选修1主题4课题4金属制品的防护 学案 (2)

课题4金属制品的防护
学案
金属腐蚀的现象非常普遍。由金属制成的日用品、生产工具、机器部件、海轮的船壳等，如保养不好，都会腐蚀，从而造成大量金属的损耗。金属被腐蚀后，外形、色泽以及机械性能等方面都将发生变化，会使机器设备、仪器、仪表的精密度和灵敏度降低，影响使用以至报废，甚至发生严重事故。至于因设备腐蚀损坏而引起停工减产、产品质量下降、污染环境、危害人体健康，甚至造成严重事故的损失，那就更无法估计了。据初步估计，每年由于钢铁生锈使我国损失100～150亿元。
因此，了解金属腐蚀的原因、掌握防护的方法是具有十分重要的意义的。那么要想减少或避免金属腐蚀，我们应该采取什么措施？(请你举出几个你所了解的具体事例)
一、自行车金属部件为什么易被腐蚀
1．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叫做电化学腐蚀。电化学腐蚀分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀。这两种电化学腐蚀中腐蚀金属的氧化剂分别是氧气和氢离子。钢铁的两种电化学腐蚀中，铁都是作为负极，其电极反应式为Fe===Fe2＋＋2e－。
2．金属与氧化剂直接接触而被腐蚀的过程，称为化学腐蚀。
3．金属腐蚀的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。
二、自行车金属部件的防腐蚀
1．给车架、挡泥板、车后座烤上一层漆；
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；
5．采用合金作自行车的零部件。
三、自行车中的合金材料
1．合金及其特点：合金是由金属与其他金属或非金属熔合制成的。它克服了单一金属强度小的缺点，具有较好的物理、化学、机械性能。
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：使车架变轻，缺点：笨重，易腐蚀；
(2)铝合金：优点：质轻、成本低、易加工、机械性高；
(3)钛合金：优点：重量轻、强度高、韧性好、耐腐蚀；
(4)镁合金：优点：质轻。
四、金属腐蚀的防护
1．金属防护方法有两大类。
(1)在金属表面添加防护层，如烤漆、涂机油、电镀、烤蓝等。
(2)电化学保护法，如牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法。
2．电镀。
(1)概念：在金属表面镀上一层有保护能力的金属。
(2)电镀的原理：待镀部件与直流电源的负极相连，镀层金属与直流电源的正极相连，镀层金属的盐溶液作电镀的电解质溶液。
3．烤蓝。
(1)概念：又称“发蓝”，可以增强铁器件的抗腐蚀能力。
(2)原因：烤蓝在铁器件的表面生成致密的四氧化三铁薄膜。,
1．埋在地下的输油铸铁管道，在下列各种情况下被腐蚀速率最慢的是(C)
A．在潮湿疏松的土壤中
B．在含铁元素较多的酸性土壤中
C．在干燥致密不透气的土壤中
D．在含碳较多的潮湿透气的中性土壤中
2．合金具有优良的机械性能，用途广泛。下列物质属于合金的是(B)　　　　　　　　　　　　　
A．铜
B．钢
C．金刚石
D．石英
解析：钢是碳与铁的合金。
3．下列原理或现象包括原电池反应的是(B)
A．潮湿的生铁易生锈
B．纯锌比粗锌制氢气慢
C．纯铜比粗铜导电能力强
D．铝制品的表面有一层坚固而致密的氧化膜
解析：粗锌中的杂质和锌组成了原电池，加快了锌和酸的反应速率。
4．为了防止钢铁锈蚀，下列防护方法中正确的是(C)
A．在精密机床的铁床上安装铜螺钉
B．在排放海水的钢铁阀门上用导线连接一块石墨，一同浸入海水中
C．在海轮舷上用铁丝系住锌板浸在海水里
D．在地下输油的铸铁管上接直流电源的正极
解析：金属防护方法中被保护金属作原电池的正极如C，或作电解池的阴极即接电源负极，均可达到防护的目的。
5．下图是在法国拍卖会拍卖的我国圆明园兽首——兔首和鼠首，拍卖台上渴望回家的铜器兔首和鼠首看上去仍熠熠生辉。下列对其原因的分析，最可能的是(D)
A．它们的表面都电镀上了一层耐腐蚀的黄金
B．环境污染日趋严重，它们表面的铜绿被酸雨溶液洗去
C．铜的活动性比氢弱，因此不易被氧化
D．它们是含一定比例金、银、锡、锌的铜合金
解析：本题以我国国宝圆明园鼠首和兔首铜像为素材考查金属的保护和合金的概念，同时也激发了学生的爱国热情，最有可能是改变了金属内部结构(形成合金)，从而防止了金属的腐蚀。
6．下列材料保护的措施中不正确的是(C)
A．将搪瓷快餐杯脱瓷的部位用醇酸油漆涂严实，防止杯被腐蚀
B．将自行车的铁链条涂上植物油，防止链条被腐蚀
C．将埋在地下的铁水管缠上废铜丝，防止水管被腐蚀
D．将待埋在地下的木头桩先用火将表面烧焦，防止木材被腐蚀
解析：铁和铜在电解质溶液里构成铁为负极、铜为正极的原电池，加快铁的腐蚀，故C项不正确；木材烧焦的部分主要是木炭，木炭的化学性质比较稳定，不易腐烂，故D项正确。
1．关于金属腐蚀的下列叙述正确的是(D)
A．金属的腐蚀必须在酸性条件下进行
B．化学腐蚀的速度超过电化学腐蚀
C．析氢腐蚀比吸氧腐蚀发生的普遍
D．金属化学腐蚀的本质是金属失电子直接转移给氧化剂
解析：电化学腐蚀比化学腐蚀普遍，而且速度快，故B项错误；电化学腐蚀中以吸氧腐蚀普遍，故C项错误；金属在中性条件下也能被腐蚀(吸氧腐蚀)，故A项错误。
2．古老的铁桥，经常每隔一段时间，就要油漆一遍，但仍看到有锈迹。下列说法中合理的是(C)
A．油漆只起美观作用，而与腐蚀无关
B．铁桥生锈主要是铁和空气中的氧气发生了化学腐蚀
C．铁桥生锈主要是铁与空气中的O2、H2O等发生电化学腐蚀
D．铁桥腐蚀与外界环境无关，只由金属内部结构决定
解析：铁桥腐蚀主要是Fe与空气中的O2、H2O等发生了电化学腐蚀中的吸氧腐蚀的结果，而油漆起到了隔绝O2、H2O的作用。
3．下列方法可用于金属防护的是(D)
①原电池原理　②电解原理　③涂油漆　④电镀
⑤置于干燥环境
A．③④⑤　　　　　　　B．①②③
C．②③④
D．全部
解析：金属防护的基本思路是防止金属与化学物质直接接触，防止金属与环境形成原电池。常用的防护方法有改变金属的结构(如不锈钢)、加防护层(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)。
4．下列叙述不正确的是(A)
A．铁表面镀锌，铁作阳极
B．船底镶嵌锌块，锌作负极，以防船体被腐蚀
C．钢铁吸氧腐蚀的正极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．铁遇冷的浓硫酸表面钝化，可保护内部不被腐蚀
解析：铁表面镀锌，铁应作阴极而锌作阳极，A项错误；锌比铁活泼，在船底镶嵌锌块，可有效防护船体被腐蚀；钢铁的吸氧腐蚀中正极上O2得到e－被还原；铁遇冷的浓硫酸表面钝化，形成了一层致密的氧化膜，可保护内部不被腐蚀；故B、C、D三项均正确。
5．下列防腐措施中，属于电化学保护法的是(C)
A．用氧化剂使金属表面生成致密的氧化物保护膜
B．在金属中加入一些铬等元素形成合金
C．在轮船的船体水线以下部分装上一定量的锌
D．金属表面喷漆
解析：所谓电化学保护法就是利用原电池反应原理及电解原理将金属保护，故只有C正确。
6．下图各烧杯中均盛有海水，纯铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为(B)
A．②①③
B．③①②
C．②③①
D．③②①
解析：②③图中形成原电池，③图中Fe做负极，加快腐蚀速率，②图中Zn做负极，Fe做正极，Fe被保护；①图发生化学腐蚀；因此Fe被腐蚀由快到慢的顺序是③①②。
1．水壶、保温瓶和锅炉中水垢的主要成分是碳酸钙和氢氧化镁。
2．不能用来酿酒的物质是：黄豆；能用来酿酒的物质是谷子、玉米、高粱、红薯等。
3．剧烈运动后，感觉全身酸痛，这是因为肌肉中增加了乳酸。