PLAN第5章金屬的冶煉和利用復(fù)習(xí)報告人：xxx01金屬基本性質(zhì)物理性質(zhì)概述良好導(dǎo)電性金屬具有良好的導(dǎo)電性，這是其重要物理性質(zhì)之一。例如銀、銅等，常被用于制作電線電纜，能高效傳輸電能，在電氣工業(yè)中應(yīng)用廣泛。優(yōu)異導(dǎo)熱性金屬的優(yōu)異導(dǎo)熱性使其在很多領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。像鐵、鋁常用于制作炊具，能快速傳遞熱量，均勻加熱食物，滿足烹飪需求。高延展性高延展性是金屬的顯著特性，可被拉成細絲或壓成薄片。如黃金能制成極薄的金箔，用于裝飾；銅可拉成銅絲，用于電子設(shè)備。金屬光澤強金屬光澤強是其外觀特征，多數(shù)金屬呈銀白色。銅呈紫紅色，金呈黃色，常被用于制作裝飾品和藝術(shù)品，增添美觀和價值。與氧反應(yīng)金屬與氧反應(yīng)是常見化學(xué)性質(zhì)，不同金屬反應(yīng)條件和劇烈程度不同。如鎂在空氣中點燃劇烈燃燒，鋁常溫下緩慢氧化形成保護膜，鐵在潮濕空氣中易生銹?；瘜W(xué)性質(zhì)解析與酸反應(yīng)金屬與酸反應(yīng)可產(chǎn)生氫氣等物質(zhì)?；顫娊饘偃玟\、鐵與稀硫酸或鹽酸反應(yīng)較快，可用于實驗室制取氫氣，體現(xiàn)金屬的化學(xué)活潑性。置換反應(yīng)置換反應(yīng)中，較活潑金屬能將較不活潑金屬從其化合物溶液中置換出來。如鐵與硫酸銅溶液反應(yīng)，鐵表面析出銅，溶液顏色改變，可用于金屬的提取和精煉。氧化還原性金屬具有氧化還原性，在化學(xué)反應(yīng)中金屬常失去電子被氧化，表現(xiàn)出還原性。如一氧化碳還原氧化鐵，鐵元素從+3價被還原為0價，金屬得到冶煉。金屬活動性順序順序表記憶金屬活動性順序表是化學(xué)學(xué)習(xí)的重要工具，記憶時可采用口訣法，如“鉀鈣鈉鎂鋁，鋅鐵錫鉛氫，銅汞銀鉑金”。還可結(jié)合實驗現(xiàn)象輔助記憶各金屬的活動性強弱。應(yīng)用實例金屬活動性順序在實際中有諸多應(yīng)用，如判斷金屬與酸、鹽溶液能否反應(yīng)，在濕法冶金中，利用活潑金屬置換不活潑金屬，還能解釋金屬腐蝕的難易程度等。實驗驗證可通過多種實驗驗證金屬活動性順序，如將不同金屬放入相同酸溶液中，觀察反應(yīng)劇烈程度；或進行金屬與鹽溶液的置換反應(yīng)，根據(jù)現(xiàn)象判斷活動性強弱，實驗操作要規(guī)范。常見錯誤在運用金屬活動性順序時，常見錯誤有混淆金屬與酸、鹽反應(yīng)的條件，忽略反應(yīng)的先后順序，對特殊金屬的活動性判斷不準(zhǔn)確等，要注意避免。合金定義合金是在金屬中加熱熔合某些金屬或非金屬，制得的具有金屬特性的混合物。它并非簡單混合，而是在一定條件下形成具有獨特性能的新物質(zhì)。合金特性介紹性能優(yōu)勢合金相比純金屬有諸多性能優(yōu)勢，如硬度更大，能承受更大壓力；抗腐蝕性更強，延長使用壽命；熔點更低，便于加工成型，滿足不同工業(yè)需求。常見類型常見合金類型多樣，如鐵合金有生鐵和鋼，鋁合金質(zhì)輕且強度高，銅合金如黃銅、青銅，還有鈦合金，具有良好的生物相容性和耐腐蝕性。應(yīng)用場景合金在各領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，在建筑上用于鋼結(jié)構(gòu)，增強建筑穩(wěn)定性；汽車工業(yè)減輕車身重量；航空航天中滿足飛行器對材料性能的高要求；日常裝飾更美觀耐用。02金屬冶煉方法冶煉原理基礎(chǔ)還原反應(yīng)還原反應(yīng)是金屬冶煉的核心原理，它通過還原劑奪取金屬氧化物中的氧，將金屬從其化合物中還原出來。常見的還原劑有碳、氫氣和鋁等。礦石處理礦石處理是金屬冶煉的重要環(huán)節(jié)，包括礦石的選礦、破碎、磨礦等步驟，以提高礦石的品位和純度，為后續(xù)的冶煉提供優(yōu)質(zhì)原料。能量需求金屬冶煉過程需要消耗大量的能量，如煤炭、電力等。合理選擇能源、優(yōu)化冶煉工藝和加強余熱回收利用，可有效降低能耗和成本。環(huán)?？剂吭诮饘僖睙捴校h(huán)保問題至關(guān)重要。冶煉過程會產(chǎn)生廢氣、廢渣和廢水等污染物，需采用先進的環(huán)保技術(shù)和設(shè)備，減少污染物排放，實現(xiàn)綠色冶煉。碳還原法碳還原法是一種常用的金屬冶煉方法，利用碳的還原性將金屬從其氧化物中還原出來。該方法成本低，但會產(chǎn)生二氧化碳等溫室氣體。還原法冶煉氫氣還原氫氣還原法是利用氫氣的還原性來冶煉金屬，具有還原效果好、產(chǎn)物純度高的優(yōu)點，但氫氣的制取和儲存成本較高。鋁熱法鋁熱法是利用鋁的還原性和鋁熱反應(yīng)放出的大量熱來冶煉難熔金屬。該方法適用于冶煉高熔點金屬，但成本相對較高。實例分析通過具體實例分析，如鐵的冶煉、銅的精煉等，深入了解各種冶煉方法的原理、工藝和操作要點，以及實際應(yīng)用中的注意事項。電解法冶煉電解原理電解法是冶煉金屬的主要方法，是強有力的氧化還原手段。通直流電使電解質(zhì)中陰陽離子分別在陰陽極發(fā)生氧化還原反應(yīng)，從而制取金屬。鋁電解鋁的電解是通過電解熔融狀態(tài)的氧化鋁來制取金屬鋁，陽極發(fā)生氧離子失電子生成氧氣的反應(yīng)，陰極發(fā)生鋁離子得電子生成鋁的反應(yīng)，還需冰晶石作助熔劑。銅精煉銅精煉是利用電解原理，將粗銅作陽極，純銅作陰極，含銅離子的溶液作電解液，通過通電使陽極粗銅溶解，陰極析出純銅，除去雜質(zhì)。能耗控制在金屬電解冶煉過程中，能耗控制至關(guān)重要?？赏ㄟ^優(yōu)化電解設(shè)備、改進工藝參數(shù)、采用節(jié)能技術(shù)等措施，降低能耗，提高能源利用效率。生物冶煉生物冶煉是利用微生物的代謝作用，將礦石中的金屬溶解出來。具有成本低、環(huán)境友好等優(yōu)點，適用于低品位礦石的處理，能有效提高資源利用率。其他冶煉技術(shù)濕法冶金濕法冶金是用溶劑浸出礦石中的金屬，再通過化學(xué)方法從溶液中提取金屬。可處理復(fù)雜礦石，減少環(huán)境污染，在銅、鋅等金屬冶煉中應(yīng)用廣泛。真空冶煉真空冶煉是在真空環(huán)境下進行金屬冶煉，能避免金屬與空氣中的雜質(zhì)反應(yīng)，提高金屬純度，常用于冶煉高純度、易氧化的金屬，保證產(chǎn)品質(zhì)量。創(chuàng)新趨勢金屬冶煉的創(chuàng)新趨勢包括開發(fā)新型冶煉技術(shù)、提高能源利用效率、加強環(huán)保措施、拓展金屬應(yīng)用領(lǐng)域等，以滿足可持續(xù)發(fā)展的需求。03金屬利用領(lǐng)域工業(yè)應(yīng)用機械制造機械制造中金屬應(yīng)用廣泛，鋼材用于制造機床、模具等，其高強度保證機械的耐用性；鋁合金用于航空機械，憑借輕質(zhì)優(yōu)勢降低能耗，提升機械性能。汽車工業(yè)汽車工業(yè)大量使用金屬，鋼鐵構(gòu)成汽車骨架，保證安全性；鋁及鋁合金用于發(fā)動機、車身等，減輕重量，提高燃油效率，提升汽車整體性能。化工設(shè)備化工設(shè)備常使用金屬材料，不銹鋼因耐腐蝕用于儲存和運輸化學(xué)物質(zhì)；鈦合金用于高溫、高壓環(huán)境，保證設(shè)備在惡劣化工條件下穩(wěn)定運行。能源領(lǐng)域能源領(lǐng)域金屬不可或缺，銅用于電力傳輸，其良好導(dǎo)電性減少能量損耗；鎳用于電池制造，提高電池性能，推動新能源領(lǐng)域的發(fā)展。廚具用品廚具用品多由金屬制成，不銹鋼廚具美觀耐用、易清潔；鐵鍋能補充人體所需鐵元素，且導(dǎo)熱均勻，為烹飪帶來便利。日常生活電子器件電子器件依賴金屬材料，金、銀用于電路連接，導(dǎo)電性佳；銅用于制造電路板，保證電子信號穩(wěn)定傳輸，推動電子科技進步。裝飾材料裝飾材料中金屬增添美感，鋁合金門窗美觀大方、耐腐蝕；黃金飾品彰顯高貴，為室內(nèi)外裝飾增添奢華氛圍。貨幣制造貨幣制造選用金屬，金銀等貴金屬歷史上常作為貨幣，價值穩(wěn)定；現(xiàn)代硬幣多使用銅合金，耐磨且成本適中，保證貨幣流通。建筑與交通鋼結(jié)構(gòu)在建筑與交通領(lǐng)域，鋼結(jié)構(gòu)憑借其高強度、良好的韌性和可焊性等優(yōu)勢得到廣泛應(yīng)用。大型場館、工業(yè)廠房等多采用鋼結(jié)構(gòu)，能有效承載荷載，且施工速度快。橋梁應(yīng)用金屬在橋梁建設(shè)中至關(guān)重要。無論是斜拉橋、懸索橋，還是梁式橋，金屬材料為橋梁提供了穩(wěn)固的支撐。如蘇通大橋，大量使用金屬結(jié)構(gòu)確保了其跨徑和穩(wěn)定性。航空航天航空航天對金屬材料要求極高。金屬的輕質(zhì)、高強度特性使其成為制造飛機、航天器的理想選擇。鋁合金、鈦合金等廣泛應(yīng)用，保障了飛行安全與性能。軌道交通軌道交通的鐵軌、列車車體等都離不開金屬。金屬的耐磨性和抗壓性保證了鐵軌的長期使用，而車體用金屬材料則兼顧了強度與輕量化，提升運行效率。半導(dǎo)體在高科技領(lǐng)域，金屬是半導(dǎo)體制造的關(guān)鍵材料。銅、鋁等金屬用于制作電路連線，其良好的導(dǎo)電性確保了信號快速傳輸，推動了電子設(shè)備小型化與高性能化。高科技應(yīng)用電池材料電池材料中廣泛使用金屬元素。鋰、鈷、鎳等金屬在鋰電池中發(fā)揮重要作用，決定了電池的容量、充放電性能等，為電子設(shè)備和電動汽車提供動力。醫(yī)療設(shè)備金屬在醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。不銹鋼、鈦合金等金屬用于制造醫(yī)療器械和植入物。它們具有良好的生物相容性和耐腐蝕性，保障了醫(yī)療安全與有效性。未來趨勢未來，金屬在各領(lǐng)域的應(yīng)用將不斷創(chuàng)新。高性能、多功能金屬材料的研發(fā)，如智能金屬、納米金屬等，將推動科技進步，為人類生活和社會發(fā)展帶來新變革。04常見金屬示例鐵與鋼鐵冶煉鐵冶煉主要是將鐵礦石還原成鐵。常見方法是在高爐中用焦炭作還原劑，將鐵礦石中的鐵氧化物還原。此過程需高溫，還涉及造渣等步驟，以除去雜質(zhì)。鋼分類鋼可按化學(xué)成分分為碳素鋼和合金鋼。碳素鋼又分低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼；合金鋼則是加入了鉻、鎳等元素，不同類型鋼性能有差異，用途也不同。性能特點鐵和鋼具有高強度、良好的韌性和可塑性。不同含碳量的鋼性能有別，低碳鋼韌性好，高碳鋼硬度高，能滿足建筑、機械制造等不同領(lǐng)域需求。應(yīng)用實例鐵和鋼在建筑中用于構(gòu)建高樓大廈的骨架；汽車工業(yè)中制造車身、發(fā)動機等；機械制造里制作各種零部件，是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)材料。銅提取銅提取可從銅礦石開始，常見方法有火法煉銅和濕法煉銅?；鸱掋~通過熔煉、吹煉等步驟得到粗銅，再精煉；濕法煉銅則利用化學(xué)反應(yīng)使銅離子進入溶液后提取。銅及其合金黃銅應(yīng)用黃銅是銅鋅合金，具有良好的塑性和耐腐蝕性。常用于制造閥門、水管等工業(yè)零件，也用于制作樂器、飾品等，因其外觀美觀且加工性能好。青銅特性青銅是銅與錫等的合金，硬度較高，耐磨且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。有良好的鑄造性能，在古代用于制作兵器、禮器，現(xiàn)代也用于機械零件等。電線用途銅電線因銅具有優(yōu)良的導(dǎo)電性，廣泛用于電力傳輸和電氣設(shè)備連接。能有效降低電能損耗，保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行，是電氣領(lǐng)域不可或缺的材料。鋁及其應(yīng)用電解制鋁電解制鋁通常以氧化鋁為原料，在熔融狀態(tài)下通過電解反應(yīng)將其還原為鋁單質(zhì)。該過程需在高溫且加入助熔劑的條件下進行，能耗較大但產(chǎn)量可觀。輕質(zhì)優(yōu)勢鋁具有顯著的輕質(zhì)優(yōu)勢，其密度較小，使得鋁制品在保證一定強度的同時重量更輕。這一特性使其在眾多領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景，能有效降低整體重量。包裝材料鋁因其良好的延展性和抗腐蝕性，成為常用的包裝材料。它能制成鋁箔用于食品、飲料包裝，既能保護內(nèi)容物，又能延長保質(zhì)期，且美觀實用。航空部件在航空領(lǐng)域，鋁憑借輕質(zhì)、高強度等特點，被大量用于制造航空部件。其能減輕飛機自重，提高飛行性能和燃油效率，保障飛行安全與經(jīng)濟性。金冶煉金冶煉一般采用多種方法，如重選法、浮選法等富集金礦，再通過化學(xué)方法提純。過程復(fù)雜且對技術(shù)要求高，以獲得高純度的黃金。貴金屬簡介銀應(yīng)用銀具有良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，廣泛應(yīng)用于電子、電氣等行業(yè)。此外，在攝影、醫(yī)療等領(lǐng)域也有重要用途，是一種多功能的金屬。鉑催化劑鉑作為催化劑，具有高活性和穩(wěn)定性，在化工、汽車尾氣處理等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。能加速化學(xué)反應(yīng)速率，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。珠寶領(lǐng)域金、銀、鉑等貴金屬因美麗的色澤和稀缺性，在珠寶領(lǐng)域備受青睞。被加工成各種精美飾品，不僅具有裝飾作用，還具有一定的收藏價值。05金屬腐蝕與防護腐蝕原因化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕是金屬與周圍介質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的破壞。金屬在干燥氣體或非電解質(zhì)溶液中，與其中的氧化性物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，使金屬表面逐漸被侵蝕。電化學(xué)電化學(xué)腐蝕是金屬在電解質(zhì)溶液中，因形成原電池而發(fā)生的腐蝕。金屬作為陽極失去電子被氧化，在潮濕空氣、土壤或電解質(zhì)溶液中，電化學(xué)腐蝕更為常見且危害較大。環(huán)境影響環(huán)境對金屬腐蝕影響顯著。濕度、溫度、酸堿度、氣體成分等因素都會加速或減緩金屬腐蝕。如在潮濕且含酸性氣體的環(huán)境中，金屬腐蝕速度會加快。案例解析以鐵橋為例，在酸雨地區(qū)，鐵橋的鋼鐵結(jié)構(gòu)易受化學(xué)和電化學(xué)腐蝕。橋體表面生銹、剝落，降低了橋梁的強度和使用壽命，維護成本大幅增加。涂層保護涂層保護是在金屬表面涂覆油漆、塑料、搪瓷等涂層，隔絕金屬與外界環(huán)境的接觸。涂層能有效阻止氧氣、水分和腐蝕性物質(zhì)的侵蝕，延長金屬使用壽命。防護方法合金化合金化是向金屬中加入其他元素形成合金，改變金屬的組織結(jié)構(gòu)和性能，提高金屬的耐腐蝕能力。如不銹鋼中加入鉻、鎳等元素，增強了其抗腐蝕性能。陰極保護陰極保護通過外加電流或犧牲陽極，使金屬成為陰極而得到保護。犧牲陽極法是將活潑金屬與被保護金屬相連，活潑金屬優(yōu)先腐蝕，保護了主體金屬。設(shè)計優(yōu)化設(shè)計優(yōu)化是在金屬制品設(shè)計階段，考慮避免積水、縫隙等易腐蝕結(jié)構(gòu)。合理的設(shè)計能減少金屬與腐蝕性介質(zhì)的接觸，降低腐蝕發(fā)生的概率。電化學(xué)防護犧牲陽極犧牲陽極是電化學(xué)防護的重要方法，通過連接更活潑金屬作為陽極，使被保護金屬成為陰極，從而減緩腐蝕，如船舶上常用鋅塊保護船體。外加電流外加電流防護法是給被保護金屬施加直流電源負極，輔助陽極接正極，形成電流，抑制金屬腐蝕，常用于地下管道等大型設(shè)施。實驗演示實驗演示能直觀展示電化學(xué)防護原理，可通過構(gòu)建原電池模型，對比有犧牲陽極和無防護措施的金屬腐蝕情況，增強學(xué)生理解。工業(yè)應(yīng)用工業(yè)中，犧牲陽極和外加電流防護廣泛用于海洋平臺、橋梁、管道等，能有效延長金屬結(jié)構(gòu)使用壽命，降低維護成本。橋梁防銹橋梁防銹至關(guān)重要，可采用涂層保護、犧牲陽極等方法，防止鋼鐵結(jié)構(gòu)受環(huán)境侵蝕，保障橋梁的安全性和耐久性。實際案例管道保護管道保護可結(jié)合涂層和電化學(xué)防護，根據(jù)不同環(huán)境選擇合適方法，確保輸送介質(zhì)安全，減少泄漏等事故發(fā)生。汽車防蝕汽車防蝕可從設(shè)計、材料、工藝等多方面入手，如使用耐腐蝕鋼材、電泳涂裝、犧牲陽極等，提高汽車的使用壽命和美觀度。成本效益在金屬腐蝕防護中，需綜合考慮成本效益，選擇合適防護方法，在保證防護效果的同時，降低經(jīng)濟投入，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。06復(fù)習(xí)與精練知識點串講性質(zhì)回顧回顧金屬性質(zhì)，包含物理上的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、延展性和金屬光澤，化學(xué)上與氧、酸反應(yīng)及置換反應(yīng)，還有金屬活動性順序和合金特性等知識。冶煉總結(jié)總結(jié)金屬冶煉方法，如碳、氫氣、鋁熱法等還原法，電解法，以及生物、濕法、真空等其他技術(shù)，明確原理、適用范圍與優(yōu)缺點。利用要點強調(diào)金屬在工業(yè)、生活、建筑交通和高科技等領(lǐng)域的應(yīng)用要點，像機械制造、廚具、鋼結(jié)構(gòu)、半導(dǎo)體等，體現(xiàn)其重要價值。防護重點突出金屬防護重點，涵蓋化學(xué)和電化學(xué)腐蝕原因，以及涂層、合金化、陰極保護和設(shè)計優(yōu)化等防護方法與電化學(xué)防護措施。冶煉計算講解冶煉計算，涉及根據(jù)化學(xué)方程式計算原料用