人教版高中化学必修一第3章第3节《用途广泛的金属材料》第2课时教案Word文档下载推荐.docx

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课时安排

1课时

教学过程

导入新课

上节课我们复习了镁、铝及其化合物的性质，本节课将继续复习铁及铁的化合物的性质。

推进新课

[板书]三、铁及铁的化合物

1.铁是较活泼的金属，具有金属的通性，可以和氧气及其他非金属、水蒸气、酸、某些盐反应。

练习：

写出铁与氧气、水蒸气、盐、酸、CuSO4溶液反应的化学反应方程式。

2.铁的化合物

Fe2+和Fe3+的性质

填写下列表格（浅色处留空白由学生填写）

学生讨论填写：

3.铁化合物和亚铁化合物间的相互转化

师：

铁的盐类有亚铁盐（溶液常显浅绿色）和铁盐（溶液常显黄色）。

Fe3+有一定的氧化性，在某些还原剂作用下，可以被还原成Fe2+；

Fe2+有一定的还原性，在某些氧化剂作用下，可以被氧化成Fe3+。

FeCl3被还原：

2FeCl3+2HI====2FeCl2+I2+2HCl

2FeCl3+H2S====2FeCl2+S↓+2HCl

2FeCl3+Cu====2FeCl2+CuCl2

FeCl2被氧化:

2Fe2++Cl2====2Fe3++2Cl－

4Fe2++O2+4H+====4Fe3++2H2O

4.铁的氢氧化物

氢氧化亚铁和氢氧化铁都是不溶于水的碱，它们可用相应的可溶性的盐分别跟碱溶液反应而制得。

反应的离子方程式：

Fe2++2OH－====Fe（OH）2↓，Fe3++3OH－====Fe（OH）3↓

氢氧化亚铁在空气里很快被氧化，由开始析出的白色胶状沉淀，迅速变成灰绿色，最后变成红褐色的Fe（OH）3，化学方程式：

4Fe（OH）2+2H2O+O2====4Fe（OH）3

Fe3+的检验

利用无色的SCN―跟Fe3+反应，生成血红色的络离子。

离子方程式为Fe3++SCN-====［Fe（SCN）］2+

［例题剖析］

（例1）提示：

某些金属氧化物跟熔融烧碱反应可生成盐。

根据以下化学反应框图填空：

（1）单质F是__________________。

（2）写出由E生成G的离子反应方程式______________________。

（3）溶液I中所含金属离子是_____________。

（4）由CE+F若改用浓酸，则不能选用的浓酸是（写化学式）_____________。

分析：

本题考查的知识点：

Fe及其化合物的性质，Al与烧碱的反应，离子方程式的书写，解题时注意到G是红褐色沉淀，可判断出G为Fe（OH）3，由此逆推即可。

粉状单质B能与强碱反应生成单质F，判断B可能为Al，再进行确定其他物质。

答案：

（1）H2

（2）Fe2++2NH3·

H2O====Fe（OH）2↓+2NH+4，4Fe（OH）2+O2+2H2O====4Fe（OH）3（3）Al3+和Na+（4）H2SO4或HNO3

教师精讲：

（例2）将6g纯铁粉加入200mLFe2（SO4）3和CuSO4的混合液中充分反应，得到200mL0.5mol·

L-1FeSO4溶液和5.2g固体沉淀物。

计算：

（1）反应后生成Cu多少克？

（2）加入铁粉前，Fe2（SO4）3溶液的浓度。

本题考查的知识点是Fe3+、Cu2+分别与Fe的反应，浓度的计算，化学方程式的计算。

由题意可知，反应后有5.2g固体沉淀，不外乎是Fe、Cu或其混合物，说明Fe2（SO4）3全部参加反应，且有Cu析出。

设Fe2（SO4）3的物质的量为x、析出Cu的物质的量为y。

2Fe3++Fe====3Fe2+Fe+Cu2+====Fe2++Cu

2xx3xyyyy

所以：

c〔Fe2（SO4）3〕=

=0.1mol·

L-1

m（Cu）=64g·

mol-1×

0.04mol=2.56g

反应后生成Cu2.56g，加入铁粉前，Fe2（SO4）3溶液的浓度为0.1mol·

L-1。

板书设计

备课资料

（一）钛

中国钛工业的现状及未来

1.发展史

钛元素发现于1789年，1908年挪威和美国开始用硫酸法生产钛白，1910年在实验室中第一次用钠法制得海绵钛，1948年美国杜邦公司才用镁法成吨生产海绵钛——这标志着海绵钛即钛工业化生产的开始。

中国钛工业起步于20世纪50年代。

1954年北京有色金属研究总院开始进行海绵钛制备工艺研究，1956年国家把钛当作战略金属列入了12年发展规划，1958年在抚顺铝厂实现了海绵钛工业试验，成立了中国第一个海绵钛生产车间，同时在沈阳有色金属加工厂成立了中国第一个钛加工材生产试验车间。

20世纪60~70年代，在国家的统一规划下，先后建设了以遵义钛厂为代表的10余家海绵钛生产单位，建设了以宝鸡有色金属加工厂为代表的数家钛材加工单位，同时也形成了以北京有色金属研究总院为代表的科研力量，成为继美国、前苏联和日本之后的第四个具有完整钛工业体系的国家。

1980年前后，我国海绵钛产量达到2800吨，然而由于当时大多数人对钛金属认识不足，钛材的高价格也限制了钛的应用，钛加工材的产量仅200吨左右，我国钛工业陷入困境。

在这种情况下，由当时国务院副总理方毅同志倡导，朱镕基和袁宝华同志支持，于1982年7月成立了跨部委的全国钛应用推广领导小组，专门协调钛工业的发展事宜，促成了20世纪80年代至90年代初期我国海绵钛和钛加工材产销两旺、钛工业快速平稳发展的良好局面。

综上所述，我国钛工业大致经历了三个发展期：

即20世纪50年代的开创期，60~70年代的建设期和80~90年代的初步发展期。

在新世纪，得益于国民经济的持续、快速发展，我国钛工业也进入了一个快速成长期。

2.规模及布局

（1）海绵钛的产能及产量

截止到2003年底，我国海绵钛的年产能为4000吨，其中遵义钛厂3000吨，抚顺钛厂1000吨。

由于近年来我国持续发展的国民经济对钛材的需求旺盛，上述两厂均能满负荷生产，2003年的总产量也是4000余吨。

（2）钛加工材的产能及产量

钛加工的产能主要决定于钛锭的生产能力。

2003年底，我国约有60台真空自耗电弧炉用于钛锭的生产。

其中宝鸡有色金属加工厂有10吨炉、6吨炉各一台，3吨炉、1吨炉各两台，形成了年产6000吨钛锭的生产能力。

上海五钢特冶公司有15吨炉、10吨炉、5吨炉各一台，小炉子两台，大体形成了年产5000吨钛锭的能力。

沈阳有色金属加工厂有5台1.5吨以下真空自耗电弧炉，具有年产600吨钛锭的能力；

这三家共有11600吨钛锭的年产能。

其余44台大多为500～1000kg级的真空自耗电弧炉，平均以每台200t/a的产能计，可形成8800t/a的产能。

这样，我国基本具有了20000t/a的钛锭生产能力。

以70%可转化成钛材计，基本具有了14000t/a的生产能力。

据初步统计，2003年我国实际生产钛材约6000吨，占世界总产量的10%左右。

（3）钛设备加工

近年来，我国化工、冶金、电力、真空制盐、生物制药等领域对钛质设备的需求旺盛。

2002年、2003年都以30%以上的速度增加。

2003年，估计有20家左右钛设备制造企业的产值在千万元以上，其中南京宝色钛业公司的钛设备生产产值达到1.7个亿，比去年增加约40%，宝鸡有色金属加工厂的产值也近亿元。

（4）产业布局

目前，我国钛加工及其制造业在地理上大体上存在三个比较集中的区域。

以宝鸡为中心的西北地区。

这个地区以宝鸡有色金属加工厂及其控股的宝鸡钛业有限股份公司为龙头，形成了我国专业化程度最高、加工设备最系统化、产品规格最多的钛加工及其制造业基地。

以沈阳有色金属加工厂、抚顺特钢板材有限责任公司、沈阳东方钛业有限公司等单位为主形成了东北钛加工及设备制造集团，该地区中小企业多，钛设备制造颇为活跃。

以宝钢集团上海五钢有限公司、南京宝色钛业公司、张家港市宏大钢管厂等单位为主形成了长江三角洲钛加工及其设备制造集团。

该集团便捷的市场、开放的理念是其优势，很具发展潜力。

（二）钠

金属钠有相当大的一部分用于制造一种抗爆剂——四乙基铅，它能降低汽油的爆震性，减少在汽油发动机中使用汽油时发生的噪音。

四乙基铅通常是使氯乙烷跟金属钠和铅的合金（钠铅齐）反应而制成的。

4C2H5Cl＋4Na＋Pb====（C2H5）4Pb＋4NaCl

金属钠能从钛、锆、铌、钽等金属元素的化合物中把它们置换出来。

例如：

铌和钽通常是共生在某一种矿物内，一般是先分离它们的氟化物，然后再用金属钠置换出铌和钽。

NbF5＋5Na====Nb＋5NaF

TaF5＋5Na====Ta＋5NaF

钠还用于制造过氧化钠等化合物。

钠和钾组成的合金在常温时是液体，用于快中子增殖反应堆作热交换流体。

下面列出几种钠钾合金的熔点。

钠钾熔点

钠

钾

熔点/℃

20％

80％

-10

22％

78％

-11

24％

76％

-3.5

40％

60％

5

高压钠灯现在已大量应用于道路和广场的照明。

由于它不降低照度水平而又能减少能源消耗，所以有取代高压汞灯的趋势。

早在1950年就在实验室中解决了钠蒸气的气体放电发光问题，但由于需要解决在高温高压下钠蒸气有很强的腐蚀性的问题，直到1965年才制出了第一只高压钠灯。

高压钠灯虽问世较晚，但发展很快。

钠灯也可用于洗相的暗室，因为这种黄光不会使相纸曝光。

碱金属的氢化物

碱金属跟卤素起反应，生成碱金属的卤化物，它们都是离子化合物。

在反应中，碱金属的原子失去1个电子，卤素的原子得到1个电子，形成最外层为8个电子的稳定结构。

我们知道，像氦原子那样最外电子层是K层，只要有2个电子，就形成了稳定结构。

那么，由此可以推理，K层只有1个电子的氢原子，是否也可以因得到1个电子而形成最外电子层的稳定结构呢？

事实正是如此，当碱金属跟氢气发生反应时，就生成碱金属的氢化物，它们都是离子化合物，其中氢以阴离子H-的形式存在，氢显-1价。

它们的结构可以用电子式表示如下：

电子式Li+[∶H]-Na+[∶H]-K+[∶H]-Rb+[∶H]-Cs+[∶H]-

LiHNaHKHRbHCsH

氢化物中的氢跟卤化物中的卤素，在原子结构上有一些相似的地方，因为它们都得到1个电子而形成阴离子。

由此也可以说，氢元素在一定程度上有着类似卤素的性质。

当然，氢没有卤素那样活泼，它接受电子的能力也比卤素弱，因此成为阴离子的倾向也比较弱。

在这里，试比较氢和卤素中的溴在接受电子以后的能量变化。

从Br2变成Br-是放热的，从H2变成H-是吸热的，所以只有很活泼的金属，如碱金属和碱土金属才能跟氢生成离子型的氢化物，如NaH、CaH2等。

碱金属的氢化物是强还原剂，用于有机合成，制备碱金属的硼氢化物（如NaBH4）、铝氢化物（如NaAlH4）等。

钢制品的除锈可以用氢化钠，即把钢制品浸在NaH的质量分数为2％的熔融NaOH槽中，铁锈因被还原为铁而除去。

LiH是一种氢气发生剂，用于军事上或其他需要氢气的场合。

LiH＋H2O====LiOH＋H2↑

碱金属氢化物的制法通常是使碱金属跟氢气直接反应。

氢化锂是由熔融的锂跟氢气直接反应而生成的。

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