2018_2019学年高中化学主题4认识生活中的材料4.4金属制品的防护课件鲁科版.pptx

1、目标导航,预习引导,目标导航,预习引导,目标导航,预习引导,3.化学腐蚀:指金属与氧化剂直接接触而被腐蚀的过程。高温下,钢铁与氯气接触生成氯化铁,铜在加热条件下生成黑色的氧化铜,都属于化学腐蚀。 4.金属腐蚀:本质是金属原子失去电子变成金属阳离子,在此过程中金属被氧化。,目标导航,预习引导,预习交流1 你认为影响金属腐蚀的主要因素有哪些呢? 答案:(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得较快。(3)氧化剂:氧化剂的氧化性越强,金属腐蚀得越快。,目标导航,预习引

2、导,二、自行车金属部件的防腐蚀 1.金属部件加防护层: (1)给车架、挡泥板、车后座烤漆; (2)给链条涂上机油,给轴承涂上凡士林; (3)将车把、车圈、车辐条进行电镀; (4)将车座弹簧用一层“烤蓝”保护。 2.镀锌是最常见的电镀工艺,广泛应用于钢铁制品的防腐蚀,原因是镀层破损后,由于锌比铁活泼,腐蚀时先腐蚀锌。 3.根据电化学原理,只要将要保护的金属与比它活泼的金属相连构成原电池,便可以使要保护的金属不被腐蚀,这就是牺牲阳极的阴极保护法。各种防腐措施都是为了阻止需要保护的金属失去电子被氧化为金属阳离子。,目标导航,预习引导,预习交流2 如何“烤蓝”?其原理是什么呢? 答案:铁器件“烤蓝”要

3、使用发蓝液。其方法是:将铁放入50 g NaOH、10 g NaNO3、3 g NaNO2及100 mL 水所得到的溶液中,加热煮沸20 min,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氧化性并不强的氧化剂氧化生成钝化膜。,目标导航,预习引导,三、自行车中的合金材料 1.不锈钢是通过改变金属的组成和结构来提高自身耐腐蚀性的合金。目前,科学家们已发明了各种有针对性耐腐蚀的合金钢。 2.自行车选材主要指标为重量轻、耐腐蚀、强度高和减震性能好。 3.几种常见合金 (1)铁合金:优点是使车架变轻,缺点是笨重、易腐蚀。 (2)铝合金:优点是质轻、成本低、易加工、机

4、械性高。 (3)钛合金:优点是重量轻、强度高、韧性好、耐腐蚀。 (4)镁合金:优点是质轻。,目标导航,预习引导,预习交流3 合金有什么特点? 答案:特点是:合金比它的成分金属具有更多良好的物理、化学或机械等方面的性能。一般地说,合金的熔点比它的各成分金属的熔点都低。,问题导学,即时检测,一,二,一、金属的腐蚀 活动与探究 市场上出售的“热敷袋”其主要成分为铁屑、炭粉、木屑和少量氯化钠、水等。“热敷袋”启用之前用塑料袋使其与空气隔绝,启用时打开塑料袋轻轻揉搓就会放出热量,使用完后,会发现有大量铁锈存在,请回答下列问题: (1)“热敷袋”产生热量的来源是 。 (2)炭粉的主要作用是。 (3)加入N

5、aCl的主要作用是。 (4)写出生成铁锈的有关方程式(按生成过程分步写,不可合并成总式):。,三,问题导学,即时检测,一,二,三,解析:从“热敷袋”使用前与空气隔绝,启用后却要打开揉搓,说明有空气参与了“热敷袋”内的反应。反应后有大量铁锈生成,说明有O2参加,而放出的热量应是铁被氧化时释放的,从启用到放出热量时间很短,显然不是铁的缓慢氧化所能形成的现象。此时,再分析“热敷袋”中的原料成分,会很容易想到铁的吸氧腐蚀,即“热敷袋”内发生的是原电池反应,其中铁作负极,炭粉作正极,NaCl与水构成了电解质溶液,轻轻揉搓的作用是使铁屑与炭粉、氯化钠与水充分接触,以促使原电池反应的发生,“热敷袋”内主要发

6、生以下反应:,问题导学,即时检测,一,二,三,答案:(1)铁被氧化放出的热量 (2)与铁屑、NaCl溶液构成原电池,加速铁被氧化 (3)NaCl溶于水,形成电解质溶液,增强导电性,问题导学,即时检测,一,二,三,迁移与应用 如图,烧杯中试管内有一枚铁钉,放置数天观察:,(1)铁钉在逐渐生锈,则铁钉的腐蚀属于腐蚀。 (2)若试管内液面上升,则原溶液呈,发生腐蚀,电极反应:负极;正极。 (3)若试管内液面下降,则原溶液呈性,电极反应:负极,正极。,问题导学,即时检测,一,二,三,解析:根据原电池的构成条件可知铁钉的腐蚀属于电化学腐蚀,试管内液面上升,说明试管内压强减小,试管内气体被吸收所致,是铁钉

7、吸氧腐蚀的结果,据此写出电极反应;试管内液面下降,说明试管内气体压强变大,试管内产生了新气体所致,是铁钉析氢腐蚀的结果,据此写出电极反应。 答案:(1)电化学,问题导学,即时检测,一,二,三,问题导学,即时检测,一,二,三,3.钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀 (1)吸氧腐蚀和析氢腐蚀的比较,问题导学,即时检测,一,二,三,问题导学,即时检测,一,二,三,4.金属腐蚀快慢的影响因素 (1)与构成原电池的材料有关。两极材料的活动性差别越大,电势差越大,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强弱有关,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

8、质溶液中的腐蚀快于在弱电解质溶液中的腐蚀。 (3)金属腐蚀快慢的比较规律 电解原理引起的腐蚀(金属作阳极)原电池原理引起的腐蚀(金属作负极)化学腐蚀一般有防腐措施的腐蚀利用原电池原理防腐(金属作正极)的腐蚀利用电解池原理防腐(金属作阴极)的腐蚀。,问题导学,即时检测,一,二,三,二、金属的防护 活动与探究 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:,问题导学,即时检测,一,二,(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

9、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。,解析:本题不仅考查了铁生锈的条件,也考查了铁生锈的过程。铁生锈与氧气、水有关,题中控制条件,设计了三个对比实验进行证明:(1)铁钉只与干燥空气接触;(2)铁钉只与水接触;(3)铁钉既与水又与空气接触。本题还结合地理知识考查了不同地理位置、环境对铁生锈快慢的影响,体现了研究铁锈蚀条件的实际价值。,三,问题导学,即时检测,一,二,三,答案:(1)加热烘干试管,小心放入铁钉,塞上塞子 探究铁在有水而无空气(氧气)时的生锈情况小心放入铁钉,注入蒸馏水

10、,使铁钉部分浸入水中(2)C (3)南方比北方空气潮湿,铁更易生锈,问题导学,即时检测,一,二,迁移与应用 据初步估计每年由于钢铁生锈会使我国损失大约100亿150亿元。了解金属腐蚀的原因,掌握防护的方法,具有十分重要的意义。下列各种方法中:金属表面涂抹油漆改变金属内部结构保持金属表面清洁干燥在金属表面进行电镀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.B. C.D. 解析:金属腐蚀的防护方法有加保护层,如。改变内部结构,加入某种金属制成抗腐蚀合金,如。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。 答案:D,三,问题导学,即时检测,一

11、,二,三,金属的防护措施 金属防护的基本思路是防止金属与化学物质直接接触,防止金属参与形成原电池。 常用的防护方法有: 1.改变金属的组成和结构 制成各种合金,如不锈钢(钢中加入一定量的镍和铬)等。 2.加保护层 电镀、热镀、喷镀、涂漆、涂油等,或形成氧化膜保护。 (1)烤蓝:在钢铁制品表面生成Fe3O4。 (2)常温下铝制品表面生成Al2O3。,问题导学,即时检测,一,二,3.电化学保护法 消除引起金属发生电化学腐蚀的电池反应的方法。 (1)外加电流的阴极保护法:将被保护的金属与外加直流电源的负极相连,能导电的惰性材料(如石墨)与电源正极相连,通电后,被保护的金属上积累电子从而防止其被腐蚀。

12、 (2)外加活泼电极的牺牲阳极的阴极保护法:在被保护的金属上连接一种更活泼的金属,当发生电化学腐蚀时,首先锈蚀的是阳极(活泼金属一极),这样就保护了另一极的金属不被腐蚀。,三,问题导学,即时检测,一,二,三,4.电镀 (1)定义:应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。 (2)电镀的目的:使金属增强抗腐蚀能力,增加美观和表面硬度。 (3)电镀的条件:待镀的金属制品作阴极,镀层金属作阳极,用含有镀层金属离子的溶液作电镀液。即阳极材料、电解质溶液中的放电阳离子、镀层金属都必须是同一种金属元素。 注意:(1)电镀池中,电解质溶液浓度不发生变化; (2)经过特殊处理,可以在有机材料表

13、面镀上一层金属。 5.烤蓝 “烤蓝”,又称“发蓝”,是一种常用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。,问题导学,即时检测,一,三,二,三、自行车中的合金材料 活动与探究 钛(Ti)因为具有神奇的性能越来越引起人们的关注,是航空、军工、电力等方面的必需材料,被誉为“空间金属”和“深海金属”。常温下钛不和非金属、强酸反应。红热时,却可与某些常见的非金属单质反应。地壳中含钛矿石金红石(TiO2),目前大规模生产钛的方法是: 第一步:将金红石、炭粉混合,在高温条件下通入氯气制得TiCl4和一种可燃性气体。该反应的化学方程式:,该反应中的还原剂是。 第

14、二步:在氩气的气氛中,用过量的镁在加热条件下与TiCl4反应制得金属钛。 (1)写出此反应的化学方程式:。,问题导学,即时检测,一,三,二,(2)如何从上述所得产物中获取金属钛?简述步骤并写出有关反应的化学方程式。 实验步骤:。 化学方程式:。 (3)钛和钛的合金被誉为“21世纪最有发展前景的材料”,它们具有很多优良的性能,如熔点高、密度小、可塑性好、易于加工等,尤其是钛合金与人体器官具有很好的“生物相容性”。根据它们的主要性能,下列用途不切合实际的是。 A.用来做保险丝 B.用来制造航天飞机 C.用于制造人造骨 D.用于家庭装修,做钛合金装饰门,问题导学,即时检测,一,三,二,解析:由题意可

15、知可燃性气体为CO,可得化学方程式TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO,该反应中氧化剂为Cl2,还原剂为C。 (1)由题给信息可直接写出。 (2)利用钛不与强酸反应,故可知用过量盐酸除去过量的镁而分离出钛。 (3)由于钛合金熔点高、密度小,故不适合做保险丝,因为保险丝要求在受热时能及时熔断。,答案:第一步:TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2COC 第二步:(1)TiCl4+2MgTi+2MgCl (2)加入足量的盐酸,除去过量金属镁,过滤,并用蒸馏水洗涤固体即得金属钛Mg+2HClMgCl2+H2 (3)A,问题导学,即时检测,一,三,二,解析:要形成合金,各成分都要有共同的液态温度

16、范围,即合金中一种金属的熔点要高于另一种金属的熔点而低于它的沸点,而Cu-Na不具备。 答案:D,迁移与应用 工业生产中常将两种或多种金属(或金属与非金属)在同一容器中加热使其熔合,冷凝后得到具有金属特性的熔合物合金,这是制取合金的常用方法之一。根据下表数据判断,不宜用上述方法制取合金的是(),A.Fe-Cu合金B.Cu-Al合金 C.Al-Na合金D.Cu-Na合金,问题导学,即时检测,一,三,二,1.合金的组成和性质 (1)组成:合金是由金属和金属或金属和非金属熔合而成的具有金属特性的物质。 (2)合金的性质: 合金比纯金属硬度更大、更坚固。纯金属中原子排列规整,加入其他元素的原子,改变了

17、金属原子有规则的层状排列,使原子间滑动变困难,因此合金硬度更大。 合金的熔点一般比成分金属低。 合金具有固定的熔、沸点(有别于其他混合物)。,问题导学,即时检测,一,三,二,2.常见合金的组成、性能,问题导学,即时检测,1,2,3,4,5,解析:本题考查金属的电化学腐蚀原理。钢铁中含有多种杂质,在考虑钢铁的电化学腐蚀时,为了简化问题,主要讨论碳杂质问题,也就是以Fe为负极,C为正极的原电池反应。在中性条件或弱酸性条件下发生的是吸氧腐蚀。原电池的正极为C,发生的是还原反应,即得电子反应,故A、D两项应排除。在B、C两项中,B项是析氢腐蚀的电极反应式。 答案:C,1.钢铁在很弱的酸性或中性条件下发

18、生电化学腐蚀时,正极的反应式为(),6,问题导学,即时检测,1,2,3,4,5,2.(2017北京丰台二模)铁锅表面覆盖有下列物质时,锈蚀速率最快的是() A.水B.食盐水 C.食用油D.酒精 答案:B,6,问题导学,即时检测,1,2,3,4,5,3.钢铁的锈蚀过程中,下列五种变化可能发生的是() Fe由+2价转化为+3价O2被还原H+被还原 有Fe2O3nH2O生成杂质碳被氧化除去 A.B. C.D.,答案:C,6,问题导学,即时检测,1,2,3,4,5,4.在铁制品上镀一定厚度的锌层,以下方案设计正确的是 () A.锌作阳极,镀件作阴极,溶液中含有锌离子 B.锌作阴极,镀件作阳极,溶液中含有亚铁离子 C.铁作阳极,镀件作阴极,溶液中含有亚铁离子 D.锌作阴极,镀件作阳极,溶液中含有锌离子 解析:按电镀的条件(待镀金属作阴极,镀层金属作阳极,含镀层金属离子的盐溶液作电镀液)知A项正确。 答案:A,6,问题导学,即时检测,1,2,3,4,5,5.有关合金的叙述错误的是() A.铁与非金属氯、氧等很难形成合金 B.合金是混合物 C.合金具有固定的熔点 D.形成合金后,其熔点比各成分的熔点都高 解析:合金可以由两种或两种以上的金属形成,也可以由金属与非金属形成,但活泼的非金属与金属发生反应,很难形成合金,形成合金的非金属主要由活泼性较差的、熔点