高中化學 4.4 金屬制品的防護課件 魯科版選修1.ppt

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課題4 金屬制品的防護,預習引導,目標導航,預習引導,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,目標導航,預習引導,3.化學腐蝕:指金屬與氧化劑直接接觸而被腐蝕的過程。高溫下,鋼鐵與氯氣接觸生成氯化鐵,銅在加熱條件下生成黑色的氧化銅,都屬于化學腐蝕。 4.金屬腐蝕:本質(zhì)是金屬原子失去電子變成金屬陽離子,在此過程中金屬被氧化。,,,,,,,,,目標導航,預習引導,預習交流1 你認為影響金屬腐蝕的主要因素有哪些呢? 答案:(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)生電化學腐蝕。(2)介質(zhì):活潑金屬在強電解質(zhì)溶液中腐蝕得較快。(3)氧化劑:氧化劑的氧化性越強,金屬腐蝕得越快。,目標導航,預習引導,,,,,,二、自行車金屬部件的防腐蝕 1.金屬部件加防護層: (1)給車架、擋泥板、車后座烤漆; (2)給鏈條涂上機油,給軸承涂上凡士林; (3)將車把、車圈、車輻條進行電鍍; (4)將車座彈簧用一層“烤藍”保護。 2.鍍鋅是最常見的電鍍工藝,廣泛應用于鋼鐵制品的防腐蝕,原因是鍍層破損后,由于鋅比鐵活潑,腐蝕時先腐蝕鋅。 3.根據(jù)電化學原理,只要將要保護的金屬與比它活潑的金屬相連構成原電池,便可以使要保護的金屬不被腐蝕,這就是犧牲陽極的陰極保護法。各種防腐措施都是為了阻止需要保護的金屬失去電子被氧化為金屬陽離子。,,,,,,,,,,,,,,目標導航,預習引導,,,,,預習交流2 如何“烤藍”?其原理是什么呢? 答案:鐵器件“烤藍”要使用發(fā)藍液。其方法是:將鐵放入50 g NaOH、10 g NaNO3、3 g NaNO2及100 mL 水所得到的溶液中,加熱煮沸20 min,用水洗凈,即看到有Fe3O4保護層生成。其原理是利用Fe在堿性溶液中更容易被一些氧化性并不強的氧化劑氧化生成鈍化膜。,目標導航,預習引導,,,,,,三、自行車中的合金材料 1.不銹鋼是通過改變金屬的組成和結構來提高自身耐腐蝕性的合金。目前,科學家們已發(fā)明了各種有針對性耐腐蝕的合金鋼。 2.自行車選材主要指標為重量輕、耐腐蝕、強度高和減震性能好。 3.幾種常見合金 (1)鐵合金:優(yōu)點是使車架變輕,缺點是笨重、易腐蝕。 (2)鋁合金:優(yōu)點是質(zhì)輕、成本低、易加工、機械性高。 (3)鈦合金:優(yōu)點是重量輕、強度高、韌性好、耐腐蝕。 (4)鎂合金:優(yōu)點是質(zhì)輕。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,目標導航,預習引導,,預習交流3 合金有什么特點? 答案:特點是:合金比它的成分金屬具有更多良好的物理、化學或機械等方面的性能。一般地說,合金的熔點比它的各成分金屬的熔點都低。,問題導學,即時檢測,一,二,一、金屬的腐蝕 活動與探究 市場上出售的“熱敷袋”其主要成分為鐵屑、炭粉、木屑和少量氯化鈉、水等。“熱敷袋”啟用之前用塑料袋使其與空氣隔絕,啟用時打開塑料袋輕輕揉搓就會放出熱量,使用完后,會發(fā)現(xiàn)有大量鐵銹存在,請回答下列問題: (1)“熱敷袋”產(chǎn)生熱量的來源是 。 (2)炭粉的主要作用是 。 (3)加入NaCl的主要作用是 。 (4)寫出生成鐵銹的有關方程式(按生成過程分步寫,不可合并成總式): 。,三,問題導學,即時檢測,一,二,三,問題導學,即時檢測,一,二,三,問題導學,即時檢測,一,二,三,問題導學,即時檢測,一,二,解析:根據(jù)原電池的構成條件可知鐵釘?shù)母g屬于電化學腐蝕,試管內(nèi)液面上升,說明試管內(nèi)壓強減小,試管內(nèi)氣體被吸收所致,是鐵釘吸氧腐蝕的結果,據(jù)此寫出電極反應;試管內(nèi)液面下降,說明試管內(nèi)氣體壓強變大,試管內(nèi)產(chǎn)生了新氣體所致,是鐵釘析氫腐蝕的結果,據(jù)此寫出電極反應。,,三,問題導學,即時檢測,一,二,三,問題導學,即時檢測,一,二,三,問題導學,即時檢測,一,二,三,問題導學,即時檢測,一,二,三,問題導學,即時檢測,一,二,三,問題導學,即時檢測,一,二,(2)一周后,編號為 的試管中的鐵釘最易生銹。 (3)用相同材料制作,經(jīng)過相同時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,為了使接口更加牢固,常用稀鹽酸清洗接口處的鐵銹,該反應的化學方程式為 。,解析:本題不僅考查了鐵生銹的條件,也考查了鐵生銹的過程。鐵生銹與氧氣、水有關,題中控制條件,設計了三個對比實驗進行證明:(1)鐵釘只與干燥空氣接觸;(2)鐵釘只與水接觸;(3)鐵釘既與水又與空氣接觸。本題還結合地理知識考查了不同地理位置、環(huán)境對鐵生銹快慢的影響,體現(xiàn)了研究鐵銹蝕條件的實際價值。,三,問題導學,即時檢測,一,二,三,問題導學,即時檢測,一,二,遷移與應用 據(jù)初步估計每年由于鋼鐵生銹會使我國損失大約100億~150億元。了解金屬腐蝕的原因,掌握防護的方法,具有十分重要的意義。下列各種方法中:①金屬表面涂抹油漆 ②改變金屬內(nèi)部結構 ③保持金屬表面清潔干燥 ④在金屬表面進行電鍍 ⑤使金屬表面形成致密的氧化物薄膜,能對金屬起到防護或減緩腐蝕作用的是( ) A.①②③④ B.①③④⑤ C.①②④⑤ D.①②③④⑤ 解析:金屬腐蝕的防護方法有加保護層,如①④⑤。改變內(nèi)部結構,加入某種金屬制成抗腐蝕合金,如②。由于化學腐蝕比電化學腐蝕慢,保持表面清潔干燥可防止電化學腐蝕的發(fā)生,如③。 答案:D,三,問題導學,即時檢測,一,二,三,問題導學,即時檢測,一,二,3.電化學保護法 消除引起金屬發(fā)生電化學腐蝕的電池反應的方法。 (1)外加電流的陰極保護法:將被保護的金屬與外加直流電源的負極相連,能導電的惰性材料(如石墨)與電源正極相連,通電后,被保護的金屬上積累電子從而防止其被腐蝕。 (2)外加活潑電極的犧牲陽極的陰極保護法:在被保護的金屬上連接一種更活潑的金屬,當發(fā)生電化學腐蝕時,首先銹蝕的是陽極(活潑金屬一極),這樣就保護了另一極的金屬不被腐蝕。,三,問題導學,即時檢測,一,二,三,問題導學,即時檢測,一,三,二,問題導學,即時檢測,一,三,二,(2)如何從上述所得產(chǎn)物中獲取金屬鈦?簡述步驟并寫出有關反應的化學方程式。 實驗步驟: 。 化學方程式: 。 (3)鈦和鈦的合金被譽為“21世紀最有發(fā)展前景的材料”,它們具有很多優(yōu)良的性能,如熔點高、密度小、可塑性好、易于加工等,尤其是鈦合金與人體器官具有很好的“生物相容性”。根據(jù)它們的主要性能,下列用途不切合實際的是 。 A.用來做保險絲 B.用來制造航天飛機 C.用于制造人造骨 D.用于家庭裝修,做鈦合金裝飾門,問題導學,即時檢測,一,三,二,解析:由題意可知可燃性氣體為CO,可得化學方程式TiO2+2C+2Cl2 TiCl4+2CO,該反應中氧化劑為Cl2,還原劑為C。 (1)由題給信息可直接寫出。 (2)利用鈦不與強酸反應,故可知用過量鹽酸除去過量的鎂而分離出鈦。 (3)由于鈦合金熔點高、密度小,故不適合做保險絲,因為保險絲要求在受熱時能及時熔斷。,答案:第一步:TiO2+2C+2Cl2 TiCl4+2CO C 第二步:(1)TiCl4+2Mg Ti+2MgCl (2)加入足量的鹽酸,除去過量金屬鎂,過濾,并用蒸餾水洗滌固體即得金屬鈦 Mg+2HCl MgCl2+H2↑ (3)A,問題導學,即時檢測,一,三,二,解析:要形成合金,各成分都要有共同的液態(tài)溫度范圍,即合金中一種金屬的熔點要高于另一種金屬的熔點而低于它的沸點,而Cu-Na不具備。 答案:D,問題導學,即時檢測,一,三,二,問題導學,即時檢測,一,三,二,問題導學,即時檢測,1,2,3,4,5,解析:本題考查金屬的電化學腐蝕原理。鋼鐵中含有多種雜質(zhì),在考慮鋼鐵的電化學腐蝕時,為了簡化問題,主要討論碳雜質(zhì)問題,也就是以Fe為負極,C為正極的原電池反應。在中性條件或弱酸性條件下發(fā)生的是吸氧腐蝕。原電池的正極為C,發(fā)生的是還原反應,即得電子反應,故A、D兩項應排除。在B、C兩項中,B項是析氫腐蝕的電極反應式。 答案:C,問題導學,即時檢測,1,2,3,4,5,,,問題導學,即時檢測,1,2,3,4,5,3.在鐵制品上鍍一定厚度的鋅層,以下方案設計正確的是 ( ) A.鋅作陽極,鍍件作陰極,溶液中含有鋅離子 B.鋅作陰極,鍍件作陽極,溶液中含有亞鐵離子 C.鐵作陽極,鍍件作陰極,溶液中含有亞鐵離子 D.鋅作陰極,鍍件作陽極,溶液中含有鋅離子,答案:A,,問題導學,即時檢測,1,2,3,4,5,4.有關合金的敘述錯誤的是( ) A.鐵與非金屬氯、氧等很難形成合金 B.合金是混合物 C.合金具有固定的熔點 D.形成合金后,其熔點比各成分的熔點都高 解析:合金可以由兩種或兩種以上的金屬形成,也可以由金屬與非金屬形成,但活潑的非金屬與金屬發(fā)生反應,很難形成合金,形成合金的非金屬主要由活潑性較差的、熔點較高的非金屬組成,如碳、硅等,故A項正確;合金是一類比較特殊的混合物,具有固定的熔點(區(qū)別于一般混合物),且比其成分金屬熔點低,故B、C項正確,D項錯誤。 答案:D,問題導學,即時檢測,1,2,3,4,5,,,解析:①中由于水中溶解了氧氣,鐵與雜質(zhì)碳會形成原電池,發(fā)生電化學腐蝕;②中鐵在油中,氧氣難以溶解,無電解質(zhì)溶液,不能形成原電池;③④都形成原電池,但③中鐵為正極,受到保護,④中鐵為負極,被氧化;⑤⑥都形成電解池,⑤中鐵與電源的正極相連,作陽極,氧化速率增大;⑥中鐵與電源的負極相連,作陰極,受到保護。所以鐵腐蝕由快到慢的順序為⑤④①②③⑥。 答案:⑤④①②③⑥,