第三节 金属材料的锈蚀与防护（同步课件） 化学鲁教版五四学制2024九年级全一册

该初中化学课件围绕金属材料的锈蚀与防护，核心知识点包括钢铁锈蚀的因素、防锈方法及废旧金属回收。课堂导入通过家庭铁质工具生锈与不锈钢雕塑耐锈蚀对比提问，引导学生猜想，再经控制变量法实验探究得出结论，进而拓展防锈应用与回收意义，形成完整探究脉络。 特色在于以实验探究为主线，活动探究4-7设计多组对比实验，培养科学探究与实践能力；通过反思交流分析变量，提升科学思维；结合越王勾践剑实例和回收数据，渗透科学态度与责任。学生能提升探究与应用能力，教师可借助完整教学支架高效教学。

感受化学魅力 探寻化学之美 金 属 第四单元 第三节 金属材料 的锈蚀与防护 目 录 CONTENTS 1 了解导致钢铁锈蚀的因素以及减缓钢铁锈蚀的方法 2 掌握利用控制变量法探究金属锈蚀的条件 心有质量思过往 行有方向期未来 感受化学魅力 探寻化学之美 重点:钢铁锈蚀的因素及防锈方法 难点:金属锈蚀因素的探究 3 知道废旧金属对环境的污染，回收废旧金属对环境污染及金属资源保护的重要性 你注意过吗？家庭使用的铁质工具，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？ 课堂导入 导致钢铁锈蚀的因素 一、 结合生活经验你认为哪些因素可能导致钢铁锈蚀呢？ 探究新知 活动探究4-7 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〕 如图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? 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）。 〔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哪些影响因素？ 实验结果 探究的影响因素 ① ② ③ ④ ⑤ 氧气、水、酸 氧气、水 水 氧气 氧气、水、氯化钠 酸性条件下易生锈 浸没在溶液中的铁钉几乎全部生锈 铁在空气、水的界面处生锈严重 铁不生锈 铁不生锈 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。 （1）大气中的有害气体与杂质 ：大气中含有盐雾、二氧化硫、硫化氢和灰尘时，会加速腐蚀。 （2）包装材料 ：特别是与金属制品直接接触的包装材料，其成分中含有氯离子和酸，有的还含有还原性硫，这些物质会降低金属制品锈蚀的临界相对湿度，促进锈蚀。 （3）微生物 ：某些微生物如铁细菌和霉菌在潮湿条件下可以生长繁殖，并促进钢铁的锈蚀。 （4）金属的表面状态 ：金属表面如果存在油脂、灰尘、盐等污染物，会阻碍氧气和水分与钢材表面的接触，破坏保护层的形成，从而加速锈蚀过程。 （5）工业生产因素 ：如电厂排放的酸性气体、钢厂产生的粉尘等，这些污染物在潮湿空气中会形成酸雨，落在钢结构表面会对其造成腐蚀。设备振动也会导致钢结构连接部位松动、焊缝开裂，破坏钢结构的整体性，使其更容易积聚水汽和腐蚀性物质，引发锈蚀。 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。 减缓钢铁 锈蚀的方法 二、 据不完全统计，世界各国每年因金属锈蚀造成的经济损失约占国民生产总值的3%～5% 探究新知 如何减缓钢铁锈蚀 原理：避免钢铁与氧气、水接触。 （1）保持钢铁制品表面洁净、干燥。 （2）在金属表面涂覆保护层 (涂刷矿物油、油漆，覆盖搪瓷、塑料)。 （3）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，例如镀锡、镀锌、镀铬等。 （4）改变金属的组成和结构[制成合金,如钢铁中加入铬、镍（不锈钢）]等。 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2000多年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。 “越王勾践剑”为什么没生锈 废旧金属的 回收利用 三、 金属制品使用过程中的新旧更替现象是必然的，每年产生大量废旧金属 探究新知 据中国钢铁协会、 再生资源回收协会 统计，目前我国可 以回收而没有回收 利用的再生资源价值达300亿～350亿元，每年约有500 万吨的废钢铁、20多万吨废有色金属没有 回收利用。 废旧金属 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。 废旧金属的污染 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1t废钢铁可炼得好钢0.9t，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。 回收废旧金属 课堂达标 1.下列说法错误的是（　　） A．铁钉是由铁合金制成的 B．根据甲图，铁钉生锈过程中O2体积不变 C．根据甲图，铁钉在潮湿环境更容易生锈 D．根据乙图，铁钉生锈过程中温度升高 B 课堂达标 2.实验研究铁锈蚀影响因素，记录如下。下列分析不正确的是（　　） A．②③中O2含量减少表明铁已锈蚀 B．①②证明水对铁锈蚀有影响 C．②③证明食盐能加快铁锈蚀 D．①②③证明炭粉对铁锈蚀有影响 D 实验装置 序号 其他试剂 200s时O2的含量 ① 干燥剂 21% ② 10滴水 15% ③ 10滴水和1.0g食盐 8% 3.利用铁粉、炭粉、氯化钠进行铁的锈蚀实验（装置如图所示，装置气密性良好）。实验1min后温度计读数上升，8min后打开止水夹，水倒吸入锥形瓶。实验数据如下表。下列说法不合理的是（　　） A．铁的锈蚀是放热反应 B．使用氯化钠溶液的目的是加快铁的锈蚀 C．此实验能推断出铁的锈蚀需要水的参与 D．计算得出空气中氧气的含量约为19.7% C 课堂达标 实验前的体积 实验后的体积 锥形瓶内空气（含导管内空气） 烧杯内水 烧杯内剩余水 246.0mL 100.0mL 51.5mL 课堂达标 4.如图所示，将两枚光亮的铁钉分别用细线吊置于甲、乙中，并使部分铁钉露出液面。放置一段时间，出现了锈蚀。下列说法不正确的是（　　） A．甲、乙中，气体含氧气的体积分数不相等 B．甲中，铁钉在植物油内的部分没有锈蚀 C．乙中，铁钉在水面下的部分锈蚀最严重 D．丙中，导管内上升一段水柱 C 课堂达标 5.下图是探究铁钉锈蚀条件的4 个实验，一段时间后观察现象。 下列说法错误的是（ ） A．①②对比说明铁生锈需要空气，①③对比说明铁生锈需要水 B．③中附着在棉花上的干燥剂的作用是使试管里没有水分 C．①中甲、乙、丙三处比较，生锈最明显的地方是甲 D．四个实验中，生锈最快的是④中的铁钉 C 课堂达标 6.对铁生锈与燃烧条件的实验探究如图所示。下列说法正确的是（　　） A．对比①②可探究：接触氧气是否为铁生锈的条件之一 B．对比②③可探究：接触水是否为铁生锈的条件之一 C．对比①④可探究：温度达到着火点是否为铁燃烧的条件之一 D．对比③④可探究：接触氧气是否为铁燃烧的条件之一 C 课堂达标 7.我国的矿物种类比较齐全，储量很丰富，但是矿物不能再生。下列能保护金属资源的是（　　） A．废旧金属不需要回收利用 B．矿物资源无限，可以任意开采 C．寻找金属代用品 D．将铁钉放置于潮湿的空气中 C 课堂达标 8.柳州市被称为“桥梁博物馆”，刚建成的凤凰岭大桥成为“桥梁博物馆”的新成员，大桥的桥体使用了大量的金属材料。下列对桥梁中使用的金属材料保护措施不正确的是（　　） A．经常用浓盐酸清洗金属材料 B．在金属材料表面刷油漆 C．在金属材料表面镀保护层 D．改变金属内部结构制成防腐合金 A 课堂达标 9.我国倡导垃圾分类投放。铝质饮料罐应投入的垃圾桶是（　 ） A． 可回收物 B． 厨余垃圾 C． 有害垃圾 D． 其它垃圾 A 课堂达标 10.下列措施中，不能防止金属制品锈蚀的是（ 　 ） A．用湿布擦拭 B．在表面涂油 C．在表面刷漆 D．在表面镀铬 A 课堂达标 11.人类文明进步与材料发展关系十分密切。 （1）铁锅用于炒菜，主要利用铁具有 　 　的性质。 （2）铝合金被广泛用于航天工业。铝合金的硬度比纯铝的硬度 　 　 。 （3）一种新型材料氮化铝（AlN）应用于新能源汽车。工业上用氧化铝、焦炭和氮气在高温条件下制得氮化铝，并生成一氧化碳，该反应的化学方程式是 　 　 。 （4）世界最大跨径拱桥﹣广西天峨龙滩特大桥在建造过程中使用了大量钢材。在钢材表面刷漆可防锈，其原因是 　 　 ；建造过程中产生的废钢材可回收利用，其意义是 　 （写一条即可）。 导热 大 漆能隔绝氧气和水 Al2O3+3C+N2 高温2AlN+3CO 节约金属资源 课堂达标 12.兰州市中山桥南侧的“将军柱”（铸造材质主要是铁），距今已有630年的历史，它与中山桥一起组成了“兰州铁路”一景，近日“将军柱”商标获得国家批准。 （1）“将军柱”表面已出现较多锈迹，其主要原因是铁与_________等物质共同作用的结果，生活中常用稀硫酸除去铁制品表面的铁锈，其反应的化学方程式为______________________________； （2）废旧金属的回收利用是保护金属资源的重要途径，请你再写出一条保护和节约金属资源的有效方法或途径：___________。 水和氧气 Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O 防止生锈 知识总结 1.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 2.在金属制品表面涂防护层或将金属制成合金或保持金属表面的洁净与干燥等可减缓金属制品锈蚀 3.回收废旧金属有利于保护我们的生存环境，有利于金属资源的充分利用 谢谢您的观看 THANKS 感受化学魅力 探寻化学之美 心有质量思过往 行有方向期未来 Lavf58.20.100 $