课时3 金属腐蚀的应用 金属的腐蚀与防护 化学 高二上学期 血管支架 任务一：探究“暖宝宝”的发热原理 【分组讨论】 1.“暖宝宝”在发热过程中，其主要成分分别起什么作用？ 2.“暖宝宝”使用时为什么要去掉外包装？ 空气 暖宝宝是怎么发热的？ 铁与氧气反应放热，但是在自然条件下很慢。当空气中的氧气通过微孔透气膜进入后，铁做负极，活性炭粉做正极，盐的加入则增强了混合物的导电性，形成了无数个微小的原电池，加快反应速率，反应放出的热量使暖贴发热。 负极反应： 正极反应： 总反应： Fe - 2e- == Fe2+ O2 + 4e- + 2H2O == 4OH- 2Fe + O2 + 2H2O == 2Fe(OH)2 任务一：探究“暖宝宝”的发热原理 3.为什么“暖宝宝”使用后会变得较硬？使用前后“暖宝宝”的成分有何变化？ 【思考】 1.为什么“暖宝宝”能较持久而又稳定地提供热量？ 蛭石做良好的隔热保温材料，吸水性树脂能吸收自身重量的数百倍或上千倍的水分子，以维持持久反应。 4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O = 4 Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3·nH2O+(3- n) H2O 反应后的成分主要为炭粉、氯化钠固体、三氧化二铁固体以及含镁和铝的盐，因而变得较硬。 2.“暖宝宝使用的是双层包装。外层由不透气的明胶层制成，内层由微孔透气膜制成，为什么要这样设计？ 放热时间的长短和温度高低是通过透气膜的透氧速率进行控制的。 任务一：探究“暖宝宝”的发热原理 【结论】“暖宝宝”的发热原理 ①铁与氧气的反应为 反应; 放热 ②铁粉、活性炭和离子导体(食盐溶于水)构成 ,加快了反应速率。 原电池 ③矿物材料蛭石来保温。放热的时间和温度可以通过透气膜的透氧速率进行控制。 【评价1】 利用铁锈蚀原理测定空气中氧气的含量。脱氧剂的主要成分为铁粉、少量活性炭和少量氯化钠等。 【实验过程】 ①取一个容积为150 mL的集气瓶,再取一个量筒,量取100 mL水。 ②在室温下,将足量的脱氧剂悬吊在橡皮塞反面,再将橡皮塞旋紧在集气瓶口,然后将导管插入量筒内(如图所示)。 ? 一段时间后观察到的现象: ,这是因为 。? ③当量筒内水面高度不再变化,且温度恢复至室温时,读出水面在73 mL刻度处。 【实验结果】该实验测得空气中氧气的体积分数是 。? 量筒内的液面下降,部分水从量筒进入集气瓶 铁粉锈蚀消耗了集气瓶内的部分氧气,导致集气瓶内压强小于外界大气压 18% 任务二：探究银器的腐蚀与复原 任务二：探究银器的腐蚀与复原 【问题1】长期佩戴的银饰为什么会发黑？黑色物质是什么？ 常见的黑色含银化合物：Ag2O 、Ag2S 【资料卡片】 银饰会与空气中的含硫化合物发生反应；人体皮肤蛋白质中含有硫元素，也会参与这一过程。 任务二：探究银器的腐蚀与复原 【问题2】银饰复原实验的原理是什么？ 铝、锡 Ag2O 、Ag2S 食盐水、小苏打 原电池 负极— 正极— 离子导体— 书写电极方程式 电化学腐蚀 Al - 3e- == Al3+ Sn - 2e- == Sn2+ Ag2O + H2O + 2e-==2Ag + 2OH- Ag2S + 2e-==2Ag + S2- 当银饰复原结束后，该装置还能否对Ag进行防腐蚀的保护？ 任务三：应用微电解技术处理废水 工业废水中含有重金属盐、有机污染物、无机物等，成分复杂，多数有剧毒，在生物体内有一定的累计作用，如果直接排放，会对环境、人类生产生活造成极大的危害。 微电解技术 向废水中加入铁粉、碳粉 Fe－2e－= Fe2＋ O2＋2H2O＋4e－= 4OH－ 2H＋＋2e－=H2↑ （酸性条件） （碱性或中性条件） 负极： 正极： 新生成的电极反应产物具有很高的反应活性，能与废水中的某些污染物发生氧化还原反应，从而达到去除污染物的目的 任务三：应用微电解技术处理废水 电镀行业产生的酸性含铬Cr(VI)废水对环境有污染，可采用该处理： ① 焦炭-铁屑 ② 碱 酸性 含铬废水 ( ) Cr2O72? ? Cr3+ 负极： Fe－2e－ ... ...
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