9.3金属材料的锈蚀与防护同步视频课件 -2024-2025学年九年级化学鲁教版（2024）下册

第九单元 金属 第三节 金属材料的锈蚀与防护 by 劉66老师 （鲁教版）九年级 学习目标 导致钢铁锈蚀的因素 01 02 减缓钢铁锈蚀的方法 03 废旧金属的回收利用 你注意过吗？家庭使用的铁制工具，隔一段时间不用就变得锈迹斑斑，而街心广场矗立的不锈钢雕塑，几经风霜雪雨却总能保持本色。这是为什么呢？ 一、导致钢铁锈蚀的因素 影响钢铁锈蚀的因素 〔提出问题〕 观察生活中钢铁制品的锈蚀情况和使用环境，你发现了什么？你认为哪些因素可能导致钢铁的锈蚀？ 〔猜想与假设〕 小明观察到钢铁制品在潮湿的空气中易生锈，而涂了油漆后则不易生锈。联系已有的铁和氧气反应的知识，小明认为水和氧气可能是导致钢铁锈蚀的主要因素。你的猜想与假设是什么？ 〔设计并实施实验方案〕 钢铁的锈蚀到底与哪些因素有关呢？小明设计了如下实验方案： 实验 1：将洁净的铁钉放在干燥的试管中，用橡皮塞密封试管口。 实验 2：将洁净的铁钉全部浸没在盛满煮沸过的蒸馏水的试管中，用橡皮塞密封试管口。 实验 3：将洁净铁钉的一半浸入试管中的蒸馏水里，将试管敞口放置。 实验 4：将洁净铁钉的一半浸入试管中的食盐水里，将试管敞口放置。 实验 5：将用食醋浸湿的铁钉放在干燥的试管中，将试管敞口放置。 请你按照小明的实验方案验证他的假设或自行设计实验方案验证你的假设。 〔形成结论〕 图 9-14 是四天后的实验结果（图中数字为实验序号），据此分析钢铁锈蚀与哪些因素有关。你的结论是什么？ 〔反思交流〕 1. 小明为什么这样设计实验？在每个实验中他要探究的是哪种影响因素？ 2. 还有哪些因素也可能造成钢铁的锈蚀？查阅相关资料并自己设计实验证实。 钢铁的锈蚀主要是铁与空气中的氧气、水蒸气等物质发生化学反应的结果。钢铁的成分以及环境的温度、湿度、酸碱性等都是影响钢铁锈蚀的因素。钢铁锈蚀后会生成铁锈（主要成分是氧化铁 Fe2O3）。铁锈疏松多孔，不仅不能阻止钢铁制品与空气和水的接触，还会把空气和水分保留在钢铁制品的表面，进一步加速锈蚀。因此，当钢铁制品表面生锈时，应及时除锈并做防锈处理。 二、减缓钢铁锈蚀的方法 人类为金属的锈蚀付出了巨大的代价。据不完全统计，世界各国每年因金属锈蚀所造成的经济损失约占国民生产总值的3% ～ 5%，全世界每年因钢铁锈蚀造成的损失约为 6 万亿元，这是一个多么惊人的数字！我们怎样才能防止或减缓金属的锈蚀呢？ 生活中使用的钢铁制品，有没有采取相应的防锈措施？采取了什么措施？请与同学交流讨论。 钢铁是应用最普遍的金属材料，也是最容易发 生锈蚀的金属材料之一，人类一直在寻找能有效减 缓或防止钢铁锈蚀的方法。例如，在金属表面涂覆 保护层、镀上一层不易锈蚀的金属或用“烤蓝”等 方法形成致密保护层，以及改变金属的组成和结构 （如制成不锈钢合金）等。 “越王勾践剑”为什么没生锈 1965 年，考古工作人员在湖北江陵发掘 楚墓时，出土了两把寒光闪闪的宝剑。其中 一把剑上有“越王勾践自作用剑”8 个字， 这就是著名的春秋时期的越王勾践剑。 这两把宝剑埋藏在地下已有 2 000 多年 了，出土时依然光彩夺目、锋利无比，几乎 没有丝毫锈蚀。为了揭开宝剑的不锈之谜，考古工作者对宝剑的组成进行了检测，发 现宝剑的主要成分是青铜，而且表面曾被进行硫化处理，形成了一层致密的保护层， 大大增强了宝剑的抗锈蚀能力。另外，宝剑所在的墓室深埋地下，密封好、空气少， 而且地下水基本为中性，这样的环境条件非常有利于宝剑的保存 三、废旧金属的回收利用 金属制品使用过程中的新旧更替现象是必然的， 由于金属制品的锈蚀、损坏和自然淘汰，每年都有大 量的废旧金属产生。如果随意弃置这些废旧金属，既 造成了环境污染，又浪费了有限的金属资源。 想一想：我们身边都有哪些废弃的金属制品？从环境保护和资源再利用的角度考 虑，应该怎样处理这些金属制品？ 废旧金属对环境的影响非常大。例如，有些废 旧电池中含有铅、镍、汞、镉、锰等重金属，它们 在自然界里不会消失，只能迁移。也就是说，水体 或土壤不能利用自身的净化作用将这些重金属污染 消除。重金属会对生物蛋白产生凝固作用，不易被 代谢出体外，在生物体内积蓄至一定量之后，会造 成慢性中毒，最终可能导致生物体死亡 回收利用废旧金属既可以保护环境，又能节约 资源和能源。例如，回收一个废弃的铝质易拉罐要 比制造一个新易拉罐节省大约 20% 的成本，还可节 约 90% ～ 97% 的能源。回收 1 t 废钢铁可炼得好钢 0.9 t，与用矿石冶炼相比，可节省大约一半的成本， 还可减少空气污染、水污染和固体废弃物对土壤的 污染。 四、扩展提升 铁轨的锈蚀 铁钉的生锈 各种铁制品的锈蚀 为了减少损失，需要探究金属锈蚀的原因、防护的方法和废金属的回收利用 金属锈蚀给人类带来了巨大的损失。 二 师生互动，共学新知 全浸在水中 干燥空气中 一半在水中 食盐水中 稀H2SO4中 活动天地4---4：探究铁生锈的条件 二 师生互动，共学新知 铁钉沾了酸液: 铁钉严重锈蚀 铁钉浸没一半的在食盐水中：浸没在食盐水中的铁钉几乎全部生锈 铁钉浸没一半在水中： 铁在空气、水的界面处生锈 铁钉完全浸没在水中（上面还加植物油）： 铁未生锈 铁钉放在干燥的空气中（加干燥剂等）： 铁未生锈 全浸在水中 稀H2SO4中 一半在水中 食盐水中 干燥空气中 二 师生互动，共学新知 一周后 二 师生互动，共学新知 结论: 1．铁生锈是铁与氧气、水等物质相互作用。（缓慢氧化,放热） 2.在有酸性和盐条件下会加快生锈速率 3．铁锈（混合物）的主要成分是氧化铁Fe2O3,红棕色. 二 师生互动，共学新知 铁 在空气中锈蚀，实际上是铁跟氧气、水等物质相互作用， 发生一系列复杂的化学变化，使铁转化为铁的化合物的过程 因此，铁与空气接触，又有水分时，最易生锈！ 铁锈成分复杂，主要是Fe2O3·XH2O它是一种疏松多孔的物质 铁锈这种多孔性的物质，能让水分和空气穿过它的空隙， 不断向里层渗透，继续跟铁反应，直至铁被完全锈蚀。 氧化铁与铝壶表面的氧化铝膜性质比较 铁锈 (Ｆe2Ｏ3) 氧化铝 (Al2O3) 结构特点 若不除去结果 疏松多孔 完全锈蚀 致密结实 使铝“自我保护” 铁 铁锈 与空气（氧气）接触 与水接触 二 师生互动，共学新知 铁生锈的条件： 与氧气（或空气）接触 与水接触 其它影响因素：温度、盐等 思考：根据铜绿的化学式Cu2(OH)2CO3分析铜生锈的条件又是什么？ 与氧气、水和二氧化碳接触 活动天地：探究铁生锈的条件 二 师生互动，共学新知 二 师生互动，共学新知 想一想 自主阅读教材P97页，回答下列问题 1、试管Ⅱ中为什么要用煮沸过的蒸馏水，且要加入植物油 2、铝与氧气反应生成的氧化铝能起到保护里层铝的作用。铁锈是否也能保护里层的铁呢？ 3、你能否根据铁生锈的条件提出防止铁制品生锈的原理吗？ 是为了防止蒸馏水中溶有氧气。 不能，因为铁锈是疏松的 隔绝空气、保持铁制品干燥 加快铁生锈速率的情况 酸性污染物的存在 (酸雨) 加快生锈速度 离子化合物的存在 (氯化钠) 高溫(加快化学反应速度) 较不活泼金属接触（置换反应) 经刮擦或凹凸扭曲表面(增加接触面) 二 师生互动，共学新知 30 氧气 水 生锈 （二）减少钢铁锈蚀的方法 加上保护层 (1)加上油漆、塑胶层或油脂 二 师生互动，共学新知 铁 油漆 氧气和水不能与铁接 触，所以铁不会生锈 油漆剥 落后 油漆 氧气和水与铁接触， 导致铁生锈 二 师生互动，共学新知 32 二 师生互动，共学新知 (2) 镀上其他金属, 如镀锡或铬等 「罐头」是由镀锡铁制成 镀铬的浴室水笼头 二 师生互动，共学新知 (3)牺牲性保护 把铁与一较活泼的金属相连接，因而防止铁生成 Fe2+ 离子，从而防锈 由镀锌铁制造的水桶 二 师生互动，共学新知 (4)使用铁合金 用不锈钢制造的器具 二 师生互动，共学新知 防止铁锈蚀的主要措施： ①保持钢铁表面的清洁干燥。 ②镀金属保护层：如镀锡、镀锌、镀铬等； 白铁皮镀锌，马口铁镀锡，钢圈镀铬、镍。 ③涂非金属保护层：如喷涂油漆、涂防锈油、 在脸盆、杯子表面烧涂搪瓷、用橡胶或塑料包在钢铁表面。 ④形成氧化膜保护层：枪套上形成四氧化三铁、 锯条上的烤蓝。 ⑤在钢铁里加入金属或非金属形成耐腐蚀合金：如不锈钢（加Cr、Ni） 二 师生互动，共学新知 （三）废旧金属的回收利用 回收利用废旧金属既可以保护环境，又能节约资源和能源。例如：回收一个 废弃的铝质易拉罐要比制造一个新易拉罐节约大约20%的成本，还可以节约 90%---97%的能源。回收1t废弃钢铁可炼得好钢0.9t。与矿石冶炼相比较。可 节约大约一半的成本，还可以减少空气污染、水污染和固体废弃物。 总结 导致钢铁锈蚀的因素 01 02 减缓钢铁锈蚀的方法 03 废旧金属的回收利用 第九单元 金属 第三节 金属材料的锈蚀与防护 by 劉66老师 （鲁教版）九年级 $$