高三化学二轮复习 铁元素的探索之旅

铁元素的探索之旅——从常规到数字化实验探究金属的电化学腐蚀学习目标1.通过观看“铜焰画”，认识金属腐蚀和化学腐蚀。2.通过分组实验，能定性分析并应用原电池和电解池模型解释金属发生电化学腐蚀的原理，进而总结出“牺牲阳极保护法”和“外加电流阴极保护法”。3.通过分析数字化实验数据，定量认识铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀受环境影响，能从“宏-微-符”三重表征金属电化学腐蚀的原理，并能设计金属防腐的方法。宝剑锋从磨砺出,梅花香自苦寒来横空出世沉寂千年呵护备至游子望归一、金属冶炼：从高炉炼铁到宝剑出鞘《天工开物》中的高炉炼铁现代化的炼铁设备横空出世沉寂千年呵护备至游子望归折戟沉沙铁未销，自将磨洗认前朝二、金属腐蚀错金银铜镂空云龙纹铁剑宝剑出自西汉，历经2000年，剑身锈迹斑斑，剑柄熠熠生辉。

三星堆文明至今4000余年，面具光亮如新，头像尽显沧桑。金面罩铜头像横空出世呵护备至游子望归沉寂千年折戟沉沙铁未销，自将磨洗认前朝金属腐蚀：金属表面因与周围的物质发生氧化还原反应而遭到破坏的现象。金属单质金属阳离子失电子化合价升高氧化反应还原产物氧化剂二、金属腐蚀横空出世呵护备至游子望归沉寂千年折戟沉沙铁未销，自将磨洗认前朝原理1：化学腐蚀——“铜焰画”的制作化学腐蚀：铜在高温下被空气中的氧气氧化，生成CuO(黑色)和Cu2O(红色)。说明：化学腐蚀并不广泛。横空出世呵护备至游子望归沉寂千年折戟沉沙铁未销，自将磨洗认前朝横空出世呵护备至游子望归沉寂千年原理2：电化学腐蚀——金属腐蚀的罪魁祸首电化学腐蚀：铁在潮湿的空气中生成红褐色的铁锈。同桌交流讨论，说出铁剑和青铜器的元素组成，从电化学角度，猜想两者锈蚀的原因。金面罩铜头像错金银铜镂空云龙纹铁剑柄必要条件：①水膜溶入电解质

②氧化剂造成电位差折戟沉沙铁未销，自将磨洗认前朝2.请同桌交流，运用分类法和比较法，设计5组实验：1.实验用品①铁丝5根

②铜丝

③锌皮

④学生电源8V

⑤6孔井穴板(滴加含有NaCl和酚酞的琼脂) ⑥

K3[Fe(CN)6]

溶液3.实验改进和指导：请注意K3[Fe(CN)6]

铁元素的化合价。将5组金属丝依次插入5组琼脂中，1~2min后，先

，再滴入3滴K3[Fe(CN)6]溶液，观察现象。取出金属小组合作、分工明确、规范操作、注意安全、仔细观察、全面记录任务一：实验探究金属铁电化学腐蚀的原理折戟沉沙铁未销，自将磨洗认前朝活动一：实验探究金属铁电化学腐蚀的原理4.实验分析现象分析腐蚀/防护类型①Cu-Fe②Fe(空白组）③Zn-Fe④Cu-Fe(连负极）⑤Cu-Fe(连正极）Cu附近变红色；Fe附近变蓝色Fe附近既有红色也有蓝色Cu附近变红色；Fe附近变蓝色Cu被腐蚀；Fe附近变红色Fe附近变红色；Zn片被腐蚀原电池引起的腐蚀原电池负极原电池正极电解池阴极电解池阳极化学腐蚀原电池形成的保护电解池形成的保护电解池引起的腐蚀化学反应折戟沉沙铁未销，自将磨洗认前朝5.实验结论（1）电化学腐蚀广泛而严重，危害远

化学腐蚀。（2）构成原电池时，

金属被保护，叫作

保护法。（3）构成电解池时，

金属被保护，叫作

保护法。（3）Fe腐蚀速率由大到小的排序是：

＞

＞

＞

＞

。活动一：实验探究金属铁电化学腐蚀的原理电解池阳极电解池阴极原电池负极原电池正极化学腐蚀阴极正极牺牲阳极外加电流阴极大于折戟沉沙铁未销，自将磨洗认前朝6.实验异常现象1：电解池中Fe作阳极时

活动一：实验探究金属铁电化学腐蚀的原理初期：铁丝反应：Fe-2e－

=

Fe2+

，因此显蓝色；中期：铁丝仍然发生失电子的反应，产物却是致密的氧化膜，金属钝化；后期：电极反应：

2H2O

-4e－

=

O2

+

4H+。应用：工业合成氨中的反应塔，常用该方法防腐蚀。

初期铁电极附近显蓝色；

后期铁丝表面变黑，周围出现无色小气泡。折戟沉沙铁未销，自将磨洗认前朝6.实验异常现象2：空白铁丝组活动一：实验探究金属铁电化学腐蚀的原理

红色主要集中于琼脂表面,

蓝色集中于琼脂深处。

这其实也是金属构件在海水中发生的氧浓差腐蚀。海水表面氧浓度高于深处，所以金属上部的腐蚀电位要高于下部，产生了电位差，从而引起电子的传输，导致金属腐蚀。e-FeOH-O2折戟沉沙铁未销，自将磨洗认前朝活动二：3种环境中铁腐蚀的数字化实验主要实验用品：碳粉、还原铁粉、2mol/L盐酸、醋酸、食盐水、朗威®DISLab数据采集器、氧气传感器、压强传感器铁粉、碳粉电解质溶液折戟沉沙铁未销，自将磨洗认前朝活动二：1.铁在中性溶液中的腐蚀折戟沉沙铁未销，自将磨洗认前朝

经检测，反应前溶液的pH为6.8，反应后经过滤，测得滤液的pH为9.5

。活动二：1.铁在中性溶液中的腐蚀折戟沉沙铁未销，自将磨洗认前朝定性观察可见，小试管内有气泡冒出，可以断定容器内有

腐蚀发生。析氢活动二：2.铁在弱酸性溶液中的腐蚀折戟沉沙铁未销，自将磨洗认前朝定性观察可见，小试管内有气泡冒出，可以断定容器内有

腐蚀发生。析氢活动二：3.铁在强酸性溶液中的腐蚀折戟沉沙铁未销，自将磨洗认前朝活动二：3.铁在强酸性溶液中的腐蚀定性观察可见，小试管内有气泡冒出，可以断定容器内有

腐蚀发生。析氢折戟沉沙铁未销，自将磨洗认前朝总结：1.中性溶液中，铁发生

腐蚀；2.弱酸性溶液中，铁发生

腐蚀，且

腐蚀更剧烈；3.强酸性溶液中，铁发生

腐蚀，可能发生

腐蚀；活动二：3种环境中铁腐蚀的数字化实验吸氧析氢和吸氧吸氧析氢吸氧囊简久藏科斗字，剑锋新莹鸊鹈(bìtí)膏任务三、金属腐蚀的防护1.改变金属材料的组成:添加

等元素，制成合金。2.在金属表面覆盖保护层（1）喷涂

或覆盖搪瓷、塑料。（2）用

法在钢铁表面镀锌、锡、铬、镍。（3）①发蓝淬火，生成一层致密的四氧化三铁薄膜。《天工开物》记载：凡熟铁、钢铁已经炉锤，水火未济，其质未坚。乘其出火之时，入清水淬之，名曰健钢、健铁。②阳极氧化处理铝制品，形成致密

。3.电化学保护法(1）

（2）

。横空出世游子望归沉寂千年呵护备至铬、镍、钛油漆、矿物性油脂电镀氧化膜牺牲阳极保护法外加电流阴极保护法龙门已准桃花浪，月殿先收桂子香。鹏北海，凤朝阳。又携书剑路茫茫。后年六月青云去，却笑人间举子忙。云龙纹铁剑大明永乐