高中化學(xué)材料的加工處理教學(xué)課件蘇教版選修

1、第一單元材料的加工處理第一單元材料的加工處理課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練課前自主學(xué)案課前自主學(xué)案學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)第第一一單單元元材材料料的的加加工工處處理理學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)了解鋁的陽(yáng)極氧化等進(jìn)行金屬通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)了解鋁的陽(yáng)極氧化等進(jìn)行金屬表面處理的方法，以一些常見(jiàn)的化學(xué)腐蝕為例，表面處理的方法，以一些常見(jiàn)的化學(xué)腐蝕為例，了解化學(xué)腐蝕在材料加工處理中的應(yīng)用。了解化學(xué)腐蝕在材料加工處理中的應(yīng)用。課前自主學(xué)案課前自主學(xué)案一、金屬的表面處理一、金屬的表面處理1鋁的陽(yáng)極氧化鋁的陽(yáng)極氧化(1)表面預(yù)處理：將鋁片浸入熱的表面預(yù)處理：將鋁片浸入熱的NaOH溶液中，溶液中，目的：洗去油污，去除表面

2、的氧化膜。目的：洗去油污，去除表面的氧化膜。(2)陽(yáng)極氧化：電解液為陽(yáng)極氧化：電解液為20%H2SO4溶液，陽(yáng)極：溶液，陽(yáng)極：_，陰極：，陰極：_。鋁片鋁片碳棒碳棒(3)染色：用冷蒸餾水清洗鋁制品，再將其浸在染色：用冷蒸餾水清洗鋁制品，再將其浸在1%氨水中，目的：氨水中，目的：_，再用蒸餾水沖洗干凈。然后浸入染色液中染色。再用蒸餾水沖洗干凈。然后浸入染色液中染色。(4)封閉：取出后用蒸餾水沖洗，再放入煮沸的封閉：取出后用蒸餾水沖洗，再放入煮沸的蒸餾水中浸煮一段時(shí)間。蒸餾水中浸煮一段時(shí)間。中和表面的酸溶液中和表面的酸溶液思考感悟思考感悟1家用鋁制品表面的氧化膜是怎么形成的？家用鋁制品表面的氧化膜

3、是怎么形成的？【提示提示】家用鋁制品表面的氧化膜是通過(guò)鋁的家用鋁制品表面的氧化膜是通過(guò)鋁的陽(yáng)極氧化形成的。陽(yáng)極氧化形成的。2電鍍電鍍(1)電鍍是運(yùn)用電鍍是運(yùn)用_的原理，在金屬器件表面的原理，在金屬器件表面形成一薄層有抗腐蝕、抗磨損能力的金屬鍍膜形成一薄層有抗腐蝕、抗磨損能力的金屬鍍膜的過(guò)程。的過(guò)程。(2)通常，在鍍槽中，待鍍的金屬器件與電源通常，在鍍槽中，待鍍的金屬器件與電源_連接作陰極，鍍層金屬與電源連接作陰極，鍍層金屬與電源_連接作陽(yáng)極，所使用的電鍍液含有連接作陽(yáng)極，所使用的電鍍液含有_。電解電解正極正極負(fù)極負(fù)極鍍層金屬離子鍍層金屬離子(3)在電鍍工藝中，要求在鍍件上析出的鍍層厚在電鍍工藝

4、中，要求在鍍件上析出的鍍層厚度均勻、光滑致密、與底層金屬的附著力強(qiáng)。度均勻、光滑致密、與底層金屬的附著力強(qiáng)。使用少量使用少量_能改善鍍層性能。此能改善鍍層性能。此外，人們常在電鍍液中加外，人們常在電鍍液中加_，金屬離，金屬離子與配合劑形成子與配合劑形成_后，金屬離子的后，金屬離子的濃度明顯降低，金屬在鍍件上的析出速率得到濃度明顯降低，金屬在鍍件上的析出速率得到控制，從而得到質(zhì)量較好的鍍層?？刂?，從而得到質(zhì)量較好的鍍層。表面活性劑表面活性劑配合劑配合劑配合離子配合離子二、腐蝕加工技術(shù)二、腐蝕加工技術(shù)1氫氟酸蝕刻玻璃氫氟酸蝕刻玻璃氫氟酸蝕刻玻璃是氫氟酸的特殊性質(zhì)，能與玻氫氟酸蝕刻玻璃是氫氟酸的特殊

5、性質(zhì)，能與玻璃中璃中SiO2反應(yīng)，其方程式為反應(yīng)，其方程式為：_，據(jù)此氫氟酸應(yīng)據(jù)此氫氟酸應(yīng)保存在塑料或鉛制容器中。保存在塑料或鉛制容器中。2電路板的制作電路板的制作印刷電路板是利用印刷電路板是利用Fe3的氧化性，離子方程式的氧化性，離子方程式為為：_，_為氧為氧化劑?；瘎?。Fe34HF+SiO2 = SiF42H2O2Fe3Cu=2Fe2Cu2思考感悟思考感悟2在實(shí)驗(yàn)室中，多余的氫氟酸應(yīng)如何處理？在實(shí)驗(yàn)室中，多余的氫氟酸應(yīng)如何處理？【提示提示】氫氟酸是有毒氣體氫氟酸是有毒氣體HF的水溶液，實(shí)驗(yàn)的水溶液，實(shí)驗(yàn)時(shí)要注意安全，實(shí)驗(yàn)后的廢液及剩余的氫氟酸要時(shí)要注意安全，實(shí)驗(yàn)后的廢液及剩余的氫氟酸要放到

6、指定的容器中，不能任意排放，以免污染環(huán)放到指定的容器中，不能任意排放，以免污染環(huán)境。境。課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練鋁的陽(yáng)極氧化的過(guò)程鋁的陽(yáng)極氧化的過(guò)程1表面預(yù)處理表面預(yù)處理鋁材及其制品表面都會(huì)不同程度地存在著污垢鋁材及其制品表面都會(huì)不同程度地存在著污垢和缺陷。氧化處理之前，要用化學(xué)和物理的方和缺陷。氧化處理之前，要用化學(xué)和物理的方法對(duì)制品表面進(jìn)行清洗，裸露出純凈的金屬基法對(duì)制品表面進(jìn)行清洗，裸露出純凈的金屬基體，使得氧化著色順利進(jìn)行。體，使得氧化著色順利進(jìn)行。(1)除去鋁制品表面的油污。除去鋁制品表面的油污。(2)堿液浸蝕。堿液浸蝕。2陽(yáng)極氧化陽(yáng)極氧化用硫酸作電解液，以鋁板或石墨作陰極，鋁制品用

7、硫酸作電解液，以鋁板或石墨作陰極，鋁制品作陽(yáng)極，接上作陽(yáng)極，接上1324 V的電源。電解，經(jīng)的電源。電解，經(jīng)3040 min氧化完成。氧化完成。3染色染色用冷蒸餾水仔細(xì)清洗鋁制品，再將其浸在用冷蒸餾水仔細(xì)清洗鋁制品，再將其浸在1%的的氨水氨水(用蒸餾水配制用蒸餾水配制)中，中和可能殘留在孔隙中中，中和可能殘留在孔隙中的酸液。然后將鋁制品立即浸入事先準(zhǔn)備好的染的酸液。然后將鋁制品立即浸入事先準(zhǔn)備好的染色溶液中染色。色溶液中染色。4封閉封閉從染色液中取出鋁制品，用蒸餾水洗去表面的染從染色液中取出鋁制品，用蒸餾水洗去表面的染色液。如果用的是有機(jī)染料，放入煮沸的蒸餾水色液。如果用的是有機(jī)染料，放入煮沸

8、的蒸餾水中在中在95 以上的溫度下保持以上的溫度下保持20 min，就能完成封，就能完成封閉處理。如果用的是無(wú)機(jī)染料，只要在閉處理。如果用的是無(wú)機(jī)染料，只要在6080 溫度下烘干。溫度下烘干。 將鋁件與另一種材料作電極，以某種溶液將鋁件與另一種材料作電極，以某種溶液作電解液進(jìn)行電解，通電后在鋁件與電解液的接作電解液進(jìn)行電解，通電后在鋁件與電解液的接觸面上逐漸形成一層觸面上逐漸形成一層Al(OH)3薄膜，薄膜的某些部薄膜，薄膜的某些部位存在著小孔，電流從小孔通過(guò)并產(chǎn)生熱量使位存在著小孔，電流從小孔通過(guò)并產(chǎn)生熱量使Al(OH)3分解，從而在鋁件表面形成一層較厚的氧分解，從而在鋁件表面形成一層較厚的

9、氧化膜。某校課外興趣小組根據(jù)上述原理，以鋁件化膜。某校課外興趣小組根據(jù)上述原理，以鋁件和鐵棒為電極，一定濃度的和鐵棒為電極，一定濃度的NaHCO3溶液為電解液溶液為電解液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。(1)鋁件表面形成鋁件表面形成Al(OH)3的電極反應(yīng)式是的電極反應(yīng)式是_。(2)電解過(guò)程中，必須使電解液電解過(guò)程中，必須使電解液pH保持相對(duì)穩(wěn)定保持相對(duì)穩(wěn)定(不能太大，也不能太小不能太大，也不能太小)的原因是的原因是_。(3)用用NaHCO3溶液作電解液，會(huì)減緩陰極區(qū)溶液溶液作電解液，會(huì)減緩陰極區(qū)溶液pH的增大，能說(shuō)明這一原理的離子方程式為的增大，能說(shuō)明這一原理的離子方程式為_(kāi)?！军c(diǎn)評(píng)】【點(diǎn)評(píng)】本題是學(xué)科

10、內(nèi)綜合試題，涉及的知識(shí)本題是學(xué)科內(nèi)綜合試題，涉及的知識(shí)點(diǎn)有電解原理，鹽類(lèi)水解，以及有關(guān)化合物的性點(diǎn)有電解原理，鹽類(lèi)水解，以及有關(guān)化合物的性質(zhì)等知識(shí)。質(zhì)等知識(shí)。變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練1(2011年青島調(diào)研年青島調(diào)研)鋼材廠(chǎng)家在生產(chǎn)鋼鋼材廠(chǎng)家在生產(chǎn)鋼材之后對(duì)其表面進(jìn)行處理，形成一層致密的氧化材之后對(duì)其表面進(jìn)行處理，形成一層致密的氧化物保護(hù)層，而使用廠(chǎng)家在對(duì)鋼材進(jìn)行加工使用前物保護(hù)層，而使用廠(chǎng)家在對(duì)鋼材進(jìn)行加工使用前往往要除去鋼材表面的氧化物，其中一種常見(jiàn)的往往要除去鋼材表面的氧化物，其中一種常見(jiàn)的方法是利用硫酸與鋼材反應(yīng)，除去氧化物并不是方法是利用硫酸與鋼材反應(yīng)，除去氧化物并不是因?yàn)檠趸锱c酸反應(yīng)，而是

11、由于氧化物里面的金因?yàn)檠趸锱c酸反應(yīng)，而是由于氧化物里面的金屬鐵與酸反應(yīng)生成了氫氣，使氧化物與金屬分離屬鐵與酸反應(yīng)生成了氫氣，使氧化物與金屬分離脫落。但是在實(shí)際生產(chǎn)中工人師傅有幾個(gè)問(wèn)題請(qǐng)脫落。但是在實(shí)際生產(chǎn)中工人師傅有幾個(gè)問(wèn)題請(qǐng)你幫助解決一下：你幫助解決一下：(1)反應(yīng)過(guò)程中溶液中反應(yīng)過(guò)程中溶液中_減少，減少，_增增加加(填離子填離子)。(2)工業(yè)上在除氧化物過(guò)程中，鐵除了與硫酸反應(yīng)工業(yè)上在除氧化物過(guò)程中，鐵除了與硫酸反應(yīng)外還與另一種離子反應(yīng)，請(qǐng)寫(xiě)出離子方程式：外還與另一種離子反應(yīng)，請(qǐng)寫(xiě)出離子方程式：_。(3)為了減少?gòu)U物，請(qǐng)你考慮可以從反應(yīng)后的溶液為了減少?gòu)U物，請(qǐng)你考慮可以從反應(yīng)后的溶液中提

12、取的物質(zhì)是中提取的物質(zhì)是_。答案：答案：(1)HFe2、Fe3(2)2Fe3Fe=3Fe2(3)綠礬綠礬鍍銅是運(yùn)用電解原理，根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮湾冦~是運(yùn)用電解原理，根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵笤O(shè)計(jì)出不同的電解裝置。要求設(shè)計(jì)出不同的電解裝置。探究：鍍銅實(shí)驗(yàn)探究：鍍銅實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模涸阼F釘上鍍銅。實(shí)驗(yàn)?zāi)康模涸阼F釘上鍍銅。實(shí)驗(yàn)用品：實(shí)驗(yàn)用品：材料：鐵釘、銅片或石墨片、硝酸銅或硫酸銅材料：鐵釘、銅片或石墨片、硝酸銅或硫酸銅溶液、導(dǎo)線(xiàn)、外電源。溶液、導(dǎo)線(xiàn)、外電源。探究鍍銅的原理探究鍍銅的原理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：(1)將鐵釘清洗干凈，據(jù)電鍍?cè)恚宏?yáng)極金屬材料將鐵釘清洗干凈，據(jù)電鍍?cè)恚宏?yáng)極金屬材料的原子失電子，

13、陰極上金屬離子得電子。設(shè)計(jì)如的原子失電子，陰極上金屬離子得電子。設(shè)計(jì)如圖所示的裝置圖，在鐵件上鍍銅。圖所示的裝置圖，在鐵件上鍍銅。(2)銅片作陽(yáng)極材料，鐵釘作陰極材料，銅片作陽(yáng)極材料，鐵釘作陰極材料，CuSO4溶溶液作電鍍液。液作電鍍液。(3)接通直流電源，一段時(shí)間后，在鐵釘上鍍上了接通直流電源，一段時(shí)間后，在鐵釘上鍍上了均勻的一薄層金屬均勻的一薄層金屬Cu。電極反應(yīng)式：電極反應(yīng)式：陽(yáng)極：陽(yáng)極：Cu2e=Cu2；陰極：陰極：Cu22e=Cu。因此電鍍液因此電鍍液CuSO4溶液的濃度保持不變。溶液的濃度保持不變。由此例可見(jiàn)，在電鍍槽中，鍍件作為陰極；陽(yáng)極由此例可見(jiàn)，在電鍍槽中，鍍件作為陰極；陽(yáng)極

14、可以采用鍍層金屬，利用離子陽(yáng)極溶解提供鍍層可以采用鍍層金屬，利用離子陽(yáng)極溶解提供鍍層金屬離子，也可以采用惰性電極材料，鍍層金屬金屬離子，也可以采用惰性電極材料，鍍層金屬離子則由電鍍液提供；電鍍液通常采用含有鍍層離子則由電鍍液提供；電鍍液通常采用含有鍍層金屬離子的鹽溶液。電鍍時(shí)，為了得到均勻、光金屬離子的鹽溶液。電鍍時(shí)，為了得到均勻、光滑、致密的鍍層，往往需要在電鍍液中加入各種滑、致密的鍍層，往往需要在電鍍液中加入各種助劑。助劑。 下列關(guān)于銅電極的敘述正確的是下列關(guān)于銅電極的敘述正確的是(雙選雙選)()A銅鋅原電池中銅是正極銅鋅原電池中銅是正極B用電解法精煉粗銅時(shí)粗銅作陰極用電解法精煉粗銅時(shí)粗銅

15、作陰極C在鍍件上電鍍銅時(shí)可用金屬銅作陽(yáng)極在鍍件上電鍍銅時(shí)可用金屬銅作陽(yáng)極D電解稀硫酸制電解稀硫酸制H2、O2時(shí)銅作陽(yáng)極時(shí)銅作陽(yáng)極【解析解析】A敘述的是原電池，銅不如鋅活潑，敘述的是原電池，銅不如鋅活潑，銅應(yīng)為正極；銅應(yīng)為正極；B、C、D敘述的是電解池。電解池?cái)⑹龅氖请娊獬?。電解池的?yáng)極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，陰極發(fā)生得電子的陽(yáng)極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，陰極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)。所以，精煉銅時(shí)，粗銅應(yīng)放在陽(yáng)極，的還原反應(yīng)。所以，精煉銅時(shí)，粗銅應(yīng)放在陽(yáng)極，鍍銅時(shí)銅也應(yīng)放在陽(yáng)極以提供鍍銅時(shí)銅也應(yīng)放在陽(yáng)極以提供Cu2。而電解稀硫。而電解稀硫酸時(shí)，如把銅放在陽(yáng)極，銅就會(huì)首先放電，陽(yáng)極酸時(shí)，如把銅放在陽(yáng)極，銅

16、就會(huì)首先放電，陽(yáng)極就不能產(chǎn)生就不能產(chǎn)生O2。【答案答案】AC變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練2若在銅片上鍍銀時(shí)，下列敘述中正若在銅片上鍍銀時(shí)，下列敘述中正確的是確的是()將銅片接在電源的正極上將銅片接在電源的正極上將銀片接在電源將銀片接在電源的正極上的正極上在銅片上發(fā)生的反應(yīng)是在銅片上發(fā)生的反應(yīng)是Age=Ag在銀片上發(fā)生的反應(yīng)是在銀片上發(fā)生的反應(yīng)是4OH4e=O22H2O需用硫酸銅溶液作電鍍液需用硫酸銅溶液作電鍍液需用硝酸銀溶液需用硝酸銀溶液作電鍍液作電鍍液ABC D解析：解析：選選B。應(yīng)用銀作陽(yáng)極接電源正極，銅作陰。應(yīng)用銀作陽(yáng)極接電源正極，銅作陰極接電源負(fù)極，選用極接電源負(fù)極，選用AgNO3溶液為電鍍液，銀

17、離溶液為電鍍液，銀離子在銅片上得電子被還原：子在銅片上得電子被還原：Age=Ag。則。則正確。正確。詳見(jiàn)課前自主學(xué)案：二、腐蝕加工技術(shù)。詳見(jiàn)課前自主學(xué)案：二、腐蝕加工技術(shù)。 氫氟酸是玻璃工業(yè)、陶瓷工業(yè)的刻蝕劑，氫氟酸是玻璃工業(yè)、陶瓷工業(yè)的刻蝕劑，如玻璃上的花紋、溫度計(jì)及化學(xué)儀器上的刻度、如玻璃上的花紋、溫度計(jì)及化學(xué)儀器上的刻度、陶瓷上美麗的花紋圖案都是利用氫氟酸的腐蝕性，陶瓷上美麗的花紋圖案都是利用氫氟酸的腐蝕性，請(qǐng)回答：請(qǐng)回答：腐蝕加工技術(shù)腐蝕加工技術(shù)(1)使用氫氟酸要注意什么？使用氫氟酸要注意什么？_。(2)寫(xiě)出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式：寫(xiě)出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式：SiO2與與HF：_；CaSiO3與與HF：_?！窘馕鼋馕觥?1)氫氟酸雖為弱酸，但腐蝕性很強(qiáng)，氫氟酸雖為弱酸，但腐蝕性很強(qiáng)，使用時(shí)不要與皮膚接觸，要戴橡皮手套和防護(hù)鏡。使用時(shí)不要與皮膚接觸，要戴橡皮手套和防護(hù)鏡。(2)SiO24HF=SiF42H2O；CaSiO36HF=CaF2SiF43H2O?！敬鸢复鸢浮恳?jiàn)解析見(jiàn)解析變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練3(2011年福州調(diào)研年福州調(diào)研)電子工業(yè)常用電子工業(yè)常用30%的的FeCl3溶液腐蝕敷在絕緣板上的銅箔，制造印刷溶液腐蝕敷在絕緣板上的銅箔，制造印刷電路板。電路板。(1)檢驗(yàn)溶液中檢驗(yàn)溶液中Fe3存在的試劑是存在的試劑是_，證明，證明Fe3存在的現(xiàn)象