鲁教版九年级化学下册 9.3钢铁的锈蚀与防护课件(共37张PPT)

(共38张PPT)
资料一：人类每年要向自然界索取大量的金属矿物资源，以提取数以亿吨计的金属。金属矿物的储量有限，而且不能再生。根据已探明的一些矿物的储藏量，并根据目前这些金属的消耗速度，有人估计一些矿物可供开采的年限如下图所示（不包括今后新探明的矿物储量、一些国家的金属储备量和金属的回收利用等）。
资料二：据有关资料报道，现在世界上每年因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于年产量的20% ~ 40%。全世界每年因金属腐蚀而造成的损失超过7000亿美元。腐蚀的巨大危害不仅体现在经济损失上，它还会带来惨重的人员伤亡、环境污染、资源浪费、阻碍新技术的发展、促进自然资源的损耗。
第三节 钢铁的锈蚀与防护
学习目标：
1.了解导致钢铁锈蚀的因素以及减缓钢铁锈蚀的方法。
2.通过对钢铁锈蚀条件的探究，进一步加深对科学探究各要素的理解，提高学生的科学素养。
3. 知道废旧金属对环境的污染， 认识回收利用废旧金属对环境及金属资源保护的重要性，树立保护金属资源的意识。
一、钢铁锈蚀的条件
水
空气
现有洁净无锈的铁钉、试管、经煮沸迅速冷却的蒸馏水、植物油、棉花和干燥剂氯化钙。试设计实验以证明铁制品锈蚀的条件。
铁生锈条件的探究
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
——
a.在干燥空气中
b.浸没在水中
c.半截浸没在水中
铁的生锈过程
哪种条件下,铁最易生锈 为什么
不生锈(有水无O2)
不生锈 (有O2无水)
在水与空气的交界面最易生锈
——
——
植物油
a b c
请思考：
用橡皮塞塞紧管口
(有水和Ｏ2)
铁与空气中的氧气、水蒸气发生化学反应。
铁锈的成份很复杂,主要为氧化铁Fe2O3 · XH2O。
(Fe2O3 · XH2O很疏松，易吸水，不能阻碍里层的铁继续与氧气、水蒸气反应，如不及时除去，会加快铁制品的生锈，使铁全部被腐蚀。而铝不同，铝与氧气反应生成致密的Al2O3薄膜，覆盖在铝的表面，从而保护里层的铝不再与氧气反应，所以铝耐腐蚀。)
铁生锈的条件：
⑴要有能够发生反应的物质(Fe、H2O、O2)；
铁制品锈蚀的条件:
⑵反应物要能相互接触；
⑶生成物不会对反应起阻碍作用。
4Fe+3O2+2XH2O=2Fe2O3 · XH2O 　(缓慢氧化)
一、钢铁锈蚀条件的探究
■在水和氧气同时存在的条件下容易生锈
■铁锈是暗红色疏松的物质，主要成分
是Fe2O3 。
■除锈可采取机械打磨和酸洗两种基本方法
二、铁制品的防护措施
防止铁生锈的原理－－就是破坏铁生锈的条件
①隔绝空气
②隔绝水
防止铁生锈的方法(破坏铁生锈的条件即可)：
1.保持铁制品表面的洁净和干燥。
　　2.在铁制品表面涂油、刷漆、搪瓷、镀上 耐腐蚀的金属、烤蓝（即表面生成致密的氧化膜保护层），使铁制品与空气隔绝。
　　3.制成耐腐蚀的合金，如不锈钢，就是在钢中加入一点镍和铬而制成的合金。
⑴三角架：
⑵钢线(辐条）：
⑷链条：
刷漆
镀一层耐腐蚀的金属
涂油等
平时要保持自行车的洁净与干燥（或涂油）！
自行车防锈措施有哪些？
讨论：
⑶钢圈：
三、在实际生活和生产中防止铁制品生锈的具体方法为：
（1）保持铁制品表面干燥和洁净
（2）在铁制品表面涂一层保护膜如：刷油漆、涂油、覆盖搪瓷、塑料、镀上一层耐腐蚀的金属（如铬、锌）、高温灼烧金属，进行“烤蓝”处理等　
（3）改变其组成和结构如制成不锈钢等合金
为什么要保护金属资源？
保护金属资源的原因：
⑴每年大量开采(数以亿吨计)
⑵每年大量的金属被腐蚀(相当于年产量的20%~40%)
四、保护金属资源的措施
（1）防止金属腐蚀
人们采取了许多措施，但每年全世界因生锈而损失的钢铁约 占世界年产量的四分之一！
如何防锈？
四、保护金属资源的措施
（1）防止金属腐蚀
（2）回收和利用废旧金属
　　据估算，回收一个铝制饮料罐比制造一个新饮料罐要便宜20%，而且还可节约金属资源和95%的能源。1t废钢铁回炉冶炼可炼成近0.9t的钢，跟用铁矿石冶炼比，可节约成本47%，减少污染空气的悬浮微粒11kg。目前世界上已有50%以上的铁得到了回收利用。 　　废旧金属的回收利用还可以减少对环境的污染。例如，废旧电池中含有汞等，如果废旧电池随意丢弃，汞等渗出会造成地下水和土壤的污染，威胁人类健康。如果将汞等回收利用，不仅可以节约金属资源，而且还可以减少对环境的污染。
你知道吗？
小结
回收废弃金属的意义：
可节约金属资源
由于金属冶炼需在高温下进行，回收废弃金属并再利用可节约能源
降低金属制品的生产成本，可方便人们得到物美价廉的金属制品
可减少金属对环境的污染，保护环境
四、保护金属资源的措施
（1）防止金属腐蚀
（2）回收和利用废旧金属（节约资源、节约能源、降低成本、减少污染）
（3）合理开采矿物
（4）寻找金属的代用品，如以塑代钢
小结
钢铁生锈的主要条件是与空气和水（或水蒸气）直接接触。
防止钢铁生锈的方法为： ﹡保持钢铁制品表面干燥和洁净 ﹡在钢铁制品表面涂覆保护层如刷油漆、涂油、电镀、 “烤蓝” 、覆盖搪瓷、塑料等 ﹡改变其组成和结构如制成不锈钢等合金
保护金属资源的有效途径是： 防止金属腐蚀 回收利用废旧金属 合理有效的开采矿物 寻找金属的代用品
反馈练习
1.在下列情况下，埋在地下的铸铁管道腐蚀最快的是 （　　）
A.在潮湿、致密的土壤中
B.在干燥、致密的土壤中
C.在潮湿、疏松的土壤中
D.在干燥、疏松的土壤中
2.某运输用铁船，在水中行驶，最易生锈的部位是(　)
C
B
A.水面上的船头部分
B.水面附近的船体部分
C.水面下的船底部分
D.各部分都一样速度生锈
3.日常生活中的一些铁制品经常会被锈蚀。
下列做法中不能起防锈作用的是（　 ）
①在铁制品表面镀锌
②在铁制品表面涂油脂　
③保留铁件表面的铁锈作保护层
④在铁器表面刷油漆　
⑤自行车脏了用清水冲洗　
⑥用废酸液冲洗铁制污水管道
⑦切完咸菜后，尽快将菜刀洗净擦干
A.②⑤　　　 B.③⑤⑥　
C.①③⑦ 　　 D.②⑥⑦　
B
4.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入放A、B、C三支试管中进行研究。
　　⑴请你帮助该学生完成下列实验设计的内容：
编号 操作方法 实验目的
A 探究铁在干燥空气中的生锈情况
B 放入铁钉，注入蒸馏水浸没铁钉，并用植物油液封
C 探究铁在有空气和水时的生锈情况
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，使铁钉部分浸入水中
　　⑵一周后，编号为________的试管中的铁钉最易生锈。
　　⑶用相同材料制作，经过相同时间防锈处理的铁栏杆，安装在南方比安装在北方更易生锈，其原因是
___________________________________。
C
南方比北方天气潮湿，铁更易生锈
A B C
铁在干燥空气中
铁在有水而无空气（氧气）时
铁在有空气和水时
用植物油液封
用橡皮塞塞紧管口
4.某课外兴趣小组对一批铁样品（含有杂质，杂质不溶于水，也不与稀硫酸反应）进行分析，甲、乙、丙三位同学分别进行实验，其中只有一位同学所取用的稀硫酸与铁样品恰好完全反应。实验数据如下表：
请你认真分析数据，回答下列问题：
⑴哪位同学所取用的稀硫酸与铁样品恰好完全反应；
⑵计算样品中铁的质量分数；
⑶若生产1000 t这种纯度的铁，至少需要含氧化铁(Fe2O3)80%的赤铁矿多少吨？
甲 乙 丙
烧杯＋稀硫酸 200g 150g 150g
加入的铁样品 9g 9g 14g
充分反应后，烧杯＋剩余物 208.7g 158.7g 163.7g
改正：(烧杯的质量为25.4g；计算结果精确到0.1%)
　　解：⑴分析表中数据可知，甲、乙、丙三人的实验生成气的质量都是0.3g(如甲为200g+9g-208.7g＝0.3g),即各人的实验中都有一种反应物完全反应。由甲、乙数据可知，9g铁样品中的铁完全反应，甲中的酸过量。由乙、丙数据可知，(150g－ 25.4g)＝124.6g的稀硫酸中的H2SO4完全反应，丙中的金属过量。综合分析可知乙同学所取用的稀硫酸与铁样品恰好完全反应。
甲 乙 丙
烧杯＋稀硫酸 200g 150g 150g
加入的铁样品 9g 9g 14g
充分反应后，烧杯＋剩余物 208.7g 158.7g 163.7g
解：⑵乙反应生成氢气的质量为150g+9g-158.7g＝0.3g。
　　设Fe的质量为X。
Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2↑
　　　　　　　　　2
X 0.3g
则Fe%＝
8.4g
9g
× 100%=93.3%
⑵计算样品中铁的质量分数；
答：样品中铁的质量分数为93.3%。
56
X
2
0.3g
=
X=8.4g
⑶若生产1000 t这种纯度的铁，至少需要含氧化铁(Fe2O3)80%的赤铁矿多少吨？
解：⑶需要含氧化铁80%的赤铁矿的质量为Y。
1000 t这种纯度的铁含纯铁的质量为1000t×93.3%＝930t。
3CO+ Fe2O3 2Fe + 3CO2
====
高温
160 112
Y×80% 930t
160:112=Y×80%: 930t Y=1666.1t
答：生产1000 t这种纯度的铁，至少需要含氧化铁(Fe2O3)80%的赤铁矿为1666.1t。
我 会 做
下列家庭生活垃圾：①废旧书刊报纸 ②废电池 ③废弃橡胶、塑料制品 ④易拉罐饮料瓶 ⑤废弃电线 ⑥破旧铁锅、铝壶 ⑦变质剩饭菜 ⑧瓜皮果壳 ⑨废弃玻璃物品等，其中可回收利 用的有＿＿＿＿＿＿＿＿。回收利用与保护金 属资源的相关联的是＿＿＿＿＿＿。
（2）请你联系实际再提出两条节约金属资源的建议: 　＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；
　　＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
①②③④⑤⑥⑨
②④⑤⑥
防止金属腐蚀
寻找金属的代用品
本单元小结：
一、金属和金属材料
金属与非金属物理性质的比较：
物理性质 金属 非金属
状态 在常温下，除汞(Hg)是液体外，其余都是固体 在常温下，有固、液、气三态
密度 一般较大 一般较小
光泽 　　有 一般无
导电性
导热性
能导电、导热 一般不导电、不导热
延展性 有 没有
　　2.金属材料包括纯金属和合金。把两种或两种以上的金属熔合在一起，或者把金属和非金属熔合在一起，就可以得到具有金属特性的合金 。由于合金的很多性能一般比组成它们的纯金属更好，因此，在实际中大量使用的金属材料是合金。
二、金属的化学性质
　　1.很多金属都能与氧气、盐酸和稀硫酸等起反应，但反应的难易和剧烈程度不同。)以Fe、Al、Cu为例，写出它与氧气、稀硫酸反应的化学方程式。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
Fe + H2SO4 ＝ FeSO4 + H2↑
2Al +3H2SO4 ＝ Al2 (SO4) 3 +3H2↑
3Fe + 2O2 Fe3O4
点燃
4Al + 3O2 2Al2O3
点燃
2Cu + O2 2CuO　　
△
Cu + H2SO4→不反应
　　2.由一种单质 和一种 化合物反应，生成另一种单质 和另一种 化合物的反应叫做置换反应。例如
　　如果用A+B → C来表示化合反应的话，请用相似的方法来表示分解反应和置换反应。
置换反应：A +BC → B + AC
分解反应：AB→A + B
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
Zn + H2SO4 ＝ZnSO4 + H2↑
Fe + CuSO4 ＝ FeSO4 + Cu
3.常见金属活动性顺序如下：
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
金属活动性，由强逐渐减弱
举例说明金属活动性顺序可以给你哪些判断的依据：
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
⑴只有排在H前面的才能置换酸中的氢。
　　⑵只有排在前面的金属才能把排在后面的金属从它们的化合物的溶液中置换出来。(K Ca Na 特殊、反应复杂)
三、金属资源保护
3CO+ Fe2O3 　2Fe + 3CO2 ；
====
高温
1.把铁矿石冶炼成铁的主要反应原理是：
在实际生产时,还会遇到有关杂质的计算问题。
2.铁锈蚀的主要条件以及防止铁锈蚀的主要措施是：
　　铁锈蚀的主要条件是铁与空气中的氧气、水蒸气等发生化学反应。防止铁锈蚀的主要措施是在铁表面涂油、刷漆、镀上耐磨和 耐腐蚀的铬及制造耐腐蚀的合金，如不锈钢等，就能防止钢铁生锈。
　　防止金属的腐蚀、回收与利用废旧金属、合理有效地地开采矿物,以及寻找金属代用品等。
4. 保护金属资源的有效途径是：
列比例时，一定要用纯量。
m(纯) = m(不纯 )×纯度