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高二化学《金属材料》教案

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2014-10-10

电解质

溶液 精制后的食盐水 含Zn2+的溶液 冰晶石和氧化铝熔融体

电极

反应 阳极 石墨 金属锌 碳块

阴极 铁网 镀件金属 碳块

电极

反应 阳极 2Cl--2e-=Cl2↑ Zn-2e-=Zn2+ 6O2--12e-=3O2↑

阴极 2H++2e-=H2↑ Zn2++2e-=Zn 4Al3++12e-=4Al

总反应式 2Cl-+2H2O  2OH-+H2↑+Cl2 无 2Al2O3 4Al+3O2↑

说明 用立式隔膜电解槽 阳极参加了反应,被逐渐腐蚀 冰晶石作熔剂,电解时,阳极碳块

被产生的O2逐渐消耗,要定期补充

3.金属的腐蚀

金属腐蚀的原因:许多金属有较活泼的化学性质,当金属与周围接触到空气、水及具有腐蚀性的物质时,金属失去电子发生氧化反应。

化学腐蚀 电化腐蚀

条件 金属与非电解质等直接接触 不纯金属与电解质溶液接触

现象 无电流产生 有电流产生

本质 金属被氧化的过程 较活泼的金属被氧化的过程

化学腐蚀与电化腐蚀往往同时发生,但电化腐蚀更具普遍,危害更严重

钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀比较

吸氧腐蚀 析氢腐蚀

条件 水膜酸性很弱或呈中性 水膜酸性较强

阳极反应 Fe-2e-=Fe2+

阴极反应 O2+2H2O+4e-=4OH- 2H++2e-=H2

溶液反应 Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓  4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3↓

⑴金属腐蚀的快慢:与电解质溶液互相接触的两种金属,活泼金属总是先被腐蚀,而不活泼金属得到保护。两种金属活泼性相关越大,活泼金属被腐蚀得越快。

⑵金属的保护:①改变金属的内部结构:如可根据不同的用途选用不同的金属或非金属制成合金,以防止腐蚀;②覆盖保护层:如可以采用喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法使金属与介质隔离,以防止腐蚀;③使用电化学保护法:将一种比需要保护的金属活泼的金属与之相连构成原电池,则较活泼的金属被腐蚀,而需要保护的金属被保护不被腐蚀。如埋在地下的钢管用导线与较活泼金属(铝、锌等)相连,则铁被保护。

[例题1]下列各工业生产中,石灰石、生石灰、熟石灰、都不能作为原料和是(  )。

①炼铁 ②用生铁炼钢 ③从海水中提取镁 ④铝的冶炼 ⑤制水泥 ⑥制玻璃 ⑦制漂白粉⑧制硫酸

A.④⑧     B.⑤⑥     C.①②③     D.⑤⑥⑦

[解析]炼铁中用石灰石造渣;炼钢中用生石灰造渣;用熟石灰富集海水中的镁;石灰石是制水泥、玻璃的主要原料;熟石灰是制漂白粉的原料。

[答案]A

[例题2]以下现象与电化学腐蚀无关的是(  )。

A.黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易生锈

B.生铁比软铁芯(几乎是纯铁)容易生锈

C.铁质器件附有铜质配件,在接触处易生铁锈

D.银质奖牌长期放置后表面变暗

[解析]A黄铜若发生电化学腐蚀时,被腐蚀的金属应是金属性较活泼的锌而不是铜;B生铁中含较多的碳,比软铁芯在电解质作用下更容易形成原电池,也更容易发生电化学腐蚀而生锈;C铁质器件附有铜配件时,在接触电解质溶液时,铁作阳极失去电子发生氧化反应而被腐蚀;D银质奖牌久置后可能被氧气或硫氧化成银的化合物而使其表面变暗,这是化学腐蚀,与电化学腐蚀无关。

[答案]D

[例题3]工业上用铝土矿(主要成分是Al2O3•H2O、Al2O3•3H2O、以及少量的Fe2O3、SiO2等),提取纯Al2O3作冶炼铝的原料。提取的操作过程可用以下流程图表示:

⑴写出滤液A中一种溶质与过量NaOH溶液反应进入滤液B中的离子方程式         。

⑵若步骤①中没有过滤操作而直接进入步骤②,对后面操作将产生的影响是          。

[解析]提纯Al2O3的关键是要根据Al2O3、Fe2O3、SiO2化学性质上的差异。Al2O3有两性,既可溶于NaOH溶液,又可溶于盐酸;Fe2O3只溶于盐酸;SiO2只溶于NaOH溶液。先加盐酸,过滤,除去不溶的SiO2,向滤液中加入足量NaOH溶液,过滤,除去Fe(OH)3。

[答案]⑴Al3++4OH-=AlO2-+2H2O

⑵ ①中不溶物(SiO2)在操作②中会被NaOH溶解

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