材料表面处理的原理。
　　〔知识梳理〕
　　1．炼铁的原理是利用氧化还原反应，在高温下，                                 ，
　　原料是       、       、       、       ，产生还原剂的反应是                、
　　，炼铁的反应是                           ，造渣的反应是
　　、                    ，高炉煤气的成分是                。
　　2．炼钢的原理是                                                            ，
　　原料是                 。写出炼钢过程发生主要反应的化学方程式             
　　。
　　3．电解铝的原料是铝土矿（主要成分是Al2O3)，提纯Al2O3的方法是：将铝土矿溶解在NaOH溶液，然后往溶液中通入过量的二氧化碳，过滤，灼烧，即得Al2O3，写出上述反应的化学方程式                                                               
　　。
　　4．冰晶石的化学式为             ，在电解三氧化铝时，加入冰晶石的作用是      
　　，电解Al2O3的化学方程式为                           。电解时，阳极产生氧气，碳块要消耗，所以要定时补充碳块。
　　5．金属的化学腐蚀是指                                                          
　　；金属的电化学腐蚀是指                             
　　。
　　6．钢铁发生电化学腐蚀，主要原因是由于钢铁制品与其接触的电解质溶液构成许多微型的         ，铁通常作为     极，      电子发生       反应而被腐蚀，其电极反应为                  。钢铁在大气中的腐蚀通常为      腐蚀，其阴极反应式为      
　　。若电解质溶液酸性较强，则发生的是       腐蚀，其电极反应式为                             。
　　7．电镀是一种特殊的电解，在电镀时，      作阴极，           作阳极，          
　　作电解质溶液，电镀时，电解质溶液的浓度          。如在一把小刀上镀锌，小刀接电源的    极，电极反应式为                   。
　　〔方法导引〕
　　1．炼铁和炼钢的主要区别
　　由铁矿石冶炼成铁，再由铁冶炼成钢，这是冶炼钢铁的必经过程。由于炼铁和炼钢的任务不同，因此采用的原料、利用的化学原理、冶炼设备等也各不相同。现比较如下：
　　冶炼 生铁 钢
　　原料 铁矿石、焦炭、石灰石、空气 生铁、氧气、生石灰
　　原理 用还原剂在高温下把铁从铁矿石中还原出来 用氧化剂在高温下把生铁中的杂质氧化除去
　　设备 高炉 氧气顶吹转炉
　　化学
　　反应
　　还原剂生成(炉腹)
　　CO2+O2  CO2   CO2 +C  2CO
　　铁的还原(炉身)
　　Fe2O3+3CO2    2Fe+3CO
　　炉渣形成(炉腰)
　　CaCO3 CaO+CO2↑    
　　CaO+SiO2   CaSiO3 碳被氧化 C+O2   CO
　　铁被氧化  2Fe+O2   2FeO
　　脱碳  FeO+C   CO+Fe
　　脱硫  FeS+CaO    FeO+CaS
　　脱氧   2FeO+Si   2Fe+SiO2
　　产品 生铁；含有较多的碳及硫、磷、硅等 钢；含碳量0.03～2%，留有部分硅锰
　　尾气 高炉煤气（CO、CO2、N2等） 棕色烟气（Fe2O3尘粒及CO）
　　⑴炼铁中，为什么不用焦炭直接还原氧化铁？
　　碳有还原性，在高温条件下，能把铁从它的氧化物中还原出来。
　　Fe2O3+3C   2Fe+3CO   但是，焦炭是固体，与氧化铁的表面接触很有限，很难充分发生反应，而一氧化碳是气体，能与氧化铁充分接