優(yōu)化方案化學(xué)選修與生活全冊(cè)主題課題

課題4金屬制品的防護(hù)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.探究金屬腐蝕的化學(xué)原理，知道金屬防腐蝕的方法。2.理解原電池的工作原理，加深對(duì)金屬化學(xué)性質(zhì)的理解。3.從金屬腐蝕原理到解決防腐蝕方法，培養(yǎng)學(xué)生分析并解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

課堂互動(dòng)講練探究整合應(yīng)用知能優(yōu)化訓(xùn)練課題4

金屬制品的防護(hù)課前自主學(xué)案課前自主學(xué)案自主學(xué)習(xí)一、自行車金屬部件為什么易被腐蝕1．電化學(xué)腐蝕(1)定義金屬在有______________存在的情況下通過(guò)_________反應(yīng)發(fā)生的腐蝕。電解質(zhì)溶液原電池(2)鋼鐵的電化學(xué)腐蝕(以吸氧腐蝕為例)①電極反應(yīng)式：負(fù)極：2Fe→2Fe2＋＋4e－；正極：2H2O＋O2＋4e－→4OH－。②電池反應(yīng)：2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2。③鐵銹的形成：(用化學(xué)方程式表示)Fe(OH)2不穩(wěn)定，在空氣中進(jìn)一步被氧化4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。氫氧化鐵分解生成____色的______________，即鐵銹的主要成分：紅三氧化二鐵2．化學(xué)腐蝕金屬與__________直接接觸而被腐蝕的過(guò)程。3．金屬腐蝕的本質(zhì)無(wú)論是電化學(xué)腐蝕，還是化學(xué)腐蝕，其本質(zhì)都是金屬原子____________變成金屬陽(yáng)離子，可用通式表示為：___________________。氧化劑失去電子M→Mn＋＋ne－思考感悟1．影響金屬腐蝕的因素有哪些？【提示】

(1)金屬的性質(zhì)金屬越活潑，就越容易失去電子而被腐蝕，如果金屬中能導(dǎo)電的雜質(zhì)不如該金屬活潑，則容易形成原電池而使金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕。(2)介質(zhì)活潑金屬在強(qiáng)電解質(zhì)溶液中腐蝕較快。(3)氧化劑氧化劑的氧化性越強(qiáng)，金屬腐蝕的越快。二、自行車金屬部件的防腐蝕1．給車架、擋泥板、車后座_______________；2．給鏈條涂上_________，給軸承涂上_________；3．將車把、車圈、車輻條進(jìn)行________；4．將車座彈簧用一層________保護(hù)。5．采用______做自行車的零部件。烤上一層漆機(jī)油凡士林電鍍“烤藍(lán)”合金表面加防護(hù)層改變內(nèi)部結(jié)構(gòu)電化學(xué)保護(hù)(2)電化學(xué)保護(hù)①犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法利用原電池原理(如圖)，將被保護(hù)的金屬與比它更活潑的金屬相連接，構(gòu)成原電池，使___________做負(fù)極(又稱陽(yáng)極)，______________做正極(又稱陰極)?；顫娊饘俦槐Ｗo(hù)的金屬②外加電流的陰極保護(hù)法將被保護(hù)的金屬與外加直流電源_______相連做陰極，用能導(dǎo)電的惰性材料與電源_______相連做陽(yáng)極，以防止被保護(hù)金屬氧化。負(fù)極正極思考感悟2．何謂“烤藍(lán)”？有何作用？【提示】“烤藍(lán)”又稱“發(fā)藍(lán)”，也是一種常見的鐵器表面處理方法。它可以使鐵器表面生成一層致密的Fe3O4薄膜，增強(qiáng)鐵器件的抗腐蝕能力。鐵器件“烤藍(lán)”要使用發(fā)藍(lán)液。其方法是：將鐵放入50gNaOH、10gNaNO3、3gNaNO2及100mL水所得到的溶液中，加熱煮沸20min，用水洗凈，即看到有Fe3O4保護(hù)層生成。其原理是利用Fe在堿性溶液中更容易被一些并不強(qiáng)的氧化劑氧化生成鈍化膜。三、自行車中的合金材料1．定義：合金是由金屬與其他金屬或非金屬熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。通過(guò)調(diào)節(jié)合金中元素的種類和含量，可以使合金具有特殊的性質(zhì)。例如，常用的鋼鐵材料是鐵的合金，黃銅是銅鋅合金，青銅是銅錫合金。2．自行車使用最多的是鋼車架(鐵合金)，高強(qiáng)度的鐵合金可以做成較薄的管材，使得整體車架變輕。但是鐵合金具有笨重、易腐蝕的缺點(diǎn)。3.自行車的車圈、車把、車架等受力構(gòu)件選用鋁合金，鋁合金質(zhì)輕，而且成本低、易加工、機(jī)械性高，應(yīng)用范圍相當(dāng)廣范。此外，鋁合金具有高度的散熱性，可用做散熱材料，還可以用鋁合金制成各種裝飾品。4．鈦合金是廣泛運(yùn)用于航空航天技術(shù)領(lǐng)域的高性能材料。重量輕、強(qiáng)度高、韌性好、耐腐蝕是鈦合金最顯著的特點(diǎn)?？捎免伜辖鹬圃熳孕熊囓嚰?。5．鎂合金被稱作21世紀(jì)的綠色工程材料。鎂合金具有質(zhì)輕的突出優(yōu)點(diǎn)，在增強(qiáng)交通工具的架構(gòu)強(qiáng)度、減輕重量、增強(qiáng)安全性、節(jié)約能源、抗沖擊與振動(dòng)等方面也具有優(yōu)勢(shì)，鎂合金材料已大量應(yīng)用于自行車前叉、踏板零組件的制造，在自行車車架、輪圈、齒輪盤、剎車零組件等的制造方面鎂合金材料也有所應(yīng)用。自主體驗(yàn)1．以下現(xiàn)象與電化學(xué)腐蝕無(wú)關(guān)的是(

)A．黃銅(銅鋅合金)制作的銅鑼不易產(chǎn)生銅綠B．生鐵比軟鐵芯(幾乎是純鐵)容易生銹C．鐵質(zhì)器件附有銅質(zhì)配件，在接觸處易生鐵銹D．銀質(zhì)獎(jiǎng)牌久置后表面變暗解析：選D。選項(xiàng)中的黃銅是銅鋅合金，可以構(gòu)成原電池，但銅沒(méi)有鋅活潑，被腐蝕的是鋅而不是銅，所以不易產(chǎn)生銅綠；選項(xiàng)B中生鐵是鐵碳合金，可以構(gòu)成原電池而使鐵腐蝕生銹，軟鐵芯幾乎是純鐵，不構(gòu)成原電池；選項(xiàng)C中鐵與銅接觸構(gòu)成原電池，鐵比銅活潑，鐵腐蝕成鐵銹；選項(xiàng)D中銀質(zhì)獎(jiǎng)?wù)率怯奢^純的銀制成的，不構(gòu)成原電池，久置后變暗是跟空氣中的多種物質(zhì)起反應(yīng)造成的。2．相同材質(zhì)的鐵在下列情形下最不易被腐蝕的是(

)解析：選C。A、B、D項(xiàng)都因原電池原理而被腐蝕，A、D項(xiàng)是析氫腐蝕，B項(xiàng)是吸氧腐蝕，C項(xiàng)中鐵球被Cu保護(hù)，不易腐蝕。3．下列各種方法中：①金屬表面涂抹油漆②改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)③保持金屬表面清潔干燥④在金屬表面進(jìn)行電鍍⑤使金屬表面形成致密的氧化物薄膜，能對(duì)金屬起到防護(hù)或減緩腐蝕作用的是(

)A．①②③④B．①③④⑤C．①②④⑤D．全部解析：選D。金屬腐蝕的防護(hù)方法有加保護(hù)層，如①④⑤。改變內(nèi)部結(jié)構(gòu)，加入某種金屬制成合金，如②。由于化學(xué)腐蝕比電化學(xué)腐蝕慢，保持表面清潔干燥可防止電化學(xué)腐蝕的發(fā)生，如③。課堂互動(dòng)講練要點(diǎn)兩種電化學(xué)腐蝕類型的比較金屬腐蝕絕大多數(shù)屬于電化學(xué)腐蝕，電化學(xué)腐蝕通常有析氫腐蝕和吸氧腐蝕兩種，這兩種腐蝕主要差異體現(xiàn)在正極反應(yīng)上。特別提醒：由于金屬表面一般不會(huì)遇到酸性較強(qiáng)的溶液，故吸氧腐蝕是金屬腐蝕的主要形式，但在某些地方由于酸雨的形成，金屬腐蝕以析氫腐蝕為主。只有在金屬活動(dòng)性順序中位于氫前面的金屬才可能發(fā)生析氫腐蝕，而位于氫以后的金屬腐蝕時(shí)，只能是吸氧腐蝕，如鐵銹的形成，銅綠的形成就屬于吸氧腐蝕。其中銅綠形成原理為：例(2010年高考北京卷)下列有關(guān)鋼鐵腐蝕與防護(hù)的說(shuō)法正確的是(

)A．鋼管與電源正極連接，鋼管可被保護(hù)B．鐵遇冷濃硝酸表面鈍化，可保護(hù)內(nèi)部不被腐蝕C．鋼管與銅管露天堆放在一起，鋼管不易被腐蝕D．鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕時(shí)，負(fù)極反應(yīng)是Fe－3e－===Fe3＋【解析】鋼管與電源正極連接，作電解池的陽(yáng)極，被氧化而腐蝕，A項(xiàng)錯(cuò)；鐵在冷濃硝酸中表面生成一層致密的氧化物保護(hù)膜，從而保護(hù)內(nèi)部不被腐蝕，B項(xiàng)正確，鋼管與銅管堆放一起時(shí)，構(gòu)成原電池，鋼管作負(fù)極而易被腐蝕，C項(xiàng)錯(cuò)；鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕時(shí)，負(fù)極反應(yīng)：Fe－2e－===Fe2＋，D項(xiàng)錯(cuò)?！敬鸢浮緽【規(guī)律方法】本題主要考查金屬腐蝕及防護(hù)的知識(shí)，尤其是電化學(xué)腐蝕知識(shí)，體現(xiàn)了化學(xué)與日常生活密切相關(guān)的特點(diǎn)。變式訓(xùn)練下列說(shuō)法正確的是(雙選)(

)A．鋼鐵因含雜質(zhì)而容易發(fā)生電化學(xué)腐蝕，所以合金都不耐腐蝕B．原電池反應(yīng)是導(dǎo)致金屬腐蝕的主要原因，故不能用來(lái)減緩金屬的腐蝕C．鋼鐵電化學(xué)腐蝕的兩種類型主要區(qū)別在于水膜的pH不同，引起的正極反應(yīng)相同D．無(wú)論哪種類型的腐蝕，其實(shí)質(zhì)都是金屬被氧化解析：選CD。本題考查金屬的腐蝕實(shí)質(zhì)和類型。金屬的腐蝕就是金屬失電子而被氧化的過(guò)程。依據(jù)電化學(xué)腐蝕中析氫腐蝕和吸氧腐蝕的原理可知，吸氧腐蝕正極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－→4OH－，析氫腐蝕中正極反應(yīng)式為2H＋＋2e－→H2↑。原電池反應(yīng)既可以加快金屬的腐蝕，也可用以防止金屬的腐蝕，例如鍍鋅鐵等。

探究整合應(yīng)用金屬腐蝕的影響因素實(shí)驗(yàn)探究【舉例】

全世界每年因生銹損失的鋼鐵約占世界鋼鐵年產(chǎn)量的1/4。某學(xué)生想探究鐵生銹的條件，他將干凈的鐵釘分別同時(shí)放入A、B、C三支試管中進(jìn)行研究。(1)請(qǐng)你幫助該學(xué)生完成下列實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的內(nèi)容：(2)一周后，編號(hào)為________的試管中的鐵釘最易生銹。(3)用相同材料制作，經(jīng)過(guò)相同時(shí)間防銹處理的鐵欄桿，安裝在南方比安裝在北方更易生銹，其原因是_____________________________。(4)在焊接鐵管時(shí)，為了使接口更加牢固，常用稀鹽酸清洗接口處的鐵銹，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________。下列物質(zhì)的用途，利用氧化還原反應(yīng)原理解釋的是________。A．用明礬凈水B．用稀鹽酸除去熱水瓶膽壁上的水垢C．水廠用氯氣消毒自來(lái)水D．用酵母蒸饅頭某鐵合金與鐵的物理性質(zhì)的比較如下表所示：又知該鐵合金耐腐蝕，強(qiáng)度大，從以上性能看，該鐵合金不適合用做________。A．導(dǎo)線B．門窗框C．爐具D．飛機(jī)外殼【解析】通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，探究鐵生銹的條件，(1)與空氣接觸(2)與電解質(zhì)溶液接觸。南方空氣濕度大且雨水多，故鋼鐵比干燥的北方更易生銹。用