初中化学主题六 物质的化学变化（下）专题9 化学反应的调控课题3 防止金属腐蚀的措施教学ppt课件

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通过实验探究铁生锈的条件，能准确描述氧气和水在反应中的作用，归纳铁生锈需要氧气和水的化学原理。通过分析铁生锈的条件，能识别并运用防止铁制品锈蚀的常见方法（如涂层、合金化等），并能设计简单实验验证防锈措施的有效性。通过讨论金属腐蚀的实例，能判断金属腐蚀的利弊，并举例说明生活和生产中受控金属快速腐蚀的应用价值（如金属加工、文物保护等），体会其在实际中的意义。
为什么有些金属制品“未老先衰”，而有些却能“历久弥新”？金属的锈蚀是否总是以我们熟悉的红棕色铁锈面貌出现？面对锈蚀，我们只能被动防护，还是也能主动利用？
视频：你了解金属的锈蚀与防腐的重要性吗？
主要元素：铁其他元素：碳元素等（形成合金，影响性能与锈蚀过程）
主要成分：氧化铁（Fe2O3）形态特征：疏松、多孔、红棕色化学启示：从Fe2O3的元素组成，可推测氧气参与了反应
思考除了氧气，还有哪些因素也会导致铁生锈呢？
实验步骤：取两个容器，容器①中放入一张滤纸，滴入2滴管水，加入5.0克铁粉、0.1克炭粉，插入氧气传感器，连接数据采集器和计算机，轻轻摇动容器，使粉末混合均匀，采集数据。如图a所示。容器②中放入一张滤纸，加入5.0克铁粉、0.1克炭粉，插入氧气传感器，连接数据采集器和计算机，轻轻摇动容器，使粉末混合均匀，采集数据。如图b所示。
实验结论：从实验数据可以得出，含碳杂质的铁，在潮湿的空气中更容易与氧气反应而被腐蚀。
思考该实验旨在探究哪个因素对铁生锈的影响？它是如何实现对比的？
思考实验中使用氧气传感器来测量什么？为何氧气含量的变化能证明铁在生锈？
探究因素：水。对比实现：通过设置装置①（有水） 和装置②（无水） 这两个对比实验，保持其他条件完全一致，观察氧气浓度在不同湿度环境下的变化差异。
测量对象：测量密闭容器内氧气浓度的变化。原理阐释：铁生锈是铁与氧气发生化学反应的过程。如果生锈发生，容器中的氧气会被消耗，导致浓度下降。因此，氧气浓度下降越快、越多，表明铁生锈的速率越快、程度越深。
3.拓展实验——探究铁生锈的条件
铁在潮湿的空气中容易生锈
铁在干燥的空气中不易生锈
结论：铁在氧气和水的共同作用下产生了铁锈。
【典例】铁是应用较广泛的金属。下列铁制品最容易生锈的是A．喷漆的栏杆B．涂油的链条C．未擦干的铁锅D．不锈钢保温杯【典例】铁生锈是铁与___________(填化学式)和___________同时接触，铁生锈属于_______________氧化，铁锈的主要成分_____________。
【变式】用三枚洁净无锈铁钉探究铁生锈条件的实验如图所示。下列说法正确的是A．实验中使用的蒸馏水可以用自来水替代B．一周后，甲、乙中的铁钉都有明显锈迹C．由实验乙、丙可知铁生锈需要有水参与D．实验乙中植物油的作用是防止空气中的氧气溶于水中
1.防止铁制品生锈的措施
思考根据生活经验和铁生锈的条件，分析有哪些方法可以防止铁锈蚀。
2.防止铁制品锈蚀的原理
原理分析：铁生锈的过程，实际上是铁与空气中的氧气、水等物质作用，发生一系列复杂的化学 反应，转化为铁的化合物的过程。因此，若要防止铁生锈，就需要将铁跟上述物质隔绝。
水面出，铁与水和氧气充分接触，因此水面处铁生锈最明显。
煮沸过的水中几乎不含氧气，且水面上的植物油又隔绝了氧气，因此破坏了铁生锈的条件。
干燥的空气中几乎不含水分，因此破坏了铁生锈的条件，使得铁不易生锈。
刷油漆：桥梁、铁塔、户外栏杆等大型钢铁结构表面刷漆。
被动隔离：通过“覆盖层”阻止铁与氧气、水的直接接触。
覆盖致密氧化膜：枪械、刀具等通过“发蓝”或“发黑”处理，在其表面生成一层致密的四氧化三铁薄膜。
电镀其他金属：在水龙头、门把手、易拉罐上镀一层铬、锌或不锈钢，既美观又防锈。
涂油保存：将金属仪器或零件用油涂抹在表面。
主动防御：改变金属内部结构与成分，从内部解决问题。
通过合金化，将铁与铬、镍等金属元素熔合，从根本上改变材料的微观结构和化学性质，使其自身具备优异的抗腐蚀能力。
核心元素：铬 (Cr)含量通常 > 12%。
关键伙伴：镍 (Ni)提高耐腐蚀性和韧性。
整元素：碳 (C)含量被严格控制。高碳增加硬度但降低耐蚀性，低碳则耐蚀性更佳（如304不锈钢）。
不锈钢餐具 不锈钢医疗器械 不锈钢门窗
思考 请观察自行车的主要构件，说说它们分别采取了怎样的防锈措施？这些措施背后蕴含了怎样的化学原理？
喷漆形成一层致密的保护层，隔绝铁与氧气、水蒸气的接触。
涂油形成一层油膜，能有效排斥水并阻挡氧气，同时因其流动性而适合活动部件。
镀上一层其他金属（如铬）一方面，镀层物理隔绝了环境介质；另一方面，镀层金属（如铬）本身更稳定，能形成更致密的氧化膜，提供电化学保护。
思考为什么设计师要为不同的部件选择不同的防锈方法？
车身/车架：为何选择“喷漆”？需求：面积大，形态固定，需要美观、耐用且成本适中的保护。匹配：油漆能形成坚固、美观的涂层，完美满足大面积静态部件的长效防护需求。链条：为何选择“涂油”？需求：这是一个需要不断弯折、摩擦的活动部件。匹配：润滑油形成的油膜具有柔性和自修复能力，在部件运动时不会像硬质漆一样开裂，同时还能起到润滑作用。这是功能与防锈的结合。钢圈/车把：为何选择“镀铬”？需求：这些部件需要更高的表面硬度、耐磨性以及光亮美观的外观。匹配：电镀铬层硬度高、极其耐磨且光泽持久，不仅能有效防锈，还大大提升了产品的美观度和耐用性。
【典例】下列做法有利于防止金属生锈的是A．自行车淋雨后未及时擦干B．给室外铁制篮球架刷油漆C．将钢铁制品存放在潮湿的环境中D．经常用食盐水清洗铁制品
【变式】“共享单车”是指在公开场所提供共享服务的自行车，由于符合“低碳出行”的理念，颇受年轻人的喜爱。(1)“共享单车”车架的表面喷漆不仅美观，而且可有效阻止铁与___________接触而锈蚀。(2)自行车的有些部件是由钢铁制成的，写出一氧化碳与氧化铁的化学方程式_______________________________________________。(3)兰州市民通过每日甘肃网反映：南滨河路新港城北门一路段共享单车残骸堆积如山，每年因生锈损失钢铁的数量很大，请再写出一种防止铁生锈的措施________。
三、金属腐蚀的利弊与应用
视频：难以想象，铁锈的危害有这么大！
1.铁锈对人体的主要危害
1. 皮肤接触：过敏与感染引发皮肤粗糙、瘙痒、红肿等接触性皮炎或过敏反应。伤口接触可能感染破伤风（尤其伤口较深时）。
3. 长期影响：器官与骨骼损害肝脏负担：过量铁在肝脏沉积，可能导致肝硬化、糖尿病。骨骼健康：影响维生素C代谢，可能诱发骨质疏松。
2. 误食摄入：急性中毒与消化道损伤消化道刺激：导致腹痛、腹泻、恶心、呕吐。胃肠道出血：可能引起出血性胃肠炎，严重时导致休克。铁中毒：过量摄入会损害肝脏，引发中毒。
4. 其他危害眼睛接触：可能导致角膜损伤、视力下降。长期饮用含锈水：对肝脏等器官造成慢性损害。
2.变“锈”为宝：铁生锈的奇妙应用
脱氧剂 / 吸氧剂是什么：小袋子里的主要成分是铁粉。怎么用：放入食品、药品、茶叶等包装内。作用：吸收氧气，抑制霉菌、好氧菌生长，防止油脂氧化，延长保质期。
暖宝宝 / 暖贴是什么：内含铁粉、水、活性炭、食盐等。怎么用：揭开明胶片，接触空气即可发热。作用：活性炭和食盐加速铁粉生锈，持续释放热量达数小时，用于御寒、缓解肌肉酸痛。
铁锈颜料将铁锈研磨成粉，与介质混合，制成独特的赭石色颜料，用于绘画和涂料。
耐候钢 / 锈板是什么：一种特殊合金钢，表面会形成一层致密的氧化层保护锈。怎么用：直接用作建筑外墙、景观雕塑、室内装饰。特点：独特的红褐色质感，极具工业风和艺术感，且无需油漆保护。
总结：利弊之间，存乎一心
科学的力量，在于将自然过程转化为服务人类的技术。
无序的生锈 造成工具损坏、危及健康。
可控的氧化创造温暖、保鲜食物、点缀艺术、净化环境。
【典例】“金属保护一小步，资源节约一大步”，下列关于金属及金属材料防护的说法正确的是A．为了增加经济效益，应加大力度开采金属矿物资源B．纯金属的抗腐蚀性比合金更好C．生铁和钢都属于铁合金D．废弃金属直接丢弃，无需回收利用
【变式】学习小组以食品保鲜剂为主题展开实践性活动。酒精保鲜卡(有效成分是酒精) 石灰干燥剂(有效成分是生石灰) 脱氧保鲜剂(有效成分是铁粉) (1)酒精保鲜卡：常用于糕点类食品保鲜。原理是依靠酒精蒸汽隔绝氧气并杀灭微生物。该过程肉眼不可见，说明酒精分子___________。(2)石灰干燥剂：常用于海苔、茶叶等食品保鲜。原理是吸收环境中的水分，进而阻止微生物生长，石灰干燥剂与水的反应是___________(填“吸热”或“放热”)反应。(3)铁粉脱氧保鲜剂：常用于干果、肉制品等食品保鲜。主要原理与铁生锈相同，即铁粉与_____________________反应。
1．关于铁丝在氧气中燃烧和铁丝生锈的说法正确的是A．铁丝燃烧产生白烟B．铁丝生锈是剧烈的化学反应C．铁丝燃烧的产物是Fe2O3D．铁锈的主要成分是氧化铁
2．下列措施有利于防止铁制品锈蚀的是A．农具上铁锈不及时除去B．工地上的钢管堆放在潮湿的地方C．切过酸菜的菜刀不及时清洗D．家用剪刀不用时，涂上油并放在干燥处
3．下列所示实验中，铁钉能生锈的是 A B C D
4．如图是探究铁生锈条件的实验，请回答下列问题。(1)B试管中的蒸馏水，在实验前需如何处理____________________。(2)A、B实验对比的结论是_________________________________。(3)C实验中，棉花上需要放一种物质，其作用是_______________。(4)防止金属锈蚀是保护金属资源的途径之一，请再写出一点_______________。
铁生锈需要与氧气(或空气)接触
5．某同学设计如图所示装置探究铁锈蚀的条件。a管中装入少量煮沸后迅速冷却的蒸馏水，b管中是干燥的空气。调节L端与R端的液面高度一致，塞紧橡胶塞，一段时间后观察。下列推断错误的是A．只有a管中的铁钉会锈蚀B．该实验说明铁的锈蚀与水有关C．L端与R端的液面高度一直保持一致D．装置中的植物油可防止红墨水蒸发影响实验结果