优化方案化学选修与生活全册主题课题

课题4金属制品的防护学习目标1.探究金属腐蚀的化学原理，知道金属防腐蚀的方法。2.理解原电池的工作原理，加深对金属化学性质的理解。3.从金属腐蚀原理到解决防腐蚀方法，培养学生分析并解决实际问题的能力。

课堂互动讲练探究整合应用知能优化训练课题4

金属制品的防护课前自主学案课前自主学案自主学习一、自行车金属部件为什么易被腐蚀1．电化学腐蚀(1)定义金属在有______________存在的情况下通过_________反应发生的腐蚀。电解质溶液原电池(2)钢铁的电化学腐蚀(以吸氧腐蚀为例)①电极反应式：负极：2Fe→2Fe2＋＋4e－；正极：2H2O＋O2＋4e－→4OH－。②电池反应：2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2。③铁锈的形成：(用化学方程式表示)Fe(OH)2不稳定，在空气中进一步被氧化4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。氢氧化铁分解生成____色的______________，即铁锈的主要成分：红三氧化二铁2．化学腐蚀金属与__________直接接触而被腐蚀的过程。3．金属腐蚀的本质无论是电化学腐蚀，还是化学腐蚀，其本质都是金属原子____________变成金属阳离子，可用通式表示为：___________________。氧化剂失去电子M→Mn＋＋ne－思考感悟1．影响金属腐蚀的因素有哪些？【提示】

(1)金属的性质金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀，如果金属中能导电的杂质不如该金属活泼，则容易形成原电池而使金属发生电化学腐蚀。(2)介质活泼金属在强电解质溶液中腐蚀较快。(3)氧化剂氧化剂的氧化性越强，金属腐蚀的越快。二、自行车金属部件的防腐蚀1．给车架、挡泥板、车后座_______________；2．给链条涂上_________，给轴承涂上_________；3．将车把、车圈、车辐条进行________；4．将车座弹簧用一层________保护。5．采用______做自行车的零部件。烤上一层漆机油凡士林电镀“烤蓝”合金表面加防护层改变内部结构电化学保护(2)电化学保护①牺牲阳极的阴极保护法利用原电池原理(如图)，将被保护的金属与比它更活泼的金属相连接，构成原电池，使___________做负极(又称阳极)，______________做正极(又称阴极)。活泼金属被保护的金属②外加电流的阴极保护法将被保护的金属与外加直流电源_______相连做阴极，用能导电的惰性材料与电源_______相连做阳极，以防止被保护金属氧化。负极正极思考感悟2．何谓“烤蓝”？有何作用？【提示】“烤蓝”又称“发蓝”，也是一种常见的铁器表面处理方法。它可以使铁器表面生成一层致密的Fe3O4薄膜，增强铁器件的抗腐蚀能力。铁器件“烤蓝”要使用发蓝液。其方法是：将铁放入50gNaOH、10gNaNO3、3gNaNO2及100mL水所得到的溶液中，加热煮沸20min，用水洗净，即看到有Fe3O4保护层生成。其原理是利用Fe在碱性溶液中更容易被一些并不强的氧化剂氧化生成钝化膜。三、自行车中的合金材料1．定义：合金是由金属与其他金属或非金属熔合而成的具有金属特性的物质。通过调节合金中元素的种类和含量，可以使合金具有特殊的性质。例如，常用的钢铁材料是铁的合金，黄铜是铜锌合金，青铜是铜锡合金。2．自行车使用最多的是钢车架(铁合金)，高强度的铁合金可以做成较薄的管材，使得整体车架变轻。但是铁合金具有笨重、易腐蚀的缺点。3.自行车的车圈、车把、车架等受力构件选用铝合金，铝合金质轻，而且成本低、易加工、机械性高，应用范围相当广范。此外，铝合金具有高度的散热性，可用做散热材料，还可以用铝合金制成各种装饰品。4．钛合金是广泛运用于航空航天技术领域的高性能材料。重量轻、强度高、韧性好、耐腐蚀是钛合金最显著的特点。可用钛合金制造自行车车架。5．镁合金被称作21世纪的绿色工程材料。镁合金具有质轻的突出优点，在增强交通工具的架构强度、减轻重量、增强安全性、节约能源、抗冲击与振动等方面也具有优势，镁合金材料已大量应用于自行车前叉、踏板零组件的制造，在自行车车架、轮圈、齿轮盘、刹车零组件等的制造方面镁合金材料也有所应用。自主体验1．以下现象与电化学腐蚀无关的是(

)A．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿B．生铁比软铁芯(几乎是纯铁)容易生锈C．铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈D．银质奖牌久置后表面变暗解析：选D。选项中的黄铜是铜锌合金，可以构成原电池，但铜没有锌活泼，被腐蚀的是锌而不是铜，所以不易产生铜绿；选项B中生铁是铁碳合金，可以构成原电池而使铁腐蚀生锈，软铁芯几乎是纯铁，不构成原电池；选项C中铁与铜接触构成原电池，铁比铜活泼，铁腐蚀成铁锈；选项D中银质奖章是由较纯的银制成的，不构成原电池，久置后变暗是跟空气中的多种物质起反应造成的。2．相同材质的铁在下列情形下最不易被腐蚀的是(

)解析：选C。A、B、D项都因原电池原理而被腐蚀，A、D项是析氢腐蚀，B项是吸氧腐蚀，C项中铁球被Cu保护，不易腐蚀。3．下列各种方法中：①金属表面涂抹油漆②改变金属内部结构③保持金属表面清洁干燥④在金属表面进行电镀⑤使金属表面形成致密的氧化物薄膜，能对金属起到防护或减缓腐蚀作用的是(

)A．①②③④B．①③④⑤C．①②④⑤D．全部解析：选D。金属腐蚀的防护方法有加保护层，如①④⑤。改变内部结构，加入某种金属制成合金，如②。由于化学腐蚀比电化学腐蚀慢，保持表面清洁干燥可防止电化学腐蚀的发生，如③。课堂互动讲练要点两种电化学腐蚀类型的比较金属腐蚀绝大多数属于电化学腐蚀，电化学腐蚀通常有析氢腐蚀和吸氧腐蚀两种，这两种腐蚀主要差异体现在正极反应上。特别提醒：由于金属表面一般不会遇到酸性较强的溶液，故吸氧腐蚀是金属腐蚀的主要形式，但在某些地方由于酸雨的形成，金属腐蚀以析氢腐蚀为主。只有在金属活动性顺序中位于氢前面的金属才可能发生析氢腐蚀，而位于氢以后的金属腐蚀时，只能是吸氧腐蚀，如铁锈的形成，铜绿的形成就属于吸氧腐蚀。其中铜绿形成原理为：例(2010年高考北京卷)下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是(

)A．钢管与电源正极连接，钢管可被保护B．铁遇冷浓硝酸表面钝化，可保护内部不被腐蚀C．钢管与铜管露天堆放在一起，钢管不易被腐蚀D．钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是Fe－3e－===Fe3＋【解析】钢管与电源正极连接，作电解池的阳极，被氧化而腐蚀，A项错；铁在冷浓硝酸中表面生成一层致密的氧化物保护膜，从而保护内部不被腐蚀，B项正确，钢管与铜管堆放一起时，构成原电池，钢管作负极而易被腐蚀，C项错；钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应：Fe－2e－===Fe2＋，D项错。【答案】B【规律方法】本题主要考查金属腐蚀及防护的知识，尤其是电化学腐蚀知识，体现了化学与日常生活密切相关的特点。变式训练下列说法正确的是(双选)(

)A．钢铁因含杂质而容易发生电化学腐蚀，所以合金都不耐腐蚀B．原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因，故不能用来减缓金属的腐蚀C．钢铁电化学腐蚀的两种类型主要区别在于水膜的pH不同，引起的正极反应相同D．无论哪种类型的腐蚀，其实质都是金属被氧化解析：选CD。本题考查金属的腐蚀实质和类型。金属的腐蚀就是金属失电子而被氧化的过程。依据电化学腐蚀中析氢腐蚀和吸氧腐蚀的原理可知，吸氧腐蚀正极反应为O2＋2H2O＋4e－→4OH－，析氢腐蚀中正极反应式为2H＋＋2e－→H2↑。原电池反应既可以加快金属的腐蚀，也可用以防止金属的腐蚀，例如镀锌铁等。

探究整合应用金属腐蚀的影响因素实验探究【举例】

全世界每年因生锈损失的钢铁约占世界钢铁年产量的1/4。某学生想探究铁生锈的条件，他将干净的铁钉分别同时放入A、B、C三支试管中进行研究。(1)请你帮助该学生完成下列实验设计的内容：(2)一周后，编号为________的试管中的铁钉最易生锈。(3)用相同材料制作，经过相同时间防锈处理的铁栏杆，安装在南方比安装在北方更易生锈，其原因是_____________________________。(4)在焊接铁管时，为了使接口更加牢固，常用稀盐酸清洗接口处的铁锈，该反应的化学方程式为________________________。下列物质的用途，利用氧化还原反应原理解释的是________。A．用明矾净水B．用稀盐酸除去热水瓶胆壁上的水垢C．水厂用氯气消毒自来水D．用酵母蒸馒头某铁合金与铁的物理性质的比较如下表所示：又知该铁合金耐腐蚀，强度大，从以上性能看，该铁合金不适合用做________。A．导线B．门窗框C．炉具D．飞机外壳【解析】通过对比实验，探究铁生锈的条件，(1)与空气接触(2)与电解质溶液接触。南方空气湿度大且雨水多，故钢铁比干燥的北方更易生锈。用