高中化学主题4认识生活中的材料课题4金属制品的防护课件4鲁科版
2020高中化学 主题4 认识生活中的材料 课题4 金属制品的防护学案 鲁科版选修1
课题4 金属制品的防护学习目标：1.理解金属腐蚀的本质，金属的电化学腐蚀的原理。
(重难点)2.掌握金属防护的原理和常用方法。
(重点)3.认识金属与合金在组成和性能上的主要区别。
(重点)[自主预习·探新知]一、自行车金属部件为什么易被腐蚀1．钢铁的电化学腐蚀(以吸氧腐蚀为例)(1)电极反应负极：2Fe－4e－===2Fe2＋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氢氧化铁分解生成红色的三氧化二铁，即铁锈的主要成分。
2．金属腐蚀的本质及分类(1)本质：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。
(2)分类①化学腐蚀：金属与氧化剂直接接触而被腐蚀的过程。
②电化学腐蚀：金属在有电解质溶液存在的情况下通过原电池反应发生的腐蚀。
微点拨：化学腐蚀过程中没有电流产生。
纯金属一般发生化学腐蚀，合金在潮湿环境中一般发生电化学腐蚀。
二、自行车金属部件的防腐蚀1．加防护层如给车架、挡泥板、车后座烤上一层漆，给链条涂上机油，给轴承涂上凡士林，将车把、车圈、车辐条进行电镀，将车座弹簧用一层“烤蓝”保护。
2．电化学保护(1)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。
(2)将要保护的金属和一块不溶性辅助电极，分别连接到电源的负极和正极上，接通直流电源，使电子流入要保护的金属，这种方法称作外加电流的阴极保护法。
三、自行车中的合金材料1．合金(1)概念：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。
(2)常见的合金：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．自行车中合金材料的选择(1)自行车材料选用的标准重量轻、耐腐蚀、强度高和减震性能好。
新鲁科版高中化学主题4认识生活中的材料课题4金属制品的防护课件选修1(1)
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2017秋高中化学 主题4 认识生活中的材料 课题4 金属制品的防护学案 鲁科版选修1
课题4 金属制品的防护1．理解金属腐蚀的本质，金属的电化学腐蚀的原理。
(重难点)2．掌握金属防护的原理和常用方法。
(重点)3．认识金属与合金在组成和性能上的主要区别。
(重点)(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氢氧化铁分解生成红色的三氧化二铁，即铁锈的主要成分。
2．金属腐蚀的本质及分类(1)本质：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。
(2)分类①化学腐蚀：金属与氧化性强的物质直接接触而被腐蚀的过程。
②电化学腐蚀：金属在有电解质溶液存在的情况下通过原电池反应发生的腐蚀。
1．电化学腐蚀与化学腐蚀有何不同？【提示】电化学腐蚀过程中有电流产生，化学腐蚀无电流产生。
如给车架、挡泥板、车后座烤上一层漆，给链条涂上机油，给轴承涂上凡士林，将车把、车圈、车辐条进行电镀，将车座弹簧用一层“烤蓝”保护。
2．电化学保护(1)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。
(2)将要保护的金属和一块不溶性辅助电极，分别连接到电源的负极和正极上，接通直流电源，使电子流入要保护的金属，这种方法称作外加电流的阴极保护法。
2．镀锌的车辐条在镀层破损后，仍不易腐蚀，原理是什么？【提示】由于锌比铁活泼，镀层破损后，在潮湿的空气中锌铁形成原电池，锌作负极被腐蚀，而铁被保护，故不易腐蚀。
3．合金具有的特殊性质由哪些因素决定？【提示】 合金具有的特殊性质由所添加的合金元素的种类、含量和生成合金的条件来决定。
①析氢腐蚀和吸氧腐蚀发生的条件有何不同？哪类腐蚀更普遍？ ②钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀正负极材料相同吗？正负极反应有何异同？【提示】 ①析氢腐蚀的形成条件是水膜酸性较强，吸氧腐蚀的形成条件是水膜酸性很弱或呈中性，因为多数情况下水膜酸性较弱，故吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍。
鲁科版金属的腐蚀与防护PPT精品课件
•A．a中铁钉附近呈现红色 •B．b中铁钉上发生还原反应 •C．a中铜丝上发生氧化反应 •D．b中铝条附近有气泡产生 •答案 B
•解析 依据原电池原理分析可知：
a中
b中
负极
铁：Fe－2e－===Fe2＋(氧化 铝：Al－3e－===Al3＋(氧化
反应)
反应)
正极
铜：O2＋2H2O＋4e－ ===4OH－(还原反应)
•(4)纯度越高的金属，腐蚀速率越慢。
•(5)不纯的金属或合金，在潮湿的空气中，氧 气浓度越大，腐蚀越快。
•2．金属的电化学防护
牺牲阳极保护法 原理 原电池原理
阴极电保护法 电解池原理
保护对 象
正极金属得到保护
阴极金属得到 保护
钢铁设备如锅炉内壁、土壤、海水及
应用 船体外壳等装上镁合 水中的金属设
铁：O2＋2H2O＋4e－ ===4OH－(还原反应)
溶液变红色
溶液变红色
•a中铁钉附近不变红色，铜丝上发生还原反 应；b中铁钉上发生还原反应，铝条附近没有 气泡产生。
•[反思感悟] 在金属活动顺序表中氢前面和 氢之后的多数金属都能发生吸氧腐蚀，但氢 前面的金属才能发生析氢腐蚀
• 二、金属腐蚀的快慢与金属的防护
不
Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2
Fe＋2H＋
同 其他 4Fe(OH)2＋2H2O＋
===Fe2＋
点 反应 O2===4Fe(OH)3
＋H2↑
Fe(OH)3 失去部分水转化为铁锈
•[关键提醒] 在通常情况下，潮湿的空气中 水膜酸性较弱，金属在潮湿的空气中主要发 生的是吸氧腐蚀。
• 【例1】 如图所示，将紧紧缠绕不同金 属的铁钉放入培养皿中，再加入含有适量 酚酞和NaCl的琼脂热溶液，冷却后形成琼 胶(离子在琼胶内可以移动)，下列叙述正 确的是
2020版高中化学主题4认识生活中的材料课题4金属制品的防护教师用书鲁科版选修1
课题 4 金属制品的防备1．理解金属腐化的实质，金属的电化学腐化的原理。
( 重难点 )2．掌握金属防备的原理和常用方法。
( 要点 )3．认识金属与合金在构成和性能上的主要差别。
( 要点 )自行车金属零件为何易被腐化1. 钢铁的电化学腐化 ( 以吸氧腐化为例 ) (1) 电极反响。
负极： 2Fe －4e －2＋===2Fe正极： 2H 2O ＋ O ＋ 4e － －===4OH 2(2) 电池反响： 2Fe ＋2H 2O ＋ O 2===2Fe(OH)2。
(3) 铁锈的形成 ( 用化学方程式表示 ) 。
Fe(OH)2 不稳固，在空气中进一步被氧化：4Fe(OH)2＋ O 2＋ 2HO===4Fe(OH)3氢氧化铁分解生成红色的三氧化二铁，即铁锈的主要成分。
2．金属腐化的实质及分类(1) 实质：金属原子失掉电子变为金属阳离子，在此过程中金属被氧化。
(2) 分类①化学腐化：金属与氧化性强的物质直接接触而被腐化的过程。
②电化学腐化：金属在有电解质溶液存在的状况下经过原电池反响发生的腐化。
1．电化学腐化与化学腐化有何不一样？ 【提示】电化学腐化过程中有电流产生，化学腐化无电流产生。
自行车金属零件的防腐化1. 加防备层如给车架、挡泥板、车后座烤上一层漆，给链条涂上机油，给轴承涂上凡士林，将车把、车圈、车辐条进行电镀，将车座弹簧用一层“烤蓝”保护。
2．电化学保护(1) 依据电化学原理，只需将要保护的金属与比它开朗的金属相连构成原电池，便能够使要保护的金属不被腐蚀，这就是牺牲阳极的阴极保护法。
(2) 将要保护的金属和一块不溶性协助电极，分别连结到电源的负极和正极上，接通直流电源，使电子流入要保护的金属，这类方法称作外加电流的阴极保护法。
2．镀锌的车辐条在镀层损坏后，仍不易腐化，原理是什么？【提示】因为锌比铁开朗，镀层损坏后，在湿润的空气中锌铁形成原电池，锌作负极被腐化，而铁被保护，故不易腐化。
自行车中的合金资料1.合金(1)观点：由金属与其余金属或非金属熔合而成的拥有金属特征的物质。
2018-2019学年高中化学 主题4 认识生活中的材料 课题4 金属制品的防护课件 鲁科版必修1
金属阳离子 _______________(M －ne－===Mn＋)。
3．金属腐蚀的分类 (1)化学腐蚀：金属与氧化剂直接接触而被腐蚀的过程。 (2)电化学腐蚀：金属在有电解质溶液存在的情况下通过 原电池反应 发生的腐蚀，其特点是伴有微弱的 _______________ 电流 _______________ 产生。
析氢腐蚀
吸氧腐蚀 2Fe＋2H2O＋ O2===2Fe(OH)2 4Fe(OH)2＋2H2O＋ O2===4Fe(OH)3 2Fe(OH)3===Fe2O3· nH2 O＋(3－n)H2O
总反应
Fe＋2H＋ ===Fe2＋＋H2↑
最终腐 蚀产物 普遍性
铁锈(Fe2O3的复杂水合物)
吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍
2．镁合金的优良性能有哪些？
提示：质轻，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、抗冲击和抗振动等方面有很大
优ห้องสมุดไป่ตู้。
1．下列属于电化学腐蚀的是( C ) A．铜与硫反应生成 Cu2S B．在空气中点燃镁条 C．酸雨环境中铁合金被腐蚀 D．铝被浓硝酸钝化
解析：A、B、D 中都是金属与所接触的物质直接发生化学反 应而被腐蚀，是化学腐蚀；酸雨是电解质溶液，铁合金接触 酸性电解质溶液后组成无数微小的原电池，发生析氢腐蚀， 是电化学腐蚀。
1．电化学腐蚀与化学腐蚀有何不同？
提示：电化学腐蚀过程中有电流产生 ，化学腐蚀无电流
产生。
二、自行车金属部件的防腐蚀 烤上一层漆 ； 1．给车架、挡泥板、车后座_______________ 机油 2．给链条涂上_______________ ，给轴承涂上 凡士林 _______________ ； 电镀 3．将车把、车圈、车辐条进行_______________ ； 烤蓝 4．将车座弹簧用一层“_______________ ”保护。 合金 5．采用_______________ 做自行车的零部件。
高中化学主题4认识生活中的材料课题4金属制品的防护教学课件鲁科版选修10810373
(如电镀、涂漆等)、电化学保护法(外加电流的阴极保护法和牺牲阳极的阴极保
护法)。
【答案】 D
第三十六页，共39页。
4．日常生产、生活中用到许多金属制品，从实用美观角度考虑选择下列合
适的金属材料或保护(防腐蚀)方法，将序号填入相应空格中。(每空格只选一个
序号，且各序号不重复)
①不锈钢 ②白铁(镀锌铁皮) ③铝合金 ④镀铬铁管 ⑤涂漆 ⑥镶嵌
②牺牲阳极的阴极保护法应用了原电池的工作原理，外加电流的阴极保护 法应用了电解池的工作原理。
第二十二页，共39页。
1．改善金属的内部结构 根据不同的用途选择不同的材料组成耐蚀合金，或在金属中添加合金元素， 提高其耐蚀性，可以防止或减缓金属的腐蚀。例如，在钢中加入镍制成不锈钢 可以增强防腐蚀能力。 2．形成保护层 (1)金属的氧化处理 将钢铁制品加到 NaOH 和 NaNO2 的混合溶液中，加热处理，其表面即可形 成一层厚度为 0.5～1.5 μm 的蓝色氧化膜(主要成分为 Fe3O4)，以达到钢铁防腐蚀 的目的，此过程称为发蓝处理，简称烤蓝。
第十二页，共39页。
【提示】 ①析氢腐蚀的形成条件是水膜酸性较强，吸氧腐蚀的形成条件 是水膜酸性很弱或呈中性，因为多数情况下水膜酸性较弱，故吸氧腐蚀比析氢 腐蚀更普遍。
②钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀正负极材料相同，发生的负极反应也相同： Fe－2e－===Fe2＋，而正极反应不同：析氢腐蚀，2H＋＋2e－===H2↑。吸氧腐蚀， 2H2O＋O2＋4e－===4OH－
第七页，共39页。
2．镀锌的车辐条在镀层破损后，仍不易腐蚀，原理是什么？ 【提示】 由于锌比铁活泼，镀层破损后，在潮湿的空气中锌铁形成原电 池，锌作负极被腐蚀，而铁被保护，故不易腐蚀。
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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。
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一、自行车金属部件为什么易被腐蚀
1.自行车被腐蚀的原理:制造自行车的金属是钢铁。钢铁并不是 纯铁,而是铁的合金,其中含有少量的碳,镀层破损后,在潮湿的空气 中,暴露出的钢铁部件表面就会形成一层水膜,这层水膜与铁和碳可 以组成无数微小的原电池。水膜溶有 CO2 等物质,是电解质溶液;活 泼的铁相当于微小原电池的负极,电极反应为 2Fe-4e- 2Fe2+;碳是 微小原电池的正极,电极反应为 2H2O+O2+4e- 4OH-。原电池反应 为 2Fe+2H2O+O2 2Fe(OH)2。原电池反应生成的产物进一步被氧 化的化学方程式为 4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3。三氧化二铁 是铁被腐蚀所生成的铁锈的主要成分。
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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。
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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。
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问题导学 即时检测 一 二 三
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
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”内主要发生以下反应:Fe-2e-
(3)NaCl 溶于水,形成电解质溶液,增强导电性
(4) Fe-2e-
Fe2+ ,2H2O+O2+4e-
4OH-,Fe2++2OH-
Fe(OH)2↓,4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3,2Fe(OH)3 Fe2O3·nH2O+(3-n)H2O
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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:
Fe2+ ,2H2O+O2+4e-
4OH-,Fe2++2OH-
Fe(OH)2↓,4Fe(OH)2+O2+2H2O Fe2O3·nH2O+(3-n)H2O。
4Fe(OH)3,2Fe(OH)3
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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
(1)铁钉在逐渐生锈,则铁钉的腐蚀属于
(2)若试管内液面上升,则原溶液呈
电极反应:负极
;正
极
。
(3)若试管内液面下降,则原溶液呈
极
,正极
腐蚀。
,发生
腐蚀,
性,电极反应:负 。
13
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。
。 (2)炭粉的主要作用是 。 (3)加入NaCl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): 。
10
问题导学 即绝,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
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预习交流2 如何“烤蓝”?其原理是什么呢? 答案:铁器件“烤蓝”要使用发蓝液。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。
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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。
2.电化学腐蚀:指金属在有电解质溶液存在情况下通过原电池 反应发生的腐蚀。
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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。
课题4 金属制品的防护
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1.了解金属腐蚀的本质及分类,特别是电化学腐蚀 的原理。 2.明确金属防护的方法,培养学生分析并解决生活 中实际问题的能力。 3.切实感受金属及合金在国家建设及社会生活中 的重要作用,形成爱护资源、科学利用资源的正确 思想 1.电化学腐蚀的原因。 2.析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应方程式