2017-2018學(xué)年蘇教版選修2 專題四第一單元 材料的加工處理 課件（31張）

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1、自主探究精要解讀 第一單元 材料的加工處理1已知氧化性Fe3Cu2，寫出Fe3與Cu反應(yīng)的離子方程式？ 提示2Fe3Cu=2Fe2Cu2 自主探究精要解讀 2什么是電解？ 提示在外加直流電作用、陰、陽離子分別在兩極上發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)，由電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。3氫氟酸是一種弱酸，為什么它還可以蝕刻玻璃？ 提示HF具有很強(qiáng)的腐蝕性，可與玻璃中的SiO2反應(yīng)。 4HFSiO2=SiF42H2O。 自主探究精要解讀 1知道材料是社會(huì)進(jìn)步的物質(zhì)基礎(chǔ)，了解材料加工和性能優(yōu)化與化學(xué)科學(xué)發(fā)展之間的關(guān)系。2知道金屬表面處理技術(shù)的重要性。通過實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，了解鋁的陽極氧化，了解利用電解原理進(jìn)行金屬表面處理的方法

2、。3以氫氟酸蝕刻玻璃、用氯化鐵制作電子線路板的工藝為例，了解化學(xué)腐蝕在材料加工處理中的應(yīng)用。 自主探究精要解讀 1.鋁的陽極氧化 (1)鋁及鋁合金的 ，能使鋁及鋁合金的表面生成 。 (2)鋁的陽極氧化：把鋁片接到電源的 ，在稀硫酸中用直流電電解，鋁片表面生成較厚的 ，這種方法叫做陽極氧化。經(jīng)過拋光處理的鋁制品，表面再經(jīng)過陽極氧化生成透明的 ，增強(qiáng)了鋁制品的 和 能力。陽極氧化膜中有微孔，在接近100 的水中，氧化膜發(fā)生水化，體積膨脹，其中的微孔被擠緊堵塞。由于有孔層具有很強(qiáng)的吸附性能，在封孔處理前，添加有機(jī)染料可以將膜染成各種鮮艷的顏色。陽極氧化致密的氧化膜正極氧化鋁絕緣膜陽極氧化膜抗腐蝕抗機(jī)

3、械劃傷 自主探究精要解讀 2電鍍 (1)概念：電鍍是運(yùn)用 原理，在金屬器件表面形成一薄層有 、 的金屬鍍膜的過程。 (2)電鍍原理：通常，在鍍槽中，待鍍的金屬器件與電源的 極連接作陰極，鍍層金屬與電源的 極連接作 極，所使用的電鍍液含有鍍層金屬離子。通電后，電鍍液中的金屬離子在 的作用下移動(dòng)到陰極放電形成電鍍層， 極的金屬形成金屬離子進(jìn)入電鍍液，使得電鍍液中鍍層金屬離子的濃度 。電解抗腐蝕抗磨損能力負(fù)正陽電位差陽幾乎保持不變 自主探究精要解讀 1.氫氟酸蝕刻玻璃 (1)氫氟酸：氫氟酸是一種 酸，是 的水溶液。氟化氫是 色 體， 毒， 溶于水，它的水溶液(或氫氟酸)能與玻璃中的二氧化硅反應(yīng)生成

4、氣體，反應(yīng)的方程式為 。 (2)蝕刻玻璃：利用氫氟酸對玻璃的腐蝕作用可以將玻璃的一面腐蝕，使之變得不透明，制成“ ”，也可利用這一方法在玻璃上雕刻 、 。弱氟化氫氣極易四氟化硅4HFSiO2= SiF42H2O毛玻璃花紋圖案制成工藝品無有 自主探究精要解讀 2電路板的制作 (1)Fe3的氧化性：Fe3具有氧化性，在酸性溶液中其氧化性較強(qiáng)。如它在酸性溶液中與KI溶液混合，生成Fe2和I2，反應(yīng)的離子方程式為： 再如Fe3在酸性溶液中氧化Cu，反應(yīng)的離子方程式為： 2Fe32I=2Fe2I22Fe3Cu=2Fe2Cu2 自主探究精要解讀 (2)濃三氯化鐵溶液腐蝕敷銅板：在電子工業(yè)上，用濃三氯化鐵溶

5、液腐蝕敷銅板制作 是化學(xué)腐蝕加工的另一個(gè)常見的例子。在敷銅板上，用類似照相復(fù)印的方法將設(shè)計(jì)好的電子線路用 印在銅箔上，然后將圖形以外不受感光膠保護(hù)的銅箔用濃三氯化鐵溶液腐蝕除去，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：上述反應(yīng)中，Cu在FeCl 3濃溶液中被 為Cu2，F(xiàn)e3被 為Fe2。 2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2印刷電路板感光膠氧化還原 自主探究精要解讀 氫氟酸有毒，在實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)時(shí)剩余的氫氟酸應(yīng)該如何處理？提示氫氟酸是有毒氣體HF的水溶液，實(shí)驗(yàn)時(shí)要注意安全，實(shí)驗(yàn)后的廢液及剩余的氫氟酸要放到指定的容器中，不能任意排放，以免污染環(huán)境?！旧魉?】 自主探究精要解讀 通過鋁的陽極氧化形成的氧化膜其孔隙

6、應(yīng)用什么封閉？為什么？提示沸水使電解時(shí)生成的氧化鋁轉(zhuǎn)化為水合氧化鋁(Al2O3H2O或Al2O33H2O)、體積增大(33%至100%)，這是鋁的氧化膜水化后能夠封閉孔隙的原因?！旧魉?】 自主探究精要解讀 電鍍時(shí)，添加劑的作用是什么？提示電鍍工藝要求鍍層厚度均勻，光滑致密，與底層金屬的附著力強(qiáng)，因此需加表面活性劑改善鍍層性能；加配合劑，控制金屬在鍍件上的析出速率；加入一定量的糖作整平劑；緩沖劑可穩(wěn)定鍍層酸度等。如在銅上鍍銀實(shí)驗(yàn)中：加味精降低溶液的表面張力；加乙二胺四乙酸鈉鹽為配合劑，控制金屬析出速率；加醋酸鈉作為緩沖劑，穩(wěn)定鍍層酸度；加尿素為緩沖劑，防止銀鍍層泛黑，提高鍍層的光澤亮度；加少量

7、蔗糖作整平劑等。 【慎思3】 自主探究精要解讀 金屬材料表面的耐腐蝕性能提高的方法：用化學(xué)方法改變金屬材料表面的成分。常見的有：(1)在足夠高的溫度下，金屬表面滲入某些其他元素；(2)用電化學(xué)方法或其他化學(xué)方法在金屬表面形成具有防腐性能的氧化物膜或金屬鹽膜。 自主探究精要解讀 本方法是利用電化學(xué)方法使鋁及鋁合金表面生成致密的氧化 膜。 (1)鋁的陽極氧化實(shí)驗(yàn)裝置(裝置圖如下)1. 鋁的陽極氧化 自主探究精要解讀 (2)裝置特點(diǎn)：鋁片與直流電源正極相連作陽極；陰極材料可用碳棒；電解質(zhì)溶液為20%的硫酸。(3)陽極氧化法處理鋁的優(yōu)點(diǎn)：增強(qiáng)了鋁制品的抗腐蝕和抗機(jī)械劃傷能力，外表更加美觀。(4)鋼鐵為

8、何進(jìn)行發(fā)藍(lán)處理一般鋼鐵容易生銹，如果將鋼鐵零件的表面進(jìn)行發(fā)藍(lán)處理，就能大大增強(qiáng)抗蝕能力，延長使用壽命。像武器、彈簧、鋼絲等，就是常用這種方法來保護(hù)的。鐵在含有氧化劑和苛性鈉的混合溶液中，一定溫度下經(jīng)一定時(shí)間后，反應(yīng)生成亞鐵酸鈉(Na 2FeO2)和鐵酸鈉(Na2Fe2O4)，亞鐵酸鈉與鐵酸鈉相互作用生成四氧化三鐵氧化膜。其反應(yīng)方程式為： 自主探究精要解讀 3FeNaNO25NaOH=3Na2FeO2H2ONH36Na2FeO2NaNO25H2O=3Na2Fe2O4NH37NaOHNa2FeO2Na2Fe2O42H2O= Fe3O44NaOH這層氧化膜呈黑色或黑藍(lán)色，它結(jié)構(gòu)致密，具有較強(qiáng)的抗腐蝕

9、能力。 自主探究精要解讀 (1)定義：電鍍是指運(yùn)用電解的原理，在金屬器件表面形成一薄層有抗腐蝕、抗磨損能力的金屬鍍膜的過程。 (2)電鍍裝置特點(diǎn)：待鍍金屬器件與直流電源負(fù)極相連作陰極，鍍層金屬與電源正極相連作陽極，含有鍍層金屬陽離子的電解質(zhì)溶液作電鍍液。 (3)電鍍是電解原理的應(yīng)用之一。電鍍的基本原理是電鍍液中的金屬離子在電位差的作用下移動(dòng)到陰極表面放電(析出金屬)形成電鍍層，陽極金屬形成金屬離子進(jìn)入電鍍液，電鍍液中鍍層金屬離子的濃度幾乎保持不變。2電鍍 自主探究精要解讀 (4)電鍍的工藝要求：鍍層厚度均勻、光滑致密、與底層金屬的附著力強(qiáng)。表面活性劑：其作用有兩方面：a.除去表面的油污，使鍍液

10、易于在電極表面均勻鋪展開來；b.附著在電極表面，對金屬離子在電極上的放電起到一定的阻礙作用，使金屬鍍層細(xì)致均勻。配合劑：a其作用為使金屬離子與其形成配合離子，明顯降低金屬離子的濃度，使金屬在鍍件上的析出速率得到控制，從而得到質(zhì)量較好的鍍層。b從前使用的配合劑氰化物有劇毒，應(yīng)盡量減少其使用，更環(huán) 保的替代品正在不斷研究中。 自主探究精要解讀 下列敘述正確的是 ()。鋅跟稀硫酸反應(yīng)制取氫氣，加入少量硫酸銅溶液能加快反應(yīng)速率鍍層破損后，白鐵(鍍鋅的鐵)比馬口鐵(鍍錫的鐵)更易腐蝕電鍍時(shí)，應(yīng)把鍍件置于電解槽的陰極冶煉鋁時(shí)，把氧化鋁加入液態(tài)冰晶石中成為熔融體后電解鋼鐵表面常易銹蝕生成Fe2O3nH2OA

11、 B C D【例1】 自主探究精要解讀 解析Zn置換出Cu，Cu附在Zn表面，可形成CuZn原電池，使Zn被腐蝕速率加快，也就是產(chǎn)生H2速率加快。正確。鍍層破損后，馬口鐵中形成FeSn原電池，F(xiàn)e較活潑，被腐蝕速率加快；白鐵中形成ZnFe原電池，Zn較活潑被腐蝕，F(xiàn)e被保護(hù)，不正確。電鍍時(shí)鍍層金屬作陽極，鍍件作陰極。正確。正確。正確。答案B 自主探究精要解讀 電鍍是電解的一種應(yīng)用，也是金屬表面處理的一種方法，金屬的防腐措施多樣化，其中電化學(xué)法是目前常用的方法之一。 自主探究精要解讀 將鋁件與另一種材料作電極，以某種溶液作電解液進(jìn)行電解，通電后在鋁件與電解液的接觸面上逐漸形成一層Al(OH)3薄

12、膜，薄膜的某些部位存在著小孔，電流從小孔通過并產(chǎn)生熱量使Al(OH)3分解，從而在鋁件表面形成一層較厚的氧化膜。某校課外興趣小組根據(jù)上述原理，以鋁件和鐵棒為電極，一定濃度的NaHCO3溶液為電解液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。(1)鋁件表面形成Al(OH)3的電極反應(yīng)式是_。(2)電解過程中，必須使電解液pH保持相對穩(wěn)定(不能太大，也不能太小)的原因是_。(3)用NaHCO 3溶液作電解液，會(huì)減緩陰極區(qū)溶液pH的增大，能說明這一原理的離子方程式為_。 【體驗(yàn)1】 自主探究精要解讀 自主探究精要解讀 自主探究精要解讀 使用金屬材料及其他材料時(shí)，需要進(jìn)行有目的的加工，除機(jī)械處理外，有時(shí)還要進(jìn)行化學(xué)加工，如化學(xué)腐蝕法進(jìn)

13、行處理。1利用氫氟酸與玻璃的成分(SiO2)的反應(yīng)，可以用于蝕刻玻璃，制作毛玻璃或其他玻璃工藝品。其反應(yīng)原理為：SiO24HF=SiF42H2O2電子工業(yè)上，用濃三氯化鐵溶液腐蝕敷銅板制作印刷電路板也是應(yīng)用化學(xué)腐蝕法。其反應(yīng)原理為：Cu2Fe3=Cu22Fe 2 自主探究精要解讀 鐵及鐵的化合物應(yīng)用廣泛，如FeCl3可用作催化劑、印刷電路銅板腐蝕劑和外傷止血?jiǎng)┑取?1)寫出FeCl3溶液腐蝕印刷電路銅板的離子方程式：_。(2)若將(1)中的反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池，請畫出原電池的裝置圖，標(biāo)出正、負(fù)極，并寫出電極反應(yīng)式。正極反應(yīng)：_，負(fù)極反應(yīng)：_。(3)腐蝕銅板后的混合溶液中，若Cu 2、Fe3和Fe2

14、的濃度均為0.10 molL1，請參照下表給出的數(shù)據(jù)和藥品，簡述除去CuCl2溶液中Fe3和Fe2的實(shí)驗(yàn)步驟。 【例2】 自主探究精要解讀 氫氧化物開始沉淀時(shí)的pH氫氧化物沉淀完全時(shí)的pHFe31.9 3.2Fe27.0 9.0Cu24.7 6.7提供的藥品：Cl2、濃硫酸、NaOH溶液、CuO、Cu 自主探究精要解讀 (4)某科研人員發(fā)現(xiàn)劣質(zhì)不銹鋼在酸中腐蝕緩慢，但在某些鹽溶液中腐蝕現(xiàn)象明顯。請從上表提供的藥品中選擇兩種(水可任選)，設(shè)計(jì)最佳實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證劣質(zhì)不銹鋼易被腐蝕。有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：_。劣質(zhì)不銹鋼腐蝕的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象_。 自主探究精要解讀 解析三氯化鐵腐蝕電路板的離子方程式為2Fe3Cu

15、2=Fe2Cu2；由離子方程式知銅失去電子，所以銅作負(fù)極，三氯化鐵作電解質(zhì)溶液，(裝置見答案)正極反應(yīng)：2Fe32e=2Fe2，負(fù)極反應(yīng)：Cu2e=Cu2；由表中的數(shù)據(jù)可以看出應(yīng)該將亞鐵離子氧化為三價(jià)鐵離子，然后調(diào)節(jié)pH為3.2到4.7之間，具體步驟為：通入足量氯氣將Fe2氧化成Fe3；加入CuO調(diào)節(jié)溶液的pH至3.24.7；過濾；劣質(zhì)不銹鋼在某些鹽溶液中腐蝕現(xiàn)象明顯。所以可制得的鹽有CuCl 2、CuSO4，則最佳實(shí)驗(yàn)是用CuO和稀硫酸反應(yīng)，方程式：CuOH2SO4=CuSO4H2O、CuSO4Fe=FeSO4Cu；現(xiàn)象為不銹鋼表面有紫紅色物質(zhì)生成。 自主探究精要解讀 答案(1)2Fe3Cu

16、 =2Fe2Cu2(2)裝置圖：正極反應(yīng)：2Fe32e=2Fe2；負(fù)極反應(yīng)：Cu2e=Cu2(3)通入足量氯氣將Fe 2氧化成Fe3；加入CuO調(diào)節(jié)溶液的pH至3.24.7；過濾除去Fe(OH)3(4)CuOH2SO4=CuSO4H2OCuSO4Fe=FeSO4Cu不銹鋼表面有紫紅色物質(zhì)生成 自主探究精要解讀 金屬腐蝕的本質(zhì)是金屬原子失去電子被氧化成金屬離子，除雜的關(guān)鍵是試劑的選擇和試劑的添加順序。 自主探究精要解讀 制印刷電路時(shí)常用氯化鐵溶液作為“腐蝕液”，發(fā)生的反應(yīng)為2FeCl3Cu2=FeCl2CuCl2。向盛有氯化鐵溶液的燒杯中同時(shí)加入鐵粉和銅粉，反應(yīng)結(jié)束后，下列結(jié)論不可能出現(xiàn)的是()。A燒杯中有銅無鐵 B燒杯中有鐵無銅C燒杯中鐵、銅都有 D燒杯中鐵、銅都無解析鐵的還原性比銅強(qiáng)，F(xiàn)eCl3首先氧化Fe；只有Fe反應(yīng)完后，剩余的FeCl 3才能再氧化Cu。故燒杯中有鐵無銅是不可能的。答案B 【體驗(yàn)2】