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1、
第三章 探索生活材料 第二節(jié) 金屬的腐蝕與防護
【學(xué)習(xí)目標】
1.能描述金屬腐蝕的化學(xué)原理,知道金屬防護的常用方法,認識防止金屬腐蝕的重要意義。
2.進一步學(xué)會對比、比較認識事物的科學(xué)方法和假設(shè)驗證探究的思維方式,辯證的認識外因條件對化學(xué)變化的影響;
3.參與試驗探究觀察鐵生銹的過程,體會動手試驗自己獲得鐵的性質(zhì)的知識的成功愉悅,保持學(xué)習(xí)的興趣;
【教材助讀】
1、金屬的腐蝕是指_____________與________________________________進行_________而腐蝕損耗的過程,其本質(zhì)是__________。一般可以分為____________
2、和____________,前者指的是____________,后者指的是____________,一般情況下,兩種腐蝕同時存在,只是__________比___________要普遍得多。
2、以不純的鋼鐵為例分析鋼鐵的腐蝕情況:Z①吸氧腐蝕的實質(zhì)是鐵在_________的存在下被______氧化,這一腐蝕過程因吸收了 ___而被稱為吸氧腐蝕。發(fā)生吸氧腐蝕的條件是________________,正極反應(yīng)是_____________,負極反應(yīng)是_________。
②析氫腐蝕條件是______________________,正極反應(yīng)是__
3、___________,負極反應(yīng)是_____________。
3、影響金屬腐蝕的因素包括____________和______兩個方面。就前者而言,金屬越______,就越容易_____________________;后者包括_____和______等方面。
4、防止金屬腐蝕的方法有___________、____________和____________。
課堂練習(xí)]
1、埋在地下的輸油鑄鐵管道,在下列各種情況下被腐蝕速度最慢的是
A.在含鐵元素較多的酸性土壤中 B.在潮濕疏松透氣的土壤中
C.在干燥致密不透氣的土壤中 D.在含
4、碳粒較多、潮濕透氣的土壤中
2、鋼鐵的銹蝕過程中,下列5種變化可能發(fā)生的是
①Fe由+2價變?yōu)?3 ②O2被還原 ③H+被還原 ④有Fe2O3H2O形成 ⑤雜質(zhì)碳被氧化除去
A.①② B.③④ C.①②③④ D.①②③④⑤
3、關(guān)于原電池的下列說法中,正確的是
A.在正極上發(fā)生氧化反應(yīng) B.化學(xué)性質(zhì)較活潑的金屬為負極
C.在外電路上電子流出正極 D.是由電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置
4、把a、b、c、d4塊金屬
5、片浸入稀硫酸中,用導(dǎo)線兩兩相連可以組成幾個原電池。若a、b相連時a為負極;c、d相連時電流由d到c;a、c相連時c極上產(chǎn)生大量氣泡;b、d相連時b上有大量氣泡產(chǎn)生;則四種金屬的活動性順序由強到弱為: .(a>c>d>b)
5、燒過菜的鐵鍋未及時洗去含有NaCl的殘液,過一段時間便出現(xiàn)紅棕色的鐵銹斑點,已知該銹斑為Fe(OH)3失水的產(chǎn)物。表示Fe(OH)3生成的電極反應(yīng)式、離子方程式和化學(xué)方程式分別為;(1)負極 , 正極 ;(2) ;(3) 。(Fe-2e=Fe
6、2+ ,2H2O+O2+4e=4OH-,) (Fe2++2OH-=Fe(OH)2;4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3)
6、有人設(shè)計以Pt和Zn為電極材料,埋入人體內(nèi)作為某種心臟病人的心臟起搏器的能源。它依靠人體內(nèi)血液種含有一定濃度的溶解氧、H+和Zn2+進行工作。它的兩極電極反應(yīng)式分別為: 。(正極:Zn-2e=Zn2+ ,負極:2H2O+O2+4e=4OH-,)
【課堂探究】
學(xué)生活動1什么是金屬腐蝕?
金屬腐蝕:金屬(或合金)跟周圍接觸到的氣體(或液體)反應(yīng)而腐蝕損耗的過程。
金屬的化學(xué)腐蝕:金屬跟接觸到的物質(zhì)直
7、接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。特點:反應(yīng)簡單、金屬與氧化劑之間的氧化還原反應(yīng)。
講述]溫度對化學(xué)腐蝕的影響:
科學(xué)探究]不同條件下鐵釘?shù)匿P蝕
注意:①光亮鐵釘浸沒在菜油之中;②光亮鐵釘半浸半露在菜油中;③光亮鐵釘完全浸沒在食鹽水中;④光亮鐵釘完全浸沒在酸性溶液中或堿性溶液中。學(xué)生分別觀察并寫出報告以培養(yǎng)學(xué)生的觀察與描述能力。教師不但要給學(xué)生出題目,還要發(fā)揮點撥作用,提出注意點:①觀察的一周中不要振蕩試管,否則會破壞生銹的界面;②把各人設(shè)置的具體條件和的狀況詳盡記錄在案,以利分析和歸納,寫出高質(zhì)量的家庭探究報告。
實驗方案
記錄
結(jié)論
總結(jié)]鐵釘生銹的條件:鐵釘含雜質(zhì)
8、、與電解質(zhì)溶液接觸。
學(xué)生活動2絕大多數(shù)鋼鐵生銹是否是化學(xué)腐蝕?為什么?
投影]鋼鐵的吸氧腐蝕與析氫腐蝕:
講解] 吸氧腐蝕與析氫腐蝕:發(fā)生條件、正負極反應(yīng)、總反應(yīng)。
分類
析氫腐蝕
吸氧腐蝕
條件
水膜酸性較強(弱酸)
水膜酸性較弱或呈中性
負極反應(yīng)
Fe –2e === Fe2+
2Fe –4e === 2 Fe2+
正極反應(yīng)
2H+ + 2e === H2
2H2O + O2 + 4e- == 4OH-
總反應(yīng)
Fe + 2H+ == Fe2+ + H2
2Fe + 2H2O + O2 == 2Fe(OH)2
4Fe(OH)2 + 2H2
9、O + O2= 4Fe(OH)3
Fe2O3.xH2O
次要
主要
學(xué)生活動3討論自行車不同構(gòu)件的防銹措施:
討論]要想減少或避免電化學(xué)腐蝕,我們應(yīng)該采取什么措施?
?、賹饘僮霰匾木珶?,以減少其中能導(dǎo)電的不活潑雜質(zhì)。
?、趯C器、儀表及時保養(yǎng),減少金屬與腐蝕性氣體、電解質(zhì)溶液、潮濕氣體的接觸。
③根據(jù)用途不同采取不同的方法使金屬與造成發(fā)生的介質(zhì)隔離,如涂油脂、噴漆、鍍層、表面鈍化等。
?、苓x用適宜的金屬或非金屬制成耐腐蝕的合金,如煉制不銹鋼、耐酸鋼等。
⑤采用電化學(xué)防護方法,如在鋼鐵的船體上焊接上較活潑的金屬鋅。
【當(dāng)堂檢測】
1.
10、解釋下列現(xiàn)象并寫出有關(guān)原電池的電極反應(yīng):
(1)馬口鐵(鍍Sn鐵皮)做的罐頭,打開后為什么極易生銹?
(2)自來水管(鍍Zn鐵管)和白鐵皮做的提桶,為什么不易生銹?
(3)輪船船殼的水線以下部分,為什么要裝上一定數(shù)量Zn塊?
2.橋梁上鋼結(jié)構(gòu)接頭處須用鉚釘連結(jié),以下三種鉚釘,選用何種為好?
(1)鋁鉚釘 (2)銅鉚釘 (3)鋼鉚釘
3.下列各燒杯中盛有海水,依次插入:
(1)Fe片;(2)Cu、Fe導(dǎo)線相連;(3)Sn、Fe導(dǎo)線相連;(4)Zn、Fe導(dǎo)線相連;(5)Al、Fe導(dǎo)線相連;鐵在其中被腐蝕時由快到慢的順序是:_________。
【歸納總結(jié)】
化
11、學(xué)腐蝕與電化腐蝕的對比
(1)本質(zhì):金屬原子失電子而被氧化
M – ne == Mn+
(2)
(3)相互關(guān)系:往往同時發(fā)生,電化腐蝕要比化學(xué)腐蝕普遍得多。
【問題拓展】
學(xué)校(或社區(qū)、鄉(xiāng)村)內(nèi)的自行車防雨棚采用了鋼架結(jié)構(gòu),但使用不久就會生銹。為了使它有比較長的使用壽命,需要采取防銹措施。請同學(xué)們思考:怎樣應(yīng)用有關(guān)金屬銹蝕的知識來防止自行車棚的鋼架銹蝕呢?
我的假設(shè)
車棚鋼架銹蝕的主要原因是:--、--、--、--……
我的方案
針對這些原因采取下列措施,可以防止車棚鋼架銹蝕:
1.--------
2.--------
12、
3.--------
……
探究過程建議
1.查閱有關(guān)鋼鐵銹蝕原因和防護方法的資料,在此基礎(chǔ)上初步考慮可以采取的防銹措施,整理成參考材料并與同學(xué)進行交流和討論。
2.考察同類車棚的防銹方法及其效果,向有經(jīng)驗的人征求意見,在此基礎(chǔ)上寫成考察報告。
3.設(shè)計幾種方案,根據(jù)某些指標比較這些方案的優(yōu)缺點,然后確定一個比較好的方案。
主要步驟和方法
方案1
方案2
方案3
防銹材料成本估算
施工人力成本估算
有效防銹期估計
綜合評價優(yōu)劣排序
幾點說明
1.本課題是一項
13、實踐性很強的探究活動,要求學(xué)生單獨或以小組形式進行實地考察,結(jié)合成本核算和效果分析獲得可行的方案。
2.如果沒有適當(dāng)?shù)淖孕熊嚺铮蛇x擇類似的需要做防銹處理的農(nóng)具棚、候車棚、露天鐵架或者家用鐵器等替代,并寫出有關(guān)的研究報告。
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