人教版高中化学选修二3.2《金属材料》word教案

金属资料
一、教材解析和建议
社会生产力的发展在必然程度上取决于所采用的资料，其中，金属资料的使用对人类社会发展的影响就是一个典型例子。

依照元素周期表，金属元素的种类远远高出非金属元素，不同样金属元素的单质及其合金（如铁及其合金）可以供应生产、生活所需要的多种性能的资料。

除了少许金属外，在自然界中金属元素大多以化合物形式存在，这是由于金属元素的爽朗性决定的。

获得金属资料的问题主要包括两个方面，一是资源的分布、勘探和开发，二是开发的成本。

金属资源在使用过程中，呈分其他趋势，使得回收与提炼的成本越来越高，因此，要从矿石中获得某种金属，使呈化合态形式的金属元素转变为游离态单质，经常要经过复杂的化学过程，需要耗资大量的能量，因此，冶金工业是一个高能耗的工业，此间所产生的矿渣、炉气、粉尘以及生产噪音等又使得它们成为潜藏的污染源。

授课建议以下：
1.对于学生来说，金属化学冶炼的基根源理就是氧化还原反应，这是最基本的
核心看法。

为了实现金属由化合物还原为单质这一过程，应该依照金属的活动性
不同样，采用不同样的还原剂或还原手段，这是金属化学冶炼的基根源理。

比方，一般的高温碳还原法可用于冶炼中等爽朗的金属（如铁、锌、锡等），置换反应不但可用于冶炼铜、银，还可用于提炼稀土金属；电解法是当先人类生产中掌握和使用的一种最强的氧化还原手段，可以用于冶炼爽朗金属（如钠、钾、铝、镁等）。

抓住这些基本看法和原理，学生对如何获得和使用金属资料就从化学角度有了一个基本的掌握。

2.教科书中，仅以钢铁和铝的冶炼为例介绍了金属化学冶炼原理和过程。

对于
钢铁冶炼（火法冶炼），重点在于揭穿生铁冶炼与炼钢原理的差异，指出作为合金的钢铁资料在冶炼方法、使用性能等方面比生铁有哪些特点和优势；对于铝的冶炼（湿法冶金和电冶金的结合），则可以经过显现铝的生产流程，重点谈论其中的
化学反应原理，即氧化铝和氢氧化铝的两性以及电解氧化铝的反应。

3.金属的腐化和防范是金属资料使用中的一个不容忽视的问题，其中自觉进行
的原电池反应是金属腐化的主要原因，揭穿金属腐化的本质，即金属与其接触的
其他物质在必然条件下发生氧化还原反应而碰到损害，由此帮助学生归纳和理解金属防腐的思路和方法。

再经过一些详尽实例，引导同学解析和谈论防范金属腐化的原理和方法。

需要指出的是，金属防腐方法的选择不但是一科学问题，也是一技术问题，比方，金属腐化的防范必定考虑其中的经济成本。

同时，教科书中也指出金属腐化可以利用来进行金属资料的加工，从而对人们利用科学技术既可以产生正面影响也可以产生负面影响的认识有进一步的提高。

授课重点：金属冶炼的原理，金属腐化的原理和防腐方法。

授课难点：电解、电镀的原理。

二、活动建议
【实验 3-2 】
（1）电镀时最好使用新铁钉（如使用其他铁制品，应起初把镀件打磨圆滑），
经水洗、 NaOH溶液除油、盐酸冲刷等，尔后用清水洗净后马上进行电镀。

（2）为了能调治电镀过程的电压和电流，建议在电路上串通一个可变电阻和一个电流表。

电镀时建议使用 2 V 电压，调治电流密度在 2 A/dm2~3 A/dm2。

电流密度不宜太大，否则由于金属聚积速率太快，镀层不牢固也不圆滑。

（3）在浓度约为 1 mol/L CuSO 4溶液中，边搅拌边加入浓氨水至溶液全部变为深
蓝色的铜氨溶液。

此时把洗净的新铁钉放入，几秒钟后取出，没有铜析出。

（ 4）在室温下，用上述铜氨溶液做电镀液，通电 10 s （通电时可用玻璃棒轻轻搅拌）。

在铁钉表面可看到光明的紫红色。

三、问题交流
【学与问】
1.赤铁矿反应中，氧化铁为氧化剂，一氧化碳为还原剂。

2.
3.提示：依照反应原理、生产中原料的选择、反应条件的控制、三废的办理和能
量的充分利用等方面考虑生铁冶炼中一些问题。

4.高炉炼铁产生的废气主若是高炉煤气，经除尘后可作为热风炉、加热炉和锅炉
等的燃料。

废渣的主要成分是硅酸钙等，可用作水泥和矿渣磷肥等的生产原料。

由
耐火资料做成的高炉内衬素来处于高温状态，为延长高炉的使用寿命，必定用水在
外面冷却，这时废热主要转变为热水加以利用。

【思虑与交流 1】
1.拜会化学必修 2 第 82 页。

2.以氧化物形式存在的金属矿石可直接用还原剂还原，如生铁的冶炼；以碳酸盐形
式存在的金属矿则可经过煅烧（在缺少空气条件下加热至高温但不使炉料消融）分解
生成金属氧化物或金属，尔后再将金属氧化物还原；以硫化物形式存在的金属矿，由
于低价硫的存在，因此，则先要焙烧（在有空气条件下加热至高温但不使炉
料消融）生成金属氧化物或金属，尔后再将金属氧化物还原。

参照资料：地壳中硅约占 28％，氧约占 47％，铁、铝、钙、钠、钾、镁等金属约占 24％，其他的金属和非金属约占 1％。

金属元素主要以氧化物、碳酸盐和硫化物形式存在，如铝主要以铝土矿（ Al 2O3），铜主要以黄铜矿（ CuFeS2），铁主要以赤铁矿（ Fe2O3）和菱铁矿（ FeCO3），铅主要以方铅矿（ PbS），汞主要以朱砂
（ HgS），锌主要以红锌矿（ ZnO）和闪锌矿（ ZnS）等形式存在。

3.在目前的金属资料生产中，火法冶金所占比率最大，钢铁及大多数有色金属主
要靠这种方法生产。

湿法冶金对于低品位、成分复杂和难选矿的分别提取拥有优越性。

两种方法比较，前者能耗较高、简单造成环境污染，后者设备、工艺简单、原
料的综合回收率高、污染小。

参照资料：我国的湿法冶金技术可追想到北宋时期的胆铜法生产铜，结合我国
矿产资源的特点，特别是在有色金属和稀有金属方面的优势，湿法冶金应该大力发展。

在本质生产中，冶金方法的选择和应用可以是两种或多种方法的结合使用，主
要决定于所使用的原料种类及对产品的要求，也取决于技术经济条件，如工艺技术
指标、设备装置、动力和燃料及试剂价格、市场经济等。

【思虑与交流 2】
此题的目的在于使学生关注身边发生的与化学有关的实事和现象，增强社会责任感。

经过对所列数据的解析，可知质量为 27 g 的铝制饮料罐所含饮料的热能仅为生
产27 g 铝所耗资能量的1/3 000 ，而且回收铝制饮料罐获得铝与从铝土矿制铝对照，前者的能耗仅为后者的 3%～ 5％。

显然，仅从能耗角度即可看出回收铝制品拥有重
要意义，回收金属资源的意义也不仅这样。

【思虑与交流 3】
1.图 3-27 中，汽车的表面涂覆，船体上锌块的阳极保护，不锈钢制餐具。

2.金属腐化的本质在于金属因与接触金属的其他物质在必然条件下发生氧化还原反
应而碰到损害，因此，金属的防范主若是从金属（如正确的选材、阴极保护、阳极保
护、合金化）与接触金属的物质及两者相互反应的条件（如调整介质环境、金
属镀层、涂层、加入缓蚀剂）等方面考虑。

本质中还需要依照详尽情况从多种防范
方法中进行选择。

3.铁桥的保护方法可能是费时、费事的，但同其他方法和措施（如建筑一架新
桥、采用涂覆以外的其他防腐方法）比较起来，可能更加经济和操作方便。