金屬第九單元第三節

金屬材料的銹蝕與防護目錄CONTENTS1了解導致鋼鐵銹蝕的因素以及減緩鋼鐵銹蝕的方法2掌握利用控制變量法探究金屬銹蝕的條件重點:鋼鐵銹蝕的因素及防銹方法難點:金屬銹蝕因素的探究3知道廢舊金屬對環境的污染，回收廢舊金屬對環境污染及金屬資源保護的重要性你注意過嗎？家庭使用的鐵質工具，隔一段時間不用就變得銹跡斑斑，而街心廣場矗立的不銹鋼雕塑，幾經風霜雪雨卻總能保持本色。這是為什么呢？課堂導入導致鋼鐵銹蝕的因素一、結合生活經驗你認為哪些因素可能導致鋼鐵銹蝕呢？探究新知活動探究9-7影響鋼鐵銹蝕的因素〔提出問題〕觀察生活中鋼鐵制品的銹蝕情況和使用環境，你發現了什么?你認為哪些因素可能導致鋼鐵的銹蝕?〔猜想與假設）小明觀察到鋼鐵制品在潮濕的空氣中易生銹，而涂了油漆后則不易生銹。聯系已有的鐵和氧氣反應的知識，小明認為水和氧氣可能是導致鋼鐵銹蝕的主要因素。你的猜想與假設是什么？〔設計并實施實驗方案〕鋼鐵的銹蝕到底與哪些因素有關呢?小明設計了如下實驗方案：實驗1：將潔凈的鐵釘放在干燥的試管中，用橡皮塞密封試管口。實驗2：將潔凈的鐵釘全部浸沒在盛滿煮沸過的蒸餾水的試管中，用橡皮塞密封試管口。實驗3：將潔凈鐵釘的一半浸入試管中的蒸餾水里，將試管敞口放置。實驗4：將潔凈鐵釘的一半浸入試管中的食鹽水里，將試管敞口放置。實驗5：將用食醋浸濕的鐵釘放在干燥的試管中，將試管敞口放置。請你按照小明的實驗方案驗證他的假設或自行設計實驗方案驗證你的假設。〔形成結論〕如圖是四天后的實驗結果（圖中數字為實驗序號），據此分析鋼鐵銹蝕與哪些因素有關。你的結論是什么?鋼鐵的銹蝕主要是鐵與空氣中的氧氣、水蒸氣等物質發生化學反應的結果。鋼鐵的成分以及環境的溫度、濕度、酸堿性等都是影響鋼鐵銹蝕的因素。鋼鐵銹蝕后會生成鐵銹（主要成分是氧化鐵Fe2O3）。〔反思交流〕

1.小明為什么這樣設計實驗？在每個實驗中他要探究的哪些影響因素？

實驗結果探究的影響因素①②③④⑤氧氣、水、酸氧氣、水水氧氣氧氣、水、氯化鈉酸性條件下易生銹浸沒在溶液中的鐵釘幾乎全部生銹鐵在空氣、水的界面處生銹嚴重鐵不生銹鐵不生銹2.還有哪些因素也可能造成鋼鐵的銹蝕？查閱相關資料并自己設計實驗證實。（1）大氣中的有害氣體與雜質

：大氣中含有鹽霧、二氧化硫、硫化氫和灰塵時，會加速腐蝕。（2）包裝材料

：特別是與金屬制品直接接觸的包裝材料，其成分中含有氯離子和酸，有的還含有還原性硫，這些物質會降低金屬制品銹蝕的臨界相對濕度，促進銹蝕。（3）微生物

：某些微生物如鐵細菌和霉菌在潮濕條件下可以生長繁殖，并促進鋼鐵的銹蝕。（4）金屬的表面狀態

：金屬表面如果存在油脂、灰塵、鹽等污染物，會阻礙氧氣和水分與鋼材表面的接觸，破壞保護層的形成，從而加速銹蝕過程。（5）工業生產因素

：如電廠排放的酸性氣體、鋼廠產生的粉塵等，這些污染物在潮濕空氣中會形成酸雨，落在鋼結構表面會對其造成腐蝕。設備振動也會導致鋼結構連接部位松動、焊縫開裂，破壞鋼結構的整體性，使其更容易積聚水汽和腐蝕性物質，引發銹蝕。鋼鐵銹蝕后會生成鐵銹（主要成分是氧化鐵Fe2O3）。鐵銹疏松多孔，不僅不能阻止鋼鐵制品與空氣和水的接觸，還會把空氣和水分保留在鋼鐵制品的表面，進一步加速銹蝕。因此，當鋼鐵制品表面生銹時，應及時除銹并做防銹處理。減緩鋼鐵銹蝕的方法二、據不完全統計，世界各國每年因金屬銹蝕造成的經濟損失約占國民生產總值的3%～5%探究新知如何減緩鋼鐵銹蝕原理：避免鋼鐵與氧氣、水接觸。（1）保持鋼鐵制品表面潔凈、干燥。（2）在金屬表面涂覆保護層(涂刷礦物油、油漆，覆蓋搪瓷、塑料)。（3）鍍上一層不易銹蝕的金屬或用“烤藍”等方法形成致密保護層，例如鍍錫、鍍鋅、鍍鉻等。（4）改變金屬的組成和結構[制成合金,如鋼鐵中加入鉻、鎳（不銹鋼）]等。

1965年，考古工作人員在湖北江陵發掘楚墓時，出土了兩把寒光閃閃的寶劍。其中一把劍上有“越王勾踐自作用劍”8個字，這就是著名的春秋時期的越王勾踐劍。

這兩把寶劍埋藏在地下已有2000多年出土時依然光彩奪目、鋒利無比，幾乎沒有絲毫銹蝕。為了揭開寶劍的不銹之謎，考古工作者對寶劍的組成進行了檢測，發現寶劍的主要成分是青銅，而且表面曾被進行硫化處理，形成了一層致密的保護層，大大增強了寶劍的抗銹蝕能力。另外，寶劍所在的墓室深埋地下，密封好、空氣少，而且地下水基本為中性，這樣的環境條件非常有利于寶劍的保存。“越王勾踐劍”為什么沒生銹廢舊金屬的回收利用三、金屬制品使用過程中的新舊更替現象是必然的，每年產生大量廢舊金屬探究新知據中國鋼鐵協會、再生資源回收協會統計，目前我國可以回收而沒有回收利用的再生資源價值達300億～350億元，每年約有500萬噸的廢鋼鐵、20多萬噸廢有色金屬沒有回收利用。廢舊金屬廢舊金屬對環境的影響非常大。例如，有些廢舊電池中含有鉛、鎳、汞、鎘、錳等重金屬，它們在自然界里不會消失，只能遷移。也就是說，水體或土壤不能利用自身的凈化作用將這些重金屬污染消除。重金屬會對生物蛋白產生凝固作用，不易被代謝出體外，在生物體內積蓄至一定量之后，會造成慢性中毒，最終可能導致生物體死亡。廢舊金屬的污染回收利用廢舊金屬既可以保護環境，又能節約資源和能源。例如，回收一個廢棄的鋁質易拉罐要比制造一個新易拉罐節省大約20%的成本，還可節約90%~97%的能源。回收1t廢鋼鐵可煉得好鋼0.9t，與用礦石冶煉相比，可節省大約一半的成本，還可減少空氣污染、水污染和固體廢棄物對土壤的污染。回收廢舊金屬課堂達標1.下列說法錯誤的是（）A．鐵釘是由鐵合金制成的 B．根據甲圖，鐵釘生銹過程中O2體積不變 C．根據甲圖，鐵釘在潮濕環境更容易生銹 D．根據乙圖，鐵釘生銹過程中溫度升高B課堂達標2.實驗研究鐵銹蝕影響因素，記錄如下。下列分析不正確的是（）A．②③中O2含量減少表明鐵已銹蝕 B．①②證明水對鐵銹蝕有影響 C．②③證明食鹽能加快鐵銹蝕 D．①②③證明炭粉對鐵銹蝕有影響D實驗裝置序號其他試劑200s時O2的含量①干燥劑21%②10滴水15%③10滴水和1.0g食鹽8%3.利用鐵粉、炭粉、氯化鈉進行鐵的銹蝕實驗（裝置如圖所示，裝置氣密性良好）。實驗1min后溫度計讀數上升，8min后打開止水夾，水倒吸入錐形瓶。實驗數據如下表。下列說法不合理的是（）A．鐵的銹蝕是放熱反應 B．使用氯化鈉溶液的目的是加快鐵的銹蝕 C．此實驗能推斷出鐵的銹蝕需要水的參與 D．計算得出空氣中氧氣的含量約為19.7%C課堂達標實驗前的體積實驗后的體積錐形瓶內空氣（含導管內空氣）燒杯內水燒杯內剩余水246.0mL100.0mL51.5mL課堂達標4.如圖所示，將兩枚光亮的鐵釘分別用細線吊置于甲、乙中，并使部分鐵釘露出液面。放置一段時間，出現了銹蝕。下列說法不正確的是（）A．甲、乙中，氣體含氧氣的體積分數不相等 B．甲中，鐵釘在植物油內的部分沒有銹蝕 C．乙中，鐵釘在水面下的部分銹蝕最嚴重 D．丙中，導管內上升一段水柱C課堂達標5.下圖是探究鐵釘銹蝕條件的4個實驗，一段時間后觀察現象。下列說法錯誤的是（）A．①②對比說明鐵生銹需要空氣，①③對比說明鐵生銹需要水B．③中附著在棉花上的干燥劑的作用是使試管里沒有水分C．①中甲、乙、丙三處比較，生銹最明顯的地方是甲D．四個實驗中，生銹最快的是④中的鐵釘C課堂達標6.對鐵生銹與燃燒條件的實驗探究如圖所示。下列說法正確的是（）A．對比①②可探究：接觸氧氣是否為鐵生銹的條件之一B．對比②③可探究：接觸水是否為鐵生銹的條件之一 C．對比①④可探究：溫度達到著火點是否為鐵燃燒的條件之一D．對比③④可探究：接觸氧氣是否為鐵燃燒的條件之一C課堂達標7.我國的礦物種類比較齊全，儲量很豐富，但是礦物不能再生。下列能保護金屬資源的是（）A．廢舊金屬不需要回收利用 B．礦物資源無限，可以任意開采 C．尋找金屬代用品 D．將鐵釘放置于潮濕的空氣中C課堂達標8.柳州市被稱為“橋梁博物館”，剛建成的鳳凰嶺大橋成為“橋梁博物館”的新成員，大橋的橋體使用了大量的金屬材料。下列對橋梁中使用的金屬材料保護措施不正確的是（）A．經常用濃鹽酸清洗金屬材料 B．在金屬材料表面刷油漆 C．在金屬材料表面鍍保護層 D．改變金屬內部結構制成防腐合金A課堂達標9.我國倡導垃圾分類投放。鋁質飲料罐應投入的垃圾桶是（）A．可回收物

B．廚余垃圾 C．有害垃圾 D．其它垃圾A課堂達標10.下列措施中，不能防止金屬制品銹蝕的是（）A．用濕布擦拭B．在表面涂油C．在表面刷漆D．在表面鍍鉻A課堂達標11.人類文明進步與材料發展關系十分密切。（1）鐵鍋用于炒菜，主要利用鐵具有

的性質。（2）鋁合金被廣泛用于航天工業。鋁合金的硬度比純鋁的硬度

。（3）一種新型材料氮化鋁（AlN）應用于新能源汽車。工業上用氧化鋁、焦炭和氮氣在高溫條件下制得氮化鋁，并生成一氧化碳，該反應的化學方程式是

。（4）世界最大跨徑拱橋﹣廣西天峨龍灘特大橋在建造過程中使用了大量鋼材。在鋼材表面刷漆可防銹，其原因是

；建造過程中產生的廢鋼材可回收利用，其意義是

（寫一條即可）。導熱大漆能隔絕氧氣和水Al2O3+3C+N2

高溫2AlN+3CO節約金屬資源課堂達標12.蘭州市中山橋南側的“將軍柱”（鑄造材質主要是鐵），距今已有630年的歷史，它與中山橋一起組成了“蘭州鐵路”一景，近日“將軍柱”商標獲得國家批準。（1）“將軍柱”表面已出現較多銹跡，其主要原因是鐵與_________等物質共同作用的結果，生活中常用稀硫酸除去鐵制品表面的鐵銹，其反應的化學方程式為_________________________