1.4 金属的腐蚀与防护 课件-2025-2026学年高二上学期鲁科版化学选择性必修1

鲁科版 化学反应原理 胶州湾跨海大桥的“防锈密码” “主动生锈” 为我所用 金属的腐蚀与防护 【情景导入】 有人说“腐蚀是时间的艺术，防腐是永恒的课题”，在跨海大桥的建设中，钢铁的腐蚀与防护是不可忽视的一环，难道金属的腐蚀是“百害而无一利”吗？ 【学习目标】 1. 通过【任务一】应用金属电化学腐蚀的模型，预测保暖贴的工作原理，并设计合理的实验方案验证，发展证据推理与模型认知的核心素养。 2. 通过【任务二】结合微电解技术相关资料信息，分析微电解技术处理工业重金属废水的原理，形成利用电化学原理解决问题的基本思路。 3. 结合真实情境中的应用实例，认识到金属电化学腐蚀对生产生活影响的两面性，感受化学反应在能量转化、物质变化的魅力，发展科学态度与社会责任的核心素养。 【任务一】保暖贴工作原理（能量转化） 品 名∶一次性保暖贴 主要成分∶铁粉、水、食盐、活性炭、蛭石、吸水性树脂 产品性能∶平均温度55℃，最高温度63℃，发热时间12小时以上 使用说明∶使用时将外包装袋撕开，取出内袋，将保护衬纸揭下，贴 在 需要取 暖或热敷部位的内衣外侧。使用完后，从衣服上撕下即可【严禁直接接触皮肤】 【问题1】预测铁粉在保暖贴发热时的化学变化 假设1： 假设2： 【问题2】设计对照实验方案，并进行验证 方案 现象 实验1 实验2 结论： 铁粉与O2和H2O直接反应，发生化学腐蚀 铁粉与活性炭、氯化钠以及O2和H2O形成原电池 纯铁粉放在无纺布上，滴几滴水，感受温度变化 铁粉、活性炭和氯化钠放在无纺布上， 滴几滴水，感受温度变化 无明显变化 温度升高 假设2正确，构成原电池，加快反应速率，短时间内产生大量热 阅读信息1，完成问题1、2 要求：3分钟独立思考，2分钟小组合作完善方案 【进一步探究】为使结论更严谨，尝试画出保暖贴的工作原理示意图，并尝试用组装实验装置进行验证。 组装如图的装置，用灵敏电流表检测。 电流表偏转 【问题3】结合课本38页分析，将铁粉的吸氧腐蚀制作成保暖贴时，哪些设计使保暖贴持久又稳定的提供能量。 蛭石：保温隔热 吸水性树脂：吸水保水 无纺布透气膜：控制氧气速率 【归纳总结】保暖贴中电化学模型 Fe2+ Fe 失e- OH- O2 得e- NaCl溶液 直接接触 短路，放热 制作保暖贴 【反馈评价1】某品牌保暖贴的主要成份：铁粉、水、食盐、 活性炭、蛭石、吸水性树脂。下列叙述错误的是 （ ） A．保暖贴发热的原理主要是利用铁腐蚀放热 B．保暖贴放热时间和温度可以通过透气膜的透氧速率进行控制 C．活性炭为正极材料，食盐溶于水成为离子导体 D．保暖贴使用后内袋物质主要成分是四氧化三铁 D 【任务二】微电解技术（物质变化） 信息2：铁碳微电解法是在电解质溶液中铁－碳间形成的微电池效应对废水进行处理的一种电化学技术，生成的Fe2+具有很高的反应活性，与Cr2O72-- 发生氧化还原反应，随着反应的进行，溶液PH逐渐升高，Fe3+和Cr3+转化为相应的氢氧化物胶体，吸附废水中的悬浮性杂质后转化为沉淀。 阅读信息2，完成问题1 要求：3分钟独立思考 【问题1】用方程式描述酸性条件下微电解技术的基本原理 负极： Fe-2e-= Fe2+ 正极 ：2H+＋2e- = H2↑ 溶液： 6Fe2+＋Cr2O72-- ＋14H+ =2Cr3+＋6Fe3+ ＋7H2O Fe3+ ＋3H2O = Fe(OH)3＋3H+ Cr3+ ＋3H2O = Cr(OH)3＋3H+ 提示：Fe3+ 和Cr3+生成胶体的过程类似与氢氧化铁胶体的制备 【问题2】选择处理含铬废水的最佳条件 最佳条件： PH：0.5 反应时间：60min 铁碳比：10 0.5 60 10 【归纳总结】微电解技术电化学模型 Fe2+ Fe 失e- H2 H+ 得e- 电解质溶液 直接接触 Fe2+，还原性处理废水 【反馈评价2】【20省模考】利用小粒径零价铁（ZVI）的电化学腐蚀处理三氯乙烯（C2HCl3）进行水体修复的过程如图所示。H+、O2、NO3－等共存物的存在会影响水体修复效果，定义单位时间内ZVI释放电子的物质的量为nt，其中用于有效腐蚀的电子的物质的量ne。说法错误的是 A．反应①②③④均在正极发生 B．单位时间内，三氯乙烯脱去a mol Cl时ne = a mol C．④NO3－ + 10H+ + 8e－ = NH4+ + 3H2O D．增大单位体积水体中小微粒ZVI的投入量， 可使nt增大 B 电极 电极反应 （反、产） 分析选项 C2HCl3＋ 6e- ＋ 3H+ = C2H4＋3Cl- 【课堂小结】电化学腐蚀的正向应用 Fe2+ Fe 失e- OH- O2 得e- 电解质溶液 直接接触 Fe2+，还原性处理废水 短路，放热 制作保暖贴 快速测定氧气含量 物质变化 能量转化 $