高中化学 4.1 材料的加工处理教学1 苏教版选修2

(1)铝件表面形成Al(OH)3的电极反应式是 _______________________________________。
(2)电解过程中，必须使电解液pH保持相对稳定 (不能太大，也不能太小)的原因是
________________________________________。
(3)用NaHCO3溶液作电解液，会减缓阴极区溶液 pH的增大，能说明这一原理的离子方程式为
第一单元 材料的加工处理
第
学习目标
一
Байду номын сангаас
单
元
课前自主学案
材
料
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加
课堂互动讲练
工
处
理
学习目标 通过实验探究活动了解铝的阳极氧化等进行金属 表面处理的方法，以一些常见的化学腐蚀为例， 了解化学腐蚀在材料加工处理中的应用。
课前自主学案
一、金属的表面处理 1．铝的阳极氧化 (1)表面预处理：将铝片浸入热的NaOH溶液中，目 的：洗去油污，去除表面的氧化膜。 (2)阳极氧化：电解液为20%H2SO4溶液，阳极： __铝__片_____，阴极：_碳__棒____。
思考感悟 2．在实验室中，多余的氢氟酸应如何处理？ 【提示】 氢氟酸是有毒气体HF的水溶液，实验 时要注意安全，实验后的废液及剩余的氢氟酸要 放到指定的容器中，不能任意排放，以免污染环 境。
课堂互动讲练
要点一 铝的阳极氧化的过程
1．表面预处理 铝材及其制品表面都会不同程度地存在着污垢 和缺陷。氧化处理之前，要用化学和物理的方 法对制品表面进行清洗，裸露出纯净的金属基 体，使得氧化着色顺利进行。
(3)HCO－ 3 ＋OH－===CO23－＋H2O 【点评】 本题是学科内综合试题，涉及的知识 点有电解原理，盐类水解，以及有关化合物的性 质等知识。
变式训练1 (2011年青岛调研)钢材厂家在生产钢 材之后对其表面进行处理，形成一层致密的氧化 物保护层，而使用厂家在对钢材进行加工使用前 往往要除去钢材表面的氧化物，其中一种常见的 方法是利用硫酸与钢材反应，除去氧化物并不是 因为氧化物与酸反应，而是由于氧化物里面的金 属铁与酸反应生成了氢气，使氧化物与金属分离 脱落。但是在实际生产中工人师傅有几个问题请 你帮助解决一下：
(1)除去铝制品表面的油污。
(2)碱液浸蚀。
2．阳极氧化
用硫酸作电解液，以铝板或石墨作阴极，铝制品 作阳极，接上13～24 V的电源。电解，经30～40 min氧化完成。
3．染色
用冷蒸馏水仔细清洗铝制品，再将其浸在1%的氨 水(用蒸馏水配制)中，中和可能残留在孔隙中的 酸液。然后将铝制品立即浸入事先准备好的染色 溶液中染色。
2．电镀 (1)电镀是运用_电__解___的原理，在金属器件表面 形成一薄层有抗腐蚀、抗磨损能力的金属镀膜 的过程。 (2)通常，在镀槽中，待镀的金属器件与电源 __负__极___连接作阴极，镀层金属与电源_正__极____ 连接作阳极，所使用的电镀液含有 _镀__层__金__属__离__子___。
(3)染色：用冷蒸馏水清洗铝制品，再将其浸在 1%氨水中，目的：_中__和__表__面__的__酸__溶__液_____， 再用蒸馏水冲洗干净。然后浸入染色液中染色。 (4)封闭：取出后用蒸馏水冲洗，再放入煮沸的 蒸馏水中浸煮一段时间。
思考感悟 1．家用铝制品表面的氧化膜是怎么形成的？ 【提示】 家用铝制品表面的氧化膜是通过铝的 阳极氧化形成的。
4．封闭
从染色液中取出铝制品，用蒸馏水洗去表面的染 色液。如果用的是有机染料，放入煮沸的蒸馏水 中在95 ℃以上的温度下保持20 min，就能完成封 闭处理。如果用的是无机染料，只要在60～80 ℃ 温度下烘干。
例1 将铝件与另一种材料作电极，以某种溶液 作电解液进行电解，通电后在铝件与电解液的接 触面上逐渐形成一层Al(OH)3薄膜，薄膜的某些部 位存在着小孔，电流从小孔通过并产生热量使 Al(OH)3分解，从而在铝件表面形成一层较厚的氧 化膜。某校课外兴趣小组根据上述原理，以铝件 和铁棒为电极，一定浓度的NaHCO3溶液为电解液 进行实验。
(3)在电镀工艺中，要求在镀件上析出的镀层厚 度均匀、光滑致密、与底层金属的附着力强。 使用少量_表__面__活__性___剂___能改善镀层性能。此 外，人们常在电镀液中加__配__合__剂___，金属离 子与配合剂形成_配__合__离__子____后，金属离子的 浓度明显降低，金属在镀件上的析出速率得到 控制，从而得到质量较好的镀层。
二、腐蚀加工技术 1．氢氟酸蚀刻玻璃 氢氟酸蚀刻玻璃是氢氟酸的特殊性质，能与玻 璃中SiO2反应，其方程式为： _4_H_F__+_S_iO__2_=_=_=__S_i_F_4_↑_＋__2_H_2_O___，据此氢氟酸应 保存在塑料或铅制容器中。 2．电路板的制作 印刷电路板是利用Fe3＋的氧化性，离子方程式 为：2_F__e3_＋_＋__C__u_=_=_=_2_F__e_2＋__＋__C_u_2_＋_，_F_e_3_＋__为氧 化剂。
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【解析】 因为铝要生成 Al3＋，所以铝件应作阳 极、铁棒作阴极。NaHCO3 溶液为电解液，则阳 极反应为：Al－3e－===Al3＋，由于生成的铝离子 和碳酸氢根离子互相促进水解而生成氢氧化铝。 Al3＋＋3HCO－ 3 ===Al(OH)3↓＋3CO2↑。阴极反应 为：2H＋＋2e－===H2↑，则使水的电离平衡向右移 动，c(OH－)>c(H＋)；由于 Al(OH)3、Al2O3 具有两 性，
电解液的酸性或碱性过强，都会使所形 成的 Al2O3 薄膜溶解，碳酸氢钠能和碱 反应：HCO－ 3 ＋OH－===CO23－＋H2O， 所以会减缓阴极区溶液 pH 的增大。
【答案】 (1)Al＋3HCO－ 3 －3e－===Al(OH)3↓ ＋3CO2↑(或 Al－3e－===Al3＋；Al3＋＋3HCO－ 3 ===Al(OH)3↓＋3CO2↑) (2)Al(OH)3、Al2O3 具有两性，电解液的酸性或 碱性过强，都会使所形成的 Al2O3 薄膜溶解