7、钢铁的腐蚀及防腐:
(1)钢铁的腐蚀有化学腐蚀和电化腐蚀。
化学腐蚀:是指钢铁等金属遇周围的物质接触直接发生化学反应而引起的腐蚀。如铁与氯气的反应腐蚀。
电化腐蚀:是指钢铁在表面有电解质的环境下,铁失去电子,钢铁内的碳周围的氧气和水或氢离子得到电子而引起的腐蚀。如是氧气和水得到电子的腐蚀称吸氧腐蚀;而氢离子得电子的腐蚀称析氢腐蚀。我们在生活中常见到得铁锈就是钢铁得吸氧腐蚀得结果。吸氧腐蚀是钢铁电化腐蚀的主要形式。
(2)防腐措施:
①在钢铁表面覆盖保护层;
②在钢铁中加入一定量得铬、镍元素,改变钢铁内部结构;
③在钢铁表面镶嵌比铁活泼得金属如锌;在腐蚀时,锌先失去电子;
④将需要保护得钢铁接在不断有电子输出得电源得负极,使铁不可能失去电子。
铜:
6、铁的冶炼:
原料:铁矿石(提供铁元素)、焦炭(提供热量和还原剂)、空气(提供氧气)、石灰石(除去铁矿石中的二氧化硅杂质)。
设备:高炉。
主要反应:C +
O2
CO2 , C + CO2
2CO (这两个反应是制造还原剂并提供热量),3CO + Fe2O3
2Fe + 3CO2 ,CaCO3
CaO + CO2↑
,CaO + SiO2
CaSiO3.
从高炉中出来的铁含有2-4.5%的C和其他杂质,性能差,需进一步的炼制得到性能较好的钢。高炉的尾气常含有CO有毒气体,常采取净化后循环使用的方法。
5、铁三角:
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②
:用还原剂如H2 、CO等还原FeO或用Mg、Zn、Al等还原Fe2+盐溶液。
③:铁与强氧化剂反应如Cl2、Br2、浓H2SO4
、浓HNO3等。
①
④
④:用还原剂如H2 、CO等还原Fe2O3或用足量Mg、Zn、Al等还原 ② ③
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H2O2、Na2O2、HClO等。
⑥
⑥Fe3+遇某些还原剂的反应如Fe、Cu、SO2、I-、H2S等以及少量的Zn、Mg、Al等。
请同学们书写相应的化学或离子方程式:
4、Fe2+、Fe3+的检验:
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离子 |
Fe2+ |
Fe3+ |
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常见方法 |
①滴加KSCN溶液,无明显变化,再加氯水,溶液变血红色; ②直接观察溶液是浅绿色; ③滴加氢氧化钠溶液,出现沉淀的颜色变化是:白色-灰绿色-红褐色。 |
①直接观察溶液是黄色; ②滴加氢氧化钠溶液,出现红褐色沉淀;③滴加KSCN溶液,有血红色溶液出现。 |
3、铁的氢氧化物
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Fe(OH)2 |
Fe(OH)3 |
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主要性质 |
白色难溶于水的沉淀,不稳定,易被氧化成氢氧化铁,颜色变化为:白色-灰绿色-红褐色。反应式:4Fe(OH)2
+ O2 + 2H2O ==
4Fe(OH)3。因此在制备时常采取措施:除溶液中的氧;加有机溶剂封住液面;胶头滴管要伸入到溶液中。 |
红褐色难溶于水的沉淀,受热易分解。2Fe(OH)3 |
2、铁的氧化物
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FeO |
Fe2O3 |
Fe3O4(Fe2O3·FeO) |
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铁元素的价态 |
+2 |
+3 |
+2、+3 |
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俗称 |
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铁红 |
磁性氧化铁 |
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色态 |
黑色粉末 |
红棕色粉末 |
黑色晶体 |
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类别 |
碱性氧化物 |
碱性氧化物 |
复杂氧化物 |
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水溶性 |
难溶 |
难溶 |
难溶 |
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稳定性 |
不稳定 |
稳定 |
稳定 |
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主要化学性质 |
有一定的还原性易被氧化为三价铁的化合物 |
与酸反应生成三价铁盐 |
化合物中+2的铁有还原性,易被氧化。 |
铁:
1、铁的性质:(1)物理性质:铁是一种可以被磁铁吸引的银白色金属,纯铁的熔点较高(1535℃),防腐能力强。密度7.83g/cm3,是电和热的良导体。但是通常炼制的铁中含有碳等杂质,使铁的熔点降低,防腐能力大大下降。
(2)化学性质:铁是活泼的金属,在自然界中只有化合态形式,如磁铁矿(Fe3O4),赤铁矿(Fe2O3)等。
①与非金属单质反应:3Fe
+ 2O2
Fe3O4(Fe2O3·FeO),2Fe + 3Cl2
2FeCl3,
2Fe + 3Br2
2FeBr3,Fe
+ I2
FeI2
,Fe + S
FeS。
②高温与水蒸气反应:3Fe +
4H2O(g)
Fe3O4 + 4H2↑。
③与酸反应:强氧化性酸:常温下浓硫酸和浓硝酸使铁钝化。加热时,与强氧化性反应,但无氢气放出。
非强氧化性酸:铁与酸反应有氢气放出。
④与某些盐反应:如Fe + CuSO4 == Cu + FeSO4 ,Fe +2 FeCl3 == 3FeCl2等。
6、明矾的净水:化学式:KAl(SO4)2·12H2O,它在水中能电离:KAl(SO4)2 == K+ + Al3+ + 2SO42-。铝离子与水反应,生成氢氧化铝胶体,具有很强的吸附能力,吸附水中的悬浮物,使之沉降已达净水目的。Al3+ + 3H2O == Al(OH)3 (胶体)+ 3H+ 。
知识整理:
①(Al(OH)3)的制备:在氯化铝溶液中加足量氨水。AlCl3 + 3NH3·H2O == Al(OH)3↓+ 3NH4Cl 。
②实验:A、向氯化铝溶液中滴加氢氧化钠溶液,现象是先有沉淀,后溶解。
反应式:先Al3+ + 3OH- == Al(OH)3↓, 后Al3+ + 4OH- == AlO2- + 2H2O。
B、向氢氧化钠溶液中滴加氯化铝溶液,现象是开始无沉淀,后来有沉淀,且不溶解。
反应式:先Al3+ + 4OH- == AlO2- + 2H2O,后Al3+ + 3AlO2- + 6H2O == 4Al(OH)3↓。
③实验:向偏铝酸钠溶液中通二氧化碳,有沉淀出现。CO2 + 3H2O + 2NaAlO2 == 2Al(OH)3↓+ Na2CO3。
④将氯化铝溶液和偏铝酸钠溶液混和有沉淀出现。 Al3+ + 3AlO2- + 6H2O == 4Al(OH)3↓。
⑤实验:A、向偏铝酸钠溶液中滴加稀盐酸,先有沉定,后溶解。
反应的离子方程式:AlO2- + H+ + H2O == Al(OH)3 ,Al(OH)3 + 3H+ == Al3+ + 2H2O 。
B、向稀盐酸中滴加偏铝酸钠溶液,先无沉淀,后有沉淀且不溶解。
反应的离子方程式:AlO2- + 4H+ == Al3+ + 2H2O ,3AlO2- + Al3+ + 6H2O == 4Al(OH)3↓。
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⑥铝三角:
上图中的每根箭头都有一个反应,请同学们试着写好。
5、铝的用途:铝有良好的导电、导热性和延展性,主要用于导线、炊具等,铝的最大用途是制合金,铝合金强度高,密度小,易成型,有较好的耐腐蚀性。迅速风靡建筑业。也是飞机制造业的主要原料。
4、铝的冶炼:铝是地壳中含量最多的金属元素,自然界中主要是以氧化铝的形式存在。工业生产的流程:铝土矿(主要成分是氧化铝)
用氢氧化钠溶解过滤
向滤液中通入二氧化碳酸化,过滤
氢氧化铝
氧化铝
铝。
主要反应:Al2O3
+ 2NaOH ==
2NaAlO2 + H2O ,CO2 + 3H2O + 2NaAlO2
== 2Al(OH)3↓+ Na2CO3
,2Al(OH)3
Al2O3 +3 H2O
,2Al2O3
4Al + 3O2↑。
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