本试题 “中国是 世界上最早研究和 生产合金的国家之一。①在原子反应堆中得以广泛应用的钠钾合金在常温下呈液态,说明合金的熔点比其成分金属的熔点__________。②铜锌...” 主要考查您对金属的电化学腐蚀
金属的电化学防护
金属的表面防护
物质的鉴别
合金
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金属的腐蚀:
1.金属腐蚀的概念金属与周围的气体或液体物质发生氧化还原反应而引起损耗的现象。
2.金属腐蚀的实质金属原子(M)失去电子而被氧化的过程。
M-ne-==M n+
金属的电化学腐蚀:
不纯的金属或合金因发生原电池反应而造成的腐蚀。最普遍的钢铁腐蚀是:
负极:2Fe-4e-=2Fe2+
正极:O2+2H2O+4e-=4OH- (注:在少数情况下,若周围介质的酸性较强,正极的反应是:2H++2e-=H2↑)
金属的腐蚀以电化腐蚀为主.例如,钢铁生锈的主要过程为
(1)吸氧腐蚀:金属在酸性很弱或中性溶液里,空气里的氧气溶解于金属表面水膜中而发生的电化腐蚀。
①发生条件:水膜的酸性很弱或呈中性
②反应本质:形成原电池
③铁为负极,(氧化反应);正极反应:(还原反应)
(2)析氢腐蚀:在酸性较强的溶液中发生电化腐蚀时放出氢气,这种腐蚀叫做析氢腐蚀。
①发生条件:水膜的酸性较强
②反应本质:形成原电池
③铁为负极,(氧化反应);正极反应:(还原反应)
钢铁的电化学腐蚀的两种类型:
金属腐蚀快慢的判断:
金属腐蚀的快慢与下列两个因素有关:
(1)与构成原电池的材料有关,两极材料的活泼性差别越大,电动势越大,氧化还原反应的速率越快,活泼金属被腐蚀的速率就越快。
(2)与金属所接触的电解质溶液的性质有关,活泼金属在电解质溶液中的腐蚀快于在非电解质溶液中的腐蚀,在强电解质溶液中的腐蚀快于在弱电解质溶液中的腐蚀。一般来说,可用下列原则判断:电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀> 化学腐蚀>有防护措施的腐蚀
金属的表面防护:
(1)改变金属的组成或结构。如在铁中加入一定比例的铬炼制的铬钢,具有很强的耐腐蚀性。既含铬又含镍的铬镍不锈钢,其耐腐蚀性更好。
(2)在金属表面覆盖一层保护膜,使金属与周围具有腐蚀性的气体或电解质溶液隔离,便可保护金属,防止金属腐蚀。如在金属表面喷漆、电镀或表面钝化等。
互滴现象不同的化学反应:
1.Na2CO3与稀盐酸的反应
(1)向稀盐酸中滴加Na2CO3溶液,立即有气泡产生。
(2)向Na2CO3溶液中滴加稀盐酸,边滴加边振荡,开始不产生气泡,后来产生气泡。
2.Ca(OH)2溶液与H3PO4溶液的反应
(1)向H3PO4溶液中滴加Ca(OH)2溶液,开始不产生白色沉淀,后来产生白色沉淀。
(2)向Ca(OH)2溶液中滴加H3PO4溶液,肝始有白色沉淀,后来白色沉淀逐渐消失。
3.NaOH溶液与AlCl3溶液的反应
(1)向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液,开始产生白色沉淀,后来白色沉淀逐渐消失j
(2)向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液,开始不产生白色沉淀,后来产生白色沉淀。
4.NaAlO2溶液与稀盐酸反应
(1)向NaAlO2溶液中滴加稀盐酸,开始有白色沉淀产生,后来白色沉淀逐渐消失。
(2)向稀盐酸中滴加NaAlO2溶液,开始不产生白色沉淀,后来产生白色沉淀。
5.AgNO3溶液与NH3·H2O反应
(1)向NH3·H2O中滴加AgNO3溶液,开始不产生沉淀
(2)向AgNO3溶液中滴加NH3·H2O,开始出现沉淀,最终沉淀消失。
有机化合物的鉴别方法:
(1)烯烃、二烯、炔烃:
①溴的四氯化碳溶液,红色腿去
②高锰酸钾溶液,紫色腿去。
(2)含有炔氢的炔烃:
①硝酸银,生成炔化银白色沉淀
②氯化亚铜的氨溶液,生成炔化亚铜红色沉淀。
(3)小环烃:三、四元脂环烃可使溴的四氯化碳溶液腿色
(4)卤代烃:硝酸银的醇溶液,生成卤化银沉淀;不同结构的卤代烃生成沉淀的速度不同,叔卤代烃和烯丙式卤代烃最快,仲卤代烃次之,伯卤代烃需加热才出现沉淀。
(5)醇:
①与金属钠反应放出氢气(鉴别6个碳原子以下的醇);
②用卢卡斯试剂鉴别伯、仲、叔醇,叔醇立刻变浑浊,仲醇放置后变浑浊,伯醇放置后也无变化。
(6)酚或烯醇类化合物:
①用三氯化铁溶液产生颜色(苯酚产生兰紫色)。
②苯酚与溴水生成三溴苯酚白色沉淀。
(7)羰基化合物:
①鉴别所有的醛酮:2,4-二硝基苯肼,产生黄色或橙红色沉淀;
②区别醛与酮用托伦试剂,醛能生成银镜,而酮不能;
③区别芳香醛与脂肪醛或酮与脂肪醛,用斐林试剂,脂肪醛生成砖红色沉淀,而酮和芳香醛不能;
④鉴别甲基酮和具有结构的醇,用碘的氢氧化钠溶液,生成黄色的碘仿沉淀。
(8)甲酸:用托伦试剂,甲酸能生成银镜,而其他酸不能。
(9)胺:区别伯、仲、叔胺有两种方法
①用苯磺酰氯或对甲苯磺酰氯,在NaOH溶液中反应,伯胺生成的产物溶于NaOH;仲胺生成的产物不溶于NaOH溶液;叔胺不发生反应。
②用NaNO2+HCl:脂肪胺:伯胺放出氮气,仲胺生成黄色油状物,叔胺不反应。芳香胺:伯胺生成重氮盐,仲胺生成黄色油状物,叔胺生成绿色固体。
(10)糖:
①单糖都能与托伦试剂和斐林试剂作用,产生银镜或砖红色沉淀;
②葡萄糖与果糖:用溴水可区别葡萄糖与果糖,葡萄糖能使溴水褪色,而果糖不能。
③麦芽糖与蔗糖:用托伦试剂或斐林试剂,麦芽糖可生成银镜或砖红色沉淀,而蔗糖不能。
(11)使溴水褪色的有机物有:
①不饱和烃(烯、炔、二烯、苯乙烯等);
②不饱和烃的衍生物(烯醇、烯醛等);
③石油产品(裂化气、裂解气、裂化石油等);
④天然橡胶;
⑤苯酚(生成白色沉淀)。
(12)因萃取使溴水褪色的物质有:
①密度大于1的溶剂(四氯化碳、氯仿、溴苯、二硫化碳等);
②密度小于1的溶剂(液态的饱和烃、直馏汽油、苯及其同系物、液态环烷烃、液态饱和酯)。
(13)使酸性高锰酸钾溶液褪色的有机物有:
①不饱和烃;②苯的同系物;③不饱和烃的衍生物;④部分醇类有机物;⑤含醛基的有机物:醛、甲酸、甲酸酯、甲酸盐;⑥石油产品(裂解气、裂化气、裂化石油);⑦天然橡胶。
合金的概念:
由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。
合金的特性:
合金与各成分金属相比,具有许多优良的物理、化学和机械性能。
(1)合金的硬度一般比它的成分金属的大。
(2)合金的熔点一般比它的成分金属的低。
钢:
(1)钢和生铁同属于铁的合金。将铁矿石冶炼成生铁,生铁进一步冶炼可成为钢。
(2)钢是用量最大、用途最广的合金,按其化学成分可分为两大类:碳素钢和合金钢。
(3)碳素钢俗称普通钢。根据含碳量的多少,碳素钢又可以分为三类,见下表:
合金名称 | 含碳 | 主要性质 |
低碳钢 | <0.3% | 韧性、焊接性好,但强度低 |
中碳钢 | 0.3%~0.6% | 强度高,韧性及加工性好 |
高碳钢 | >0.6% | 硬而脆,热处理后弹性好 |
名称 | 其他主要合金元素 | 主要特性 | 主要用途 |
锰钢 | 锰 | 韧性好,硬度大 | 钢轨、轴承、钢磨、挖掘机铲斗、坦克装甲 |
不锈钢 | 铬、镍 | 抗腐蚀性好 | 医疗器械、容器、炊具等 |
硅钢 | 硅 | 导磁性好 | 变压器、发电机和电动机的铁芯 |
钨钢 | 钨 | 耐高温,硬度大 | 刀具 |
其他几种常见合金的主要成分,性能和用途:
合金 | 主要成分 | 主要性能 | 主要用途 |
球墨铸铁 | 铁,碳,硅,锰 | 机械强度好 | 在某些场合可代替钢 |
黄铜 | 铜,锌 | 强度高、可塑性 好、易加工、耐腐蚀 |
机器零件、仪表、日用品 |
青铜 | 铜,锡 | 强度高、可塑性好、 耐磨、耐腐蚀 |
机器零件如轴承、齿轮等 |
白铜 | 镍,铜 | 光泽好、耐磨、 耐腐蚀、易加工 |
钱币、代替银做饰品 |
焊锡 | 锡,铅 | 熔点低 | 焊接金属 |
硬铝 | 铝,铜,锰,镁,硅 | 强度和硬度好 | 火箭、飞机、轮船等制造业 |
钛合金 | 钛,铝,钒 | 耐高温、耐腐蚀、高强度 | 用于宇航、飞机、造船,化学工业 |
金合金 | 金,银,铜,稀土元素 | 有光泽、易加工、耐磨、耐腐蚀、易导电 | 金饰品、电子元件、钱币、笔尖 |
Ti-Fe合金 | Ti,Fe | 室温下吸收H2快,且吸收H2量大,稍稍加热放H2速率快 | 储氢合金 |
合金的分类:
(1)铝合金:常见的有镁铝合金、硬铝等。硬铝密度小,强度高,具有较强的抗腐蚀能力,是制造飞机和字宙飞船的理想材料。
(2)铜合金
(3)
(4)新型合金:钛合金、耐热合金和形状记忆合金等。
几种有色金属材料的比较及新型金属材料:
1.金,银,铜的重要物理性质,性能及应用比较
金 | 银 | 铜 | ||
物理性质 | 颜色 | 黄色 | 银白色 | 紫红色 |
硬度 | Au<Ag<Cu | |||
延展性 | Au>Ag>Cu | |||
导电性 | Ag>Cu>Au | |||
导热性 | Ag>Cu>Au | |||
性能 | 极高的抗腐蚀性 | 催化,抗腐蚀性 | 在潮湿空气中易锈蚀 | |
应用 | 电子工业,航空,航天工业 | 有机合成,能源开发,医用材料制造 | 电气和电子工业,建筑材料 |
2.新型金属材料
(1)铀(U)用作核电站反应堆的核燃抖
(2)镅(Am)在烟雾探测器中用作烟雾监测材料
(3)钛(Ti)被誉为“21世纪的金属”,是一种“亲生物金属”
金属资源的合理开发和利用:
1.合理开采矿物地球上的金属矿产资源是有限的,而且是不可再生的。随着人类不断地开发利用,矿产资源日渐减少,节约并合理地开采矿产资源是合理利用金属资源最直接,最基本水的措施
2.防止金属腐蚀金属制品在使用过程中会因腐蚀而损坏,每年因腐蚀造成的钢铁资源损失占当年总产量的10%以上,因此防腐是避免金属资源损失、浪费的重要手段
3.回收和利用废旧金属回收的废旧金属制品,大部分可以重新制成金属或它们的化合物,再进行使用。例如废旧钢铁可以用于炼钢;废铁屑可用于制铁盐
4.寻找金属替代品随着金属资源的目益减少,利用可再生资源开发、研制出新型材料代替金属材料的应用,是当今社会的一项重要科研课题,例如已经研制出并已实际运用的高硬度、耐高温材料;新型的替代钢铁的无机非金属材料料;有机化工合成的各种强度的橡胶、塑料,复合材料等
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