高三化學二輪復習 鐵元素的探索之旅

鐵元素的探索之旅——從常規(guī)到數(shù)字化實驗探究金屬的電化學腐蝕學習目標1.通過觀看“銅焰畫”，認識金屬腐蝕和化學腐蝕。2.通過分組實驗，能定性分析并應用原電池和電解池模型解釋金屬發(fā)生電化學腐蝕的原理，進而總結(jié)出“犧牲陽極保護法”和“外加電流陰極保護法”。3.通過分析數(shù)字化實驗數(shù)據(jù)，定量認識鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕受環(huán)境影響，能從“宏-微-符”三重表征金屬電化學腐蝕的原理，并能設計金屬防腐的方法。寶劍鋒從磨礪出,梅花香自苦寒來橫空出世沉寂千年呵護備至游子望歸一、金屬冶煉：從高爐煉鐵到寶劍出鞘《天工開物》中的高爐煉鐵現(xiàn)代化的煉鐵設備橫空出世沉寂千年呵護備至游子望歸折戟沉沙鐵未銷，自將磨洗認前朝二、金屬腐蝕錯金銀銅鏤空云龍紋鐵劍寶劍出自西漢，歷經(jīng)2000年，劍身銹跡斑斑，劍柄熠熠生輝。

三星堆文明至今4000余年，面具光亮如新，頭像盡顯滄桑。金面罩銅頭像橫空出世呵護備至游子望歸沉寂千年折戟沉沙鐵未銷，自將磨洗認前朝金屬腐蝕：金屬表面因與周圍的物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應而遭到破壞的現(xiàn)象。金屬單質(zhì)金屬陽離子失電子化合價升高氧化反應還原產(chǎn)物氧化劑二、金屬腐蝕橫空出世呵護備至游子望歸沉寂千年折戟沉沙鐵未銷，自將磨洗認前朝原理1：化學腐蝕——“銅焰畫”的制作化學腐蝕：銅在高溫下被空氣中的氧氣氧化，生成CuO(黑色)和Cu2O(紅色)。說明：化學腐蝕并不廣泛。橫空出世呵護備至游子望歸沉寂千年折戟沉沙鐵未銷，自將磨洗認前朝橫空出世呵護備至游子望歸沉寂千年原理2：電化學腐蝕——金屬腐蝕的罪魁禍首電化學腐蝕：鐵在潮濕的空氣中生成紅褐色的鐵銹。同桌交流討論，說出鐵劍和青銅器的元素組成，從電化學角度，猜想兩者銹蝕的原因。金面罩銅頭像錯金銀銅鏤空云龍紋鐵劍柄必要條件：①水膜溶入電解質(zhì)

②氧化劑造成電位差折戟沉沙鐵未銷，自將磨洗認前朝2.請同桌交流，運用分類法和比較法，設計5組實驗：1.實驗用品①鐵絲5根

②銅絲

③鋅皮

④學生電源8V

⑤6孔井穴板(滴加含有NaCl和酚酞的瓊脂) ⑥

K3[Fe(CN)6]

溶液3.實驗改進和指導：請注意K3[Fe(CN)6]

鐵元素的化合價。將5組金屬絲依次插入5組瓊脂中，1~2min后，先

，再滴入3滴K3[Fe(CN)6]溶液，觀察現(xiàn)象。取出金屬小組合作、分工明確、規(guī)范操作、注意安全、仔細觀察、全面記錄任務一：實驗探究金屬鐵電化學腐蝕的原理折戟沉沙鐵未銷，自將磨洗認前朝活動一：實驗探究金屬鐵電化學腐蝕的原理4.實驗分析現(xiàn)象分析腐蝕/防護類型①Cu-Fe②Fe(空白組）③Zn-Fe④Cu-Fe(連負極）⑤Cu-Fe(連正極）Cu附近變紅色；Fe附近變藍色Fe附近既有紅色也有藍色Cu附近變紅色；Fe附近變藍色Cu被腐蝕；Fe附近變紅色Fe附近變紅色；Zn片被腐蝕原電池引起的腐蝕原電池負極原電池正極電解池陰極電解池陽極化學腐蝕原電池形成的保護電解池形成的保護電解池引起的腐蝕化學反應折戟沉沙鐵未銷，自將磨洗認前朝5.實驗結(jié)論（1）電化學腐蝕廣泛而嚴重，危害遠

化學腐蝕。（2）構(gòu)成原電池時，

金屬被保護，叫作

保護法。（3）構(gòu)成電解池時，

金屬被保護，叫作

保護法。（3）Fe腐蝕速率由大到小的排序是：

＞

＞

＞

＞

?；顒右唬簩嶒炋骄拷饘勹F電化學腐蝕的原理電解池陽極電解池陰極原電池負極原電池正極化學腐蝕陰極正極犧牲陽極外加電流陰極大于折戟沉沙鐵未銷，自將磨洗認前朝6.實驗異?，F(xiàn)象1：電解池中Fe作陽極時

活動一：實驗探究金屬鐵電化學腐蝕的原理初期：鐵絲反應：Fe-2e－

=

Fe2+

，因此顯藍色；中期：鐵絲仍然發(fā)生失電子的反應，產(chǎn)物卻是致密的氧化膜，金屬鈍化；后期：電極反應：

2H2O

-4e－

=

O2

+

4H+。應用：工業(yè)合成氨中的反應塔，常用該方法防腐蝕。

初期鐵電極附近顯藍色；

后期鐵絲表面變黑，周圍出現(xiàn)無色小氣泡。折戟沉沙鐵未銷，自將磨洗認前朝6.實驗異?，F(xiàn)象2：空白鐵絲組活動一：實驗探究金屬鐵電化學腐蝕的原理

紅色主要集中于瓊脂表面,

藍色集中于瓊脂深處。

這其實也是金屬構(gòu)件在海水中發(fā)生的氧濃差腐蝕。海水表面氧濃度高于深處，所以金屬上部的腐蝕電位要高于下部，產(chǎn)生了電位差，從而引起電子的傳輸，導致金屬腐蝕。e-FeOH-O2折戟沉沙鐵未銷，自將磨洗認前朝活動二：3種環(huán)境中鐵腐蝕的數(shù)字化實驗主要實驗用品：碳粉、還原鐵粉、2mol/L鹽酸、醋酸、食鹽水、朗威?DISLab數(shù)據(jù)采集器、氧氣傳感器、壓強傳感器鐵粉、碳粉電解質(zhì)溶液折戟沉沙鐵未銷，自將磨洗認前朝活動二：1.鐵在中性溶液中的腐蝕折戟沉沙鐵未銷，自將磨洗認前朝

經(jīng)檢測，反應前溶液的pH為6.8，反應后經(jīng)過濾，測得濾液的pH為9.5

?；顒佣?.鐵在中性溶液中的腐蝕折戟沉沙鐵未銷，自將磨洗認前朝定性觀察可見，小試管內(nèi)有氣泡冒出，可以斷定容器內(nèi)有

腐蝕發(fā)生。析氫活動二：2.鐵在弱酸性溶液中的腐蝕折戟沉沙鐵未銷，自將磨洗認前朝定性觀察可見，小試管內(nèi)有氣泡冒出，可以斷定容器內(nèi)有

腐蝕發(fā)生。析氫活動二：3.鐵在強酸性溶液中的腐蝕折戟沉沙鐵未銷，自將磨洗認前朝活動二：3.鐵在強酸性溶液中的腐蝕定性觀察可見，小試管內(nèi)有氣泡冒出，可以斷定容器內(nèi)有

腐蝕發(fā)生。析氫折戟沉沙鐵未銷，自將磨洗認前朝總結(jié)：1.中性溶液中，鐵發(fā)生

腐蝕；2.弱酸性溶液中，鐵發(fā)生

腐蝕，且

腐蝕更劇烈；3.強酸性溶液中，鐵發(fā)生

腐蝕，可能發(fā)生

腐蝕；活動二：3種環(huán)境中鐵腐蝕的數(shù)字化實驗吸氧析氫和吸氧吸氧析氫吸氧囊簡久藏科斗字，劍鋒新瑩鸊鵜(bìtí)膏任務三、金屬腐蝕的防護1.改變金屬材料的組成:添加

等元素，制成合金。2.在金屬表面覆蓋保護層（1）噴涂

或覆蓋搪瓷、塑料。（2）用

法在鋼鐵表面鍍鋅、錫、鉻、鎳。（3）①發(fā)藍淬火，生成一層致密的四氧化三鐵薄膜。《天工開物》記載：凡熟鐵、鋼鐵已經(jīng)爐錘，水火未濟，其質(zhì)未堅。乘其出火之時，入清水淬之，名曰健鋼、健鐵。②陽極氧化處理鋁制品，形成致密

。3.電化學保護法(1）

（2）

。橫空出世游子望歸沉寂千年呵護備至鉻、鎳、鈦油漆、礦物性油脂電鍍氧化膜犧牲陽極保護法外加電流陰極保護法龍門已準桃花浪，月殿先收桂子香。鵬北海，鳳朝陽。又攜書劍路茫茫。后年六月青云去，卻笑人間舉子忙。云龍紋鐵劍大明永樂