重要的金属元素及其化合物.ppt

引言,已经学习过一些金属的知识，对常见金属的性质和用途有了初步的了解。在现代社会，金属在工农业生产、国防和日常生活中，都起着非常重要的作用，因此，需要进一步学习有关金属的知识。,引 言,第六章 重要的金属元素及其化合物,第一节 金属元素概述,第二节 钠,第三节 铝,第四节 铁,第五节 原电池,节目录,第一节 金属元素概述,1.了解金属的通性2.了解合金的概念,学习目标,金属元素概述,第一节 金属元素概述,金属元素概述,第一节 金属元素概述3,第一节 金属元素概述,在已发现的lOO多种元素中，只有22种非金属元素(包括6种稀有气体元素)，其余90多种都是金属元素，占元素总数的4/5左右。在元素周期表中，从第A族的硼元素至第A的砹元素之间划一条斜线，则周期表的右下角区域(氢除外)都是金属元素。,第一节 金属元素概述4,第一节 金属元素概述,金属的分类,黑色金属和有色金属：,黑色金属通常是指铁、铬、锰及其合金，主要是铁碳合金；有色金属是指除去铁、铬、锰之外的所有金属。,第一节 金属元素概述5,第一节 金属元素概述,在常温下，除汞外，其余都是固体。,一、金属的物理性质,金属都具有晶体结构。金属晶体中包含着中性原子、带有正电荷的金属阳离子和从原子上脱落下来的电子。,金属具有很多共同的物理性质。,这些电子在晶体中自由地移动，所以叫自由电子。依靠流动的自由电子，使金属原子和金属阳离子相互连结在一起而形成金属晶体。,第一节 金属元素概述6,1.金属的颜色和光泽,大多数金属呈银白色，少数金属呈其他颜色。例如，金呈黄色，铜呈紫红色。金属都是不透明的，块状或片状的金属具有金属光泽。,一、金属的物理性质,在粉末状态时，除镁、铝等少数金属仍保持原有的光泽外，一般金属都呈黑色或暗灰色。,第一节 金属元素概述7,第一节 金属元素概述,一般地说，金属具有不同程度的延展性，可以抽成细丝，例如，最细的白金丝直径不过0.2 m；可以压成薄片，例如，最薄的金箔，只有0.1 m 厚。也有少数金属，如锑、铋、锰等，性质较脆，延展性较差。,2.金属的延展性,一、金属的物理性质,金属具有不同程度的延展性,第一节 金属元素概述8,第一节 金属元素概述,一、金属的物理性质,大多数金属具有良好的导电性和导热性。导电性好的金属导热性也好。常见的几种金属按照导电和导热能力由大到小排列如下：银、铜、金、铝、锌、铁、铂、锡、铅,3.金属的导电性和导热性,在电场中，金属晶体中的自由电子由原来的不规则运动变成定向流动而形成电流，显示导电性。在金属受热时，自由电子通过运动将能量传递到整块金属。因此导电性和导热性都与自由电子的运动有关。,因为金、银比较贵重，所以，一般的电线都是用铜和铝制的。,第一节 金属元素概述9,第一节 金属元素概述,大多数金属密度、硬度较大，熔点较高。但不同金属差别也较大。几种金属的密度、硬度和熔点如下：,4.金属的密度、硬度和熔点,一、金属的物理性质,第一节 金属元素概述10,第一节 金属元素概述,多数金属元素在发生化学反应时，较容易失去电子。所以，金属最主要的共同化学性质是都易失去电子变成金属阳离子而表现出还原性。由于金属失去电子的难易程度不同，所以各种金属还原性的强弱也不同，化学活动性差别也较大。,二、金属的化学性质,金属性是指金属原子失去电子形成阳离子的性质。,第一节 金属元素概述11,第一节 金属元素概述,二、金属的化学性质,金属活动性由强到弱的顺序为：,K Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb(H)Cu Hg Ag Pt Au,活动性强的金属可以置换活动性弱的金属。,氢以上的金属称为活泼金属，可以和酸反应放出氢气。,第一节 金属元素概述12,第一节 金属元素概述,合金是由两种或两种以上的金属(或金属跟非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。例如，生铁和钢都是铁碳合金。黄铜是铜锌合金等。随着科技的发展，工业生产中对材料的性能提出更高的要求，纯金属很难满足这些要求，因此，工业上使用的金属材料几乎都是各种合金。,三、合金,第一节 金属元素概述13,第一节 金属元素概述,三、合金,一般来说，除密度以外，合金的性质并不是它的各组分性质的平均值。,合金的熔点低于组成它的主体金属的熔点。,例如，铝硅合金(含Si 13.5)的熔点为564，比纯铝或硅的熔点都低(硅的熔点是l 410，铝的熔点是660)。,合金的硬度一般比各组分金属的硬度大。,例如，在铜里加1的铍所生成的合金的硬度，比纯铜大7倍。,第一节 金属元素概述14,第一节 金属元素概述,合金的化学性质也与组成它的纯金属有些不同。例如，铁容易与酸反应，如果加入25左右的铬和少量的镍，就不易跟酸反应，这种钢称为耐酸钢。,三、合金,合金的导电性和导热性比纯金属也低得多。,第一节 金属元素概述15,几种重要的合金,第一节 金属元素概述,三、合金,第二节钠1,第二节 钠,1.了解钠的物理性质2.理解钠和水的反应3.理解碳酸钠和碳酸氢钠的性质4.了解焰色反应,学习目标,第二节钠2,第二节 钠,元素周期表中的第A族中，除氢外，其余6种元素锂(Li)、钠(Na)、钾(K)、铷(Rb)、铯(Cs)、钫(Fr)都是金属元素，由于它们的氢氧化物多是易溶于水的强碱，所以称它们为碱金属。碱金属元素的原子最外电子层都只有1个电子，在化学反应中很容易失去这个电子而变成+l价的阳离子，因此碱金属是典型的活泼金属，是强还原剂。,在碱金属中，以钠最常见。,第二节 钠,第二节钠3,从实验可知，金属钠很软，可以用刀切割，新切开的断面呈银白色，具有金属光泽，但很快因氧化而失去金属光泽。,一、钠,1.钠的物理性质,第二节钠4,钠是电和热的良导体，熔、沸点低，密度小，是轻金属。,一、钠,1.钠的物理性质,第二节钠5,钠原子最外电子层上只有1个电子，在化学反应中该电子很容易失去，因此钠的化学性质非常活泼。,(1)与氧气的反应,新切开的光亮的金属钠的断面很快失去了银白色光泽，已经变暗。这主要是生成了一薄层氧化物。在常温下，钠和空气中的氧气反应。,一、钠,2.钠的化学性质,第二节钠6,可以观察到，当把钠投入水中时，钠立刻熔化成小球，浮在水面上并迅速游动，放出气体，然后逐渐消失。烧杯里滴加了酚酞的溶液由无色变为红色。把收集到的气体移近火焰，点燃气体时，气体发出爆鸣声。,(2)与水的反应,一、钠,2.钠的化学性质,第二节钠7,(2)与水的反应,由于钠在空气中不稳定，容易与氧气、水发生反应，因此在实验室通常将它保存在煤油中，以隔绝氧气和水。使用时绝对不能用手拿。,一、钠,2.钠的化学性质,钠作为还原剂，用于冶炼金属。也应用在电光源上。高压钠灯发出的黄光射程远，透雾能力强，作路灯时，照度比高压水银灯高几倍。液态钠和钾的合金是原子反应堆的导热剂。,第二节钠8,第二节 钠,碳酸钠(Na2CO3)俗名纯碱或苏打。含结晶水的碳酸钠(Na2CO310H2O)为白色晶体。碳酸钠晶体在空气中很容易风化而失去结晶水，失水以后的碳酸钠叫无水碳酸钠，是白色粉末。,二、碳酸钠和碳酸氢钠,碳酸氢钠(NaHCO3)俗称小苏打，是细小的白色晶体。,第二节钠9,二、碳酸钠和碳酸氢钠,碳酸钠比碳酸氢钠更易溶于水，,碳酸钠水溶液因水解而呈较强碱性。,碳酸氢钠的碱性比碳酸钠弱，其水溶液因水解而呈弱碱性。,第二节 钠,第二节钠9,二、碳酸钠和碳酸氢钠,0.1 mol/L NaHCO3溶液的 pH 约等于8.3，使酚酞显浅红或几乎无色。0.05 mol/L Na2CO3溶液的 pH 约等于11.6，使酚酞显红色。用此性质可以区分碳酸钠和碳酸氢钠。,第二节 钠,第二节钠10,二、碳酸钠和碳酸氢钠,碳酸钠和碳酸氢钠都能与盐酸反应放出二氧化碳气体。,如何除去固体Na2CO3中混有的少量NaHCO3？,答：加热使NaHCO3分解。,第二节 钠,问题,第二节钠11,碳酸钠用途十分广泛，大量用于玻璃、肥皂、造纸、石油等工业，也可以用来制造其他钠的化合物。,二、碳酸钠和碳酸氢钠,在食品工业上，碳酸氢钠是发酵粉的主要成分之一。,医药上碳酸氢钠是常用药。,第二节 钠,第二节钠12,二、碳酸钠和碳酸氢钠,碳酸氢钠在医学临床上的应用,主要用做制酸药，口服小苏打片可以用于中和胃酸过多等症；输液用于纠正酸中毒(血液pH小于7.35)等。,第二节 钠,第二节钠13,三、焰色反应,很多金属及它们的化合物在被灼烧时，都会使火焰呈现特殊的颜色，这在化学上叫做焰色反应。,钠的焰色反应呈黄色，钾的焰色反应呈紫色。很多金属如钙、锶、钡、铜等及它们的化合物也能发生焰色反应，,第二节 钠,第二节钠14,利用焰色反应所呈现的特殊颜色，可以鉴定金属或金属离子的存在。,三、焰色反应,还可以制造各种焰火。节日燃放的五光十色的焰火中，就含有某些金属或它们的化合物，不同金属的焰色反应使夜空呈现出各种艳丽的色彩。,几种金属或金属离子焰色反应的颜色,第二节 钠,第二节钠15,第三节铝1,第三节 铝,1.了解铝的物理性质和用途2.理解铝的性质3.理解氢氧化铝的两性,学习目标,第三节铝2,元素周期表中的第A族包括硼(B)、铝(A1)、镓(Ga)、铟(In)、铊(T1)5种元素，又叫硼族元素。硼族元素的原子最外电子层都有3个电子，在化学反应中容易失去而形成+3价的阳离子。和碱金属、碱土金属(第A族)相比，失电子趋势比较小，因此，硼族元素的金属性比较弱。其中硼是非金属元素。,在硼族元素中，重点学习铝及其化合物的一些知识。,第三节 铝,第三节铝3,一、铝的物理性质和用途,铝在自然界以化合态的形式存在。,矾土(A12O33H2O)冰晶石(Na 3AlF6)明矾石KAl(SO4)2A12O3 3H 2O,主要的铝矿石：,在地壳中，铝的含量居第三位，仅次于氧和硅。,第三节铝4,一、铝的物理性质和用途,铝还可以跟许多元素形成合金。因铝合金质轻而坚韧，它们在汽车、飞机、火箭等制造业以及日常生活中具有广泛的用途。,铝是银白色的轻金属，密度为2.7 g/cm3，熔点为660。延展性好，可以抽成细丝，也可压成薄片成为铝箔，用来包装胶卷、糖果等。,铝在粉末状态仍能保持原有金属光泽，并有一定的耐腐蚀能力，因而可用铝粉与某些油漆混合制成银白色的防锈油漆。,铝的导电、导热性强，在工业上常用铝代替钢作导线、热交换器和散热材料等。,第三节铝5,铝的最外电子层上有3个电子，在化学反应中很容易失去而形成+3价的阳离子，因此，铝具有较强的还原性。在化学反应中，常用作还原剂。,铝的这种性质在军事上被用于制造照明弹或燃烧弹，铝除能与氧气反应外，还能跟其他非金属如硫、卤素等直接化合。,二、铝的化学性质,第三节铝6,1与非金属反应,在常温下，铝也容易被空气中的氧气氧化，但由于在铝表面生成一层致密而坚固的氧化铝薄膜。阻止了内部的铝继续氧化，因此铝制品具有一定的抗腐蚀能力。,二、铝的化学性质,第三节铝7,通常把用铝从金属氧化物中置换金属的方法称为铝热法。工业上常用铝热法冶炼难熔的金属、焊接钢轨等。,2.与金属氧化物的反应,铝和某些金属氧化物反应时，放出的热量。足以把还原出来的金属熔化。如：,二、铝的化学性质,第三节铝8,3.与酸的反应,铝既能与酸反应，又能与碱反应。,4.与碱的反应,二、铝的化学性质,思考：铝制餐具能否用来长时间盛装酸性或碱性食物？,第三节铝9,三、铝的重要化台物,1.氧化铝,人工高温烧结的氧化铝称为人造刚玉。人造红宝石的单晶用作激光材料。,通常所说的蓝宝石和红宝石是混有少量不同氧化物杂质的刚玉，它们不但可用作装饰品，而且还可用作精密仪器和手表的轴承。,自然界存在晶体氧化铝，硬度仅次于金刚石，称为刚玉。,第三节 铝,氧化铝(A12O3)是白色粉末，熔点为2 050，不溶于水。,第三节铝10,三、铝的重要化台物,1.氧化铝,新制备的氧化铝能与酸或碱反应。,因此，氧化铝是两性氧化物。,第三节铝11,三、铝的重要化台物,2.氢氧化铝,溶液中，新生成的氢氧化铝是白色难溶的胶状物质，它能凝聚水中的悬浮物，又有吸附色素的性能。,氢氧化铝是白色粉末。,氢氧化铝凝胶在医药上还是一种良好的抗酸药，用于中和胃酸等。,在实验室里通常用铝盐溶液跟氨水反应制取氢氧化铝。,第三节铝12,三、铝的重要化台物,2.氢氧化铝,氢氧化铝既能跟酸反应，又能跟强碱反应，是典型的两性氢氧化物。,第三节铝13,3.明矾,水解所产生的Al(OH)3胶体具有很强的吸附能力，可以吸附水里悬浮的杂质，并沉淀析出，使水澄清。因此，明矾是一种较好的净水剂。,明矾是复盐。化学名：十二水硫酸铝钾 化学式：KAl(SO4)212H2O,其电离出的Al3+跟水发生水解反应。,明矾是无色晶体，易溶于水，在水溶液中完全电离：,第三节 铝,硬水软化1,知识拓展硬水的软化,工业上把溶有多量钙盐、镁盐的水叫做硬水；,把含有较少量或不含Ca2+和Mg2+的水叫做软水。,硬水对工业生产的危害很大。例如，如果以硬水作为锅炉用水，则水中的钙、镁的酸式碳酸盐受热时转变为碳酸盐沉淀，形成水垢。水垢的形成不仅阻碍传热、多耗燃料，并且容易造成锅炉局部过热损坏，甚至发生爆炸。,含有钙、镁的酸式碳酸盐的硬水叫暂时硬水。在加热煮沸时会生成沉淀。,含有钙、镁的硫酸盐和氯化物的硬水叫永久硬水。,硬水软化 2,采取一定的方法减少硬水中钙盐和镁盐的过程，称为硬水的软化。硬水软化常用的方法有以下几种：,1.药剂软化法,药剂软化法是在水里加入适当的药剂使溶解在水里的钙盐和镁盐转化为沉淀析出，以达到软化水的目的。,例如，石灰纯碱法是将消石灰(氢氧化钙)和纯碱(碳酸钠)的混和物加入欲软化的硬水中。,知识拓展硬水的软化,硬水软化 3,2.离子交换法,阳离子交换树脂可以用自身的阳离子与硬水中的Ca2+和Mg2+等阳离子交换，使硬水中的Ca2+和Mg2+留在阳离子交换树脂上而从硬水中除去。不同阳离子交换树脂自身的阳离子可以不同，例如，氢离子或者钠离子。,阴离子交换树脂的作用原理和阳离子交换树脂相似。,离子交换树脂在使用一段时间后会失效，处理后可以使树脂再生，重新使用。,现在工业上多采用离子交换树脂来软化硬水。,离子交换树脂有两种类型：阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。,知识拓展硬水的软化,第四节铁1,第四节 铁,1.了解铁的物理性质2.了解铁的化学性质3.了解铁的氧化物4.理解铁盐和亚铁盐的相互转化5.了解铁离子的检验,学习目标,第四节铁2,前面学习的几种金属元素，都是元素周期表中的主族元素。本节将要学习的铁元素位于元素周期表的第族，是一种重要的过渡元素。,过渡元素一般来说，密度大，硬度大，熔点高，有良好的导电、导热性能。,第四节 铁,第四节铁3,一、铁的性质,1铁的物理性质,铁能被磁铁吸引，具有铁磁性，是制造发电机和电动机必不可少的材料。,有良好的导电性、导热性和延展性。,纯铁是具有银白色金属光泽的金属，密度为7.86 g/cm3，熔点l 535。,第四节铁4,铁原子的最外电子层上有2个电子，在化学反应中容易失去而成为+2价的阳离子。铁在化学反应中还能再失去次外层上的一个电子而成为+3价的阳离子。所以，铁在化合物中通常显+2价或+3价。,一、铁的性质,2.铁的化学性质,第四节铁5,2.铁的化学性质,(1)与非金属的反应,在常温下，铁在干燥的空气里与氧、硫、氯等典型的非金属不起显著的反应，因此，工业上可用钢瓶贮存干燥的氯气和氧气。但在高温下，铁能和氧、硫、氯等非金属反应：,硫的非金属性较弱，因此只能使铁形成+2价。,第四节铁6,(2)与水的反应,在常温下，铁与水不起反应，但在潮湿空气中，铁在水、氧气、二氧化碳等的共同作用下，易氧化而生锈，铁锈的主要成分是Fe2O3，结构疏松，因此不能阻止内部铁继续生锈。,红热的铁跟水蒸气起反应，生成四氧化三铁和氢气。,2.铁的化学性质,第四节铁7,铁能将活动性顺序中在铁之后的金属从其盐溶液中置换出来。,2.铁的化学性质,(3)与酸的反应,铁能与盐酸、稀硫酸发生置换反应,(4)与盐溶液的反应,第四节铁8,二、铁的重要化台物,1.氧化物和氢氧化物,(1)铁的氧化物,氧化亚铁(FeO)是一种黑色粉末，它不稳定，在空气中加热，即迅速被氧化成四氧化三铁。,氧化铁(Fe2O3)是一种红棕色粉末，俗称铁红，它可用作油漆的颜料等。,四氧化三铁(Fe3O4)是具有磁性的黑色晶体，俗称磁性氧化铁。它是一种复杂的化合物，常用作颜料和擦光剂等。特制的磁性氧化铁可以制造录音磁带和电讯器材。,第四节铁9,二、铁的重要化台物,1.氧化物和氢氧化物,(1)铁的氧化物,铁的氧化物都不溶于水，也不能跟水起反应。,氧化亚铁和氧化铁都能跟酸起反应，分别生成亚铁盐和铁盐。,第四节铁10,二、铁的重要化台物,1.氧化物和氢氧化物,(2)铁的氢氧化物,铁的氢氧化物有氢氧化亚铁和氢氧化铁两种，这两种氢氧化物都可用相应的可溶性铁盐和碱溶液起反应制得。,氢氧化亚铁Fe(OH)2,氢氧化铁Fe(OH)3,氢氧化亚铁和氢氧化铁都是不溶性碱。,新生成的氢氧化亚铁是白色絮状沉淀，在空气里不稳定，能被氧化成红褐色的氢氧化铁。在氧化过程中，颜色由白变为灰绿，最终变为红褐色。,第四节铁11,二、铁的重要化台物,1.氧化物和氢氧化物,(2)铁的氢氧化物,它们能与酸反应，分别生成亚铁盐和铁盐。,第四节铁12,二、铁的重要化台物,2.铁盐和亚铁盐,(1)硫酸亚铁,铁的盐有亚铁盐(即二价铁盐)和铁盐(即三价铁盐)两种，常见的亚铁盐和铁盐有硫酸亚铁和氯化铁。,绿矾在潮湿的空气中能逐渐被氧化而变成黄棕色的碱式硫酸铁，因此绿矾需保存在密闭容器内。,硫酸亚铁晶体(FeSO47H2O)含有7分子结晶水，是淡绿色晶体，又称绿矾，易溶于水。,硫酸亚铁溶液容易氧化变质，不宜长久保存，配制溶液时可以加入适量稀硫酸使溶液呈酸性，同时加入铁钉，阻止其氧化。,第四节铁13,二、铁的重要化台物,2.铁盐和亚铁盐,(1)硫酸亚铁,绿矾在农业上用作杀菌剂，它也是一种微量元素肥料，可防治小麦黑穗病和条纹病等，植物缺铁时叶子发黄；在医药上作内服药，用于治疗缺铁性贫血；工业上用于制造蓝黑墨水和媒染剂，也可用于木材防腐。,第四节铁14,二、铁的重要化台物,2.铁盐和亚铁盐,(2)氯化铁,氯化铁在医药上用作止血剂。,配制氯化铁溶液时，可以加入少量盐酸，抑制水解反应发生。此时溶液呈黄色。,氯化铁易溶于水。在水溶液中因Fe3+易水解使溶液呈红棕色。,氯化铁(FeCl3)是棕黄色固体，吸湿性很强。,第四节铁15,二、铁的重要化台物,2.铁盐和亚铁盐,(2)氯化铁,例如，氯化亚铁溶液遇到氯水时生成氯化铁：,例如，氯化铁溶液中加入铁粉时，生成氯化亚铁：,三价铁在还原剂的作用下，会被还原成二价铁的化合物。,二价铁在较强的氧化剂的作用下，会被氧化成三价铁的化合物。,第四节铁16,三、Fe3+的检验,Fe3+遇到KSCN溶液变成红色，Fe2+遇到KSCN溶液不显红色，利用这一反应可以检验Fe3+的存在。,人体微量元素1,知识拓展人体中的微量元素,微量元素通常是指人体内含量不足0.01%的元素，已经被公认的必需微量元素有铁、铜、锌、锰、钴、碘、硒、氟、硅、钒、镍等。,人体中的微量元素主要由膳食供给，微量元素的缺乏、过剩或比例不当都可能对健康不利，甚至发病。,常量元素通常是指人体内含量在0.01%以上的元素，人体必需常量元素有钙、镁、钾、钠、磷、氯、硫等。,铅、汞、镉等是对人体有害的元素。,人体微量元素2,一些微量元素的生理功能、缺乏后的主要症状、食物来源列表如下：,知识拓展人体中的微量元素,人体微量元素3,一些微量元素的生理功能、缺乏后的主要症状、食物来源列表如下：,知识拓展人体中的微量元素,第五节原电池1,第五节 原电池,1.了解原电池的工作原理2.了解金属的腐蚀和防护3.了解化学电源与新型电池,学习目标,第五节原电池2,把化学能直接转变为电能的装置叫做原电池。,研究表明，化学反应都伴随着能量变化。,一、原电池原理,在一般化学反应里，这种能量变化常表现为放热或吸热现象，有的化学反应还表现出发光等等。现在学习化学能是怎样直接转变为电能的。,第五节 原电池,第五节 原电池3,已经学过，锌片放入稀硫酸溶液中时，有氢气放出。,一、原电池原理,上述反应中锌将电子直接转移给氢离子而发生氧化还原反应。反应中的化学能以热量方式释放。,能否将上述氧化还原反应的化学能转变为电能呢？,第五节 原电池,第五节 原电池4,将铜片和锌片以导线连接一同浸入稀硫酸中。接上电流表。,一、原电池原理,稀硫酸,第五节 原电池,第五节 原电池5,一、原电池原理,e,第五节 原电池,第五节 原电池6,一、原电池原理,第五节 原电池,第五节 原电池7,一、原电池原理,像这种把化学能直接转变为电能的装置叫做原电池。,第五节 原电池,第五节原电池8,铜锌硫酸原电池是在1789年由意大利物理学家伏特发明的，为了纪念他，称这种电池为伏特电池。人们利用原电池原理制成了多种电池，如干电池、蓄电池、银锌电池以及供人造地球卫星、宇宙火箭、空间电视转播站使用的高能电池等等。,一、原电池原理,随着科学技术的飞速发展，新型的电池将不断涌现。电池在日常生活、工农业生产、科技等方面用途非常广泛。,第五节 原电池,第五节原电池9,一、原电池原理,蓄电池,镍氢电池,锂电池,第五节 原电池,第五节原电池10,二、金属的腐蚀与防护,1金属的腐蚀,金属腐蚀是指金属或合金跟周围接触到的气体或液体发生化学反应而腐蚀损耗的过程。根据其腐蚀机理的不同，金属的腐蚀可分为电化学腐蚀和化学腐蚀。,钢铁及其制品在干燥的空气里长时间不易腐蚀，但在潮湿的空气里却很快被腐蚀，这是什么原因呢?,第五节 原电池,第五节原电池11,二、金属的腐蚀与防护,1金属的腐蚀,第五节原电池12,二、金属的腐蚀与防护,1金属的腐蚀,水膜（电解质溶液）,氢气,在微电池中，铁更易失去电子，所以铁为负极，失去电子而被氧化。,碳是正极，正极反应较复杂。,生成的Fe2+与水膜中OH结合成Fe(OH)2，Fe(OH)2被氧气进一步氧化成Fe(OH)3，再脱水生成铁锈（主要成分是Fe2O3）。,第五节原电池13,二、金属的腐蚀与防护,1金属的腐蚀,钢铁在潮湿的空气里发生的腐蚀主要是电化学腐蚀。,不纯金属或合金在电解质溶液中通过原电池反应而发生的腐蚀称为电化学腐蚀。,第五节原电池14,金属腐蚀的现象非常普遍，像金属制成的日用品、机器零件、仪器仪表、海轮的船壳等若保养不好，就会腐蚀。其腐蚀的程度决定于金属本身的性质和结构以及周围介质的成分。,二、金属的腐蚀与防护,1金属的腐蚀,在一般情况下，这两种腐蚀往往同时发生，只是电化学腐蚀比化学腐蚀普遍得多，腐蚀的速度也快得多，破坏性也更大。,第五节原电池15,二、金属的腐蚀与防护,1金属的腐蚀,金属在潮湿空气中比在干燥空气中更容易腐蚀。,埋在地下的铁管比在地面上的容易损坏。,介质的酸性愈强，金属腐蚀得愈快。,金属被腐蚀后，其外形、色泽以及机械性能都将发生变化，致使机器设备、仪器仪表的精密度和灵敏度大大降低，甚至不能继续使用。,第五节原电池16,在金属中加入其他金属成分制成合金，可改善金属的内部结构，增强其抗腐蚀的能力。例如，不锈钢，就是在钢里加铬、镍等而制成的。,二、金属的腐蚀与防护,2.金属的防护,(1)改变金属的内部组织结构,第五节原电池17,在金属表面涂上一层保护层，将金属与周围介质隔绝开来。如在金属表面涂一层油漆、沥青、塑料、橡胶、搪瓷等非金属材料；或用不易被腐蚀的金属、合金作为保护层，如镀锌铁皮(白铁皮)和镀锡铁皮(马口铁)上的锌和锡。,二、金属的腐蚀与防护,2.金属的防护,(2)在金属表面覆盖保护层,第五节原电池18,根据原电池的化学原理来进行金属的防护。,二、金属的腐蚀与防护,2.金属的防护,(3)电化学保护法,此外，还可使用缓蚀剂来减缓金属腐蚀的速度。,例如，在轮船的尾部和在船壳的水线以下部分，装上一定数量的锌块，来防止船壳等的腐蚀，在钢闸、锅炉、地下管道等地方贴锌片，都是这种方法的运用。,第五节原电池19,三、化学电源与新型电池,借助于氧化还原反应，将化学能转变为电能的装置，叫化学电源。化学电源可分为干电池、蓄电池、燃料电池等。,1.干电池,干电池是原电池的一种。前面提到的原电池是一种湿电池，携带和使用都很不方便，而干电池采用糊状的电解质溶液，使电池的体积缩小，携带和使用都很方便。,第五节原电池20,三、化学电源与新型电池,1.干电池,干电池有许多品种，如锌锰干电池、锌汞干电池、镁锰干电池等。这里只介绍锌锰干电池。,锌锰干电池的外壳锌筒既是负极，又是容器，用涂有二氧化锰的碳捧插在圆筒中央作为正极，筒内装有NH4Cl、ZnCl2与淀粉制成的糊状混合物作为电解质溶液，并用多孔纸包好，使之与锌片隔开。为了避免水的蒸发，干电池用蜡封好。,第五节原电池21,三、化学电源与新型电池,1.干电池,第五节原电池22,干电池在放电时，电解液和二氧化锰会逐渐消耗而导致失效。失效的废干电池无法恢复使用。因此，干电池是一次性电池。干电池的电动势约为1.5 V，可用于电筒、电铃、收音机等。,三、化学电源与新型电池,1.干电池,第五节原电池23,随着科学技术的突飞猛进，电池的种类、性能也有了很大的发展。特别是近几十年来，各国研制开发了种类繁多的高能量新型电池，如供导弹用的银锌蓄电池，供各种电子器材用的锂电池，供人造卫星用的镉镍电池、燃料电池等。这里只简单介绍锂电池和燃料电池。,三、化学电源与新型电池,2.新型化学电源简介,第五节原电池24,三、化学电源与新型电池,2.新型化学电源简介,(1)锂电池,锂电池分为一次性的和可充电的两种。,锂电池采用纯锂或锂的合金作为负极,常用的电解质为锂盐，如LiCl、LiClO4、LiBr等。,许多物质都可作为锂电池的正极，所以锂系列电池种类很多。,第五节原电池25,*(2)蓄电池,蓄电池是一种能贮存电能的装置。它可以通过充电、放电多次反复使用。充电时，蓄电池能把电能转变为化学能贮存起来，放电时，它又能把化学能转变为电能。,蓄电池有多种，根据其电解质溶液的不同，可分为酸性蓄电池和碱性蓄电池。常见的是酸性蓄电池铅蓄电池。,蓄电池经过充电，可再次使用。蓄电池一般使用于固定设备上，如汽车、轮船等。,三、化学电源与新型电池,2.新型化学电源简介,第五节原电池26,燃料电池在20世纪五六十年代被大规模研制开发应用。它是利用催化剂的作用，以燃料作为负极，氧化剂作为正极，分别在两极进行氧化和还原反应而产生电流。所用燃料为氢气、煤气、天然气、烃、液氨、金属等；所用氧化剂为氧气、空气、氯气、溴等。,三、化学电源与新型电池,2.新型化学电源简介,(3)燃料电池,第五节原电池27,三、化学电源与新型电池,2.新型化学电源简介,(3)燃料电池,燃料电池品种很多，有固体燃料电池、氧化还原电极燃料电池、气体燃料电池等。燃料电池具有能量转换效率高、质量轻、功率大、不污染环境等优点，因此广泛应用于宇宙航行、潜艇、无人气象站、无线电台等领域。,第五节原电池28,三、化学电源与新型电池,2.新型化学电源简介,(3)燃料电池,小结1,金属的颜色和光泽；金属的延展性；金属的导电性和导热性；金属的密度、硬度和熔点。,第一节 金属元素概述,金属分为黑色金属和有色金属两大类。也可分为轻金属和重金属或常见金属和稀有金属。,一、金属的物理性质,二、金属的化学性质,金属最主要的共同化学性质是表现出还原性。如金属可以与非金属反应，与氧反应，与酸反应等。,小 结,小结2,合金是由两种或两种以上的金属(或金属跟非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。合金比纯金属具有许多更优良的性能。,三、合金,第二节 钠,、钠,钠的化学性质非常活泼。,碳酸钠(Na2CO3)俗名纯碱或苏打，碳酸氢钠(NaHCO3)俗称小苏打，碳酸钠比碳酸氢钠更易溶于水，它们的水溶液都因水解而呈碱性。碳酸钠和碳酸氢钠都能与盐酸反应放出二氧化碳。碳酸氢钠不稳定，受热易分解。,二、碳酸钠和碳酸氢钠,小 结,小结3,很多金属及它们的化合物在被灼烧时，都会使火焰呈现特殊的颜色，这在化学上叫做焰色反应。,三、焰色反应,第三节 铝,铝具有较强的还原性，常用作还原剂。铝有两性。,一、铝的物理性质和用途,二、铝的化学性质,三、铝的重要化台物,氧化铝、氢氧化铝、明矾。,小 结,小结4,第四节 铁,一、铁的性质,铁的物理性质和铁的化学性质。,二、铁的重要化台物,1.氧化物和氢氧化物,铁的氧化物有氧化亚铁、氧化铁、四氧化三铁等。,铁的氢氧化物有氢氧化亚铁和氢氧化铁两种。,2.铁盐和亚铁盐,硫酸亚铁和氯化铁。,三、Fe3+的检验,小 结,小结5,第五节 原电池,一、原电池原理,把氧化还原反应的化学能直接转变为电能的装置，叫原电池。,二、金属的腐蚀与防护,钢铁在潮湿的空气里通过原电池反应而发生了电化学腐蚀。金属与接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀，叫化学腐蚀。,金属的防护的方法主要有改变金属的内部组织结构、在金属表面覆盖保护层、电化学保护法等。,小 结,小结6,借助于氧化还原反应，将化学能转变为电能的装置，叫化学电源。化学电源可分为干电池、蓄电池、燃料电池等。,三、化学电源与新型电池,锂电池和燃料电池。,小 结,