《高中化學(xué) 專題四 材料加工與性能優(yōu)化 4.1 材料的加工處理課件 蘇教版選修2》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中化學(xué) 專題四 材料加工與性能優(yōu)化 4.1 材料的加工處理課件 蘇教版選修2（31頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、自主探究,精要解讀,單擊此處編輯母版文本樣式,*,第一單元材料的加工處理,1,已知氧化性,Fe,3,Cu,2,，寫出,Fe,3,與,Cu,反應(yīng)的離子方程式？,提示,2Fe,3,Cu=2Fe,2,Cu,2,1,2,什么是電解？,提示,在外加直流電作用、陰、陽(yáng)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,SiO,2,反應(yīng)。,4HF,SiO,2,=SiF,4,2H,2,O,。,2,1,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

2、性。通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，了解鋁的陽(yáng)極氧化，了解利用電解原理進(jìn)行金屬表面處理的方法。,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。,3,1.,鋁的陽(yáng)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(yáng)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(yáng)極氧化。經(jīng)過(guò)拋光處理的鋁制品，表面再經(jīng)過(guò)陽(yáng)極氧化生成透明的,，增強(qiáng)了鋁制品的,和,能力。陽(yáng)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

3、染成各種鮮艷的顏色。,陽(yáng)極氧化,致密的氧化膜,正極,氧化鋁絕緣膜,陽(yáng)極氧化膜,抗腐蝕,抗機(jī)械劃傷,4,2,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(guò)程。,(2),電鍍?cè)恚和ǔ?，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(yáng),電位差,陽(yáng),幾乎保持不變,5,1.,氫氟酸蝕刻玻璃,(1),氫氟酸：氫氟酸是一種,酸，是,的水溶

4、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,氣體，反應(yīng)的方程式為,。,(2),蝕刻玻璃：利用氫氟酸對(duì)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,4HF,SiO,2,=,SiF,4,2H,2,O,毛玻璃,花紋圖案,制成工藝品,無(wú),有,6,2,電路板的制作,(1)Fe,3,的氧化性：,Fe,3,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,Fe,2,和,I,2,，反應(yīng)的離子方程式為：,再如,Fe,3,在酸性溶液中氧化,

5、Cu,，反應(yīng)的離子方程式為：,2Fe,3,2I,=,2Fe,2,I,2,2Fe,3,Cu,=,2Fe,2,Cu,2,7,(2),濃三氯化鐵溶液腐蝕敷銅板：在電子工業(yè)上，用濃三氯化鐵溶液腐蝕敷銅板制作,是化學(xué)腐蝕加工的另一個(gè)常見(jiàn)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,Cu,2,，,Fe,3,被,為,Fe,2,。,2FeCl,3,Cu,=,2FeCl,2,CuCl,2,印刷電路板,感光膠,氧化,還原,8,氫氟酸有毒，在實(shí)驗(yàn)室做實(shí)

6、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。,【,慎思,1】,9,通過(guò)鋁的陽(yáng)極氧化形成的氧化膜其孔隙應(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,(Al,2,O,3,H,2,O,或,Al,2,O,3,3H,2,O),、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。,【,慎思,2】,10,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

7、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；加少量蔗糖作整平劑等。,【,慎思,3】,11,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(jiàn)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。,12,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

8、的陽(yáng)極氧化實(shí)驗(yàn)裝置,(,裝置圖如下,),1.,鋁的陽(yáng)極氧化,13,(2),裝置特點(diǎn)：鋁片與直流電源正極相連作陽(yáng)極；陰極材料可用碳棒；電解質(zhì)溶液為,20%,的硫酸。,(3),陽(yáng)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(zhǎng)使用壽命。像武器、彈簧、鋼絲等，就是常用這種方法來(lái)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,2,FeO,2,),和鐵酸鈉,(Na,2,Fe,2,O,4,),，亞鐵酸鈉與鐵酸鈉相互作用生成四氧

9、化三鐵氧化膜。其反應(yīng)方程式為：,14,3Fe,NaNO,2,5NaOH=3Na,2,FeO,2,H,2,O,NH,3,6Na,2,FeO,2,NaNO,2,5H,2,O=3Na,2,Fe,2,O,4,NH,3,7NaOHNa,2,FeO,2,Na,2,Fe,2,O,4,2H,2,O=Fe,3,O,4,4NaOH,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)的抗腐蝕能力。,15,(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(guò)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(yáng)極，含有鍍層金屬陽(yáng)離子的電解質(zhì)

10、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(yáng)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,16,(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，使鍍液易于在電極表面均勻鋪展開(kāi)來(lái)；,b.,附著在電極表面，對(duì)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

11、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。,17,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,Fe,2,O,3,n,H,2,O,A,B,C,D,【,例,1】,18,解析,Zn,置換出,Cu,，,Cu,附在,Zn,表面，可形成,Cu,Zn,原電池，使,Zn,被腐蝕速率加快，也就是產(chǎn)生,H,2,速率加快。正確。鍍層

12、破損后，馬口鐵中形成,Fe,Sn,原電池，,Fe,較活潑，被腐蝕速率加快；白鐵中形成,Zn,Fe,原電池，,Zn,較活潑被腐蝕，,Fe,被保護(hù)，不正確。電鍍時(shí)鍍層金屬作陽(yáng)極，鍍件作陰極。正確。正確。正確。,答案,B,19,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。,20,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,薄膜，薄膜的某些部位存在著小孔，電流從小孔通過(guò)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

13、，以鋁件和鐵棒為電極，一定濃度的,NaHCO,3,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(guò)程中，必須使電解液,pH,保持相對(duì)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(shuō)明這一原理的離子方程式為,_,。,【,體驗(yàn),1】,21,22,23,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)行處理。,1,利用氫氟酸與玻璃的成分,(SiO,2,),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)

14、原理為：,SiO,2,4HF=SiF,4,2H,2,O,2,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：,Cu,2Fe,3,=Cu,2,2Fe,2,24,鐵及鐵的化合物應(yīng)用廣泛，如,FeCl,3,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,FeCl,3,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(qǐng)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,、,Fe,3,和,Fe,2,的濃度均為,0.10 mol

15、,L,1,，請(qǐng)參照下表給出的數(shù)據(jù)和藥品，簡(jiǎn)述除去,CuCl,2,溶液中,Fe,3,和,Fe,2,的實(shí)驗(yàn)步驟。,【,例,2】,25,氫氧化物開(kāi)始沉淀時(shí)的,pH,氫氧化物沉淀完全時(shí)的,pH,Fe,3,1.9,3.2,Fe,2,7.0,9.0,Cu,2,4.7,6.7,提供的藥品：,Cl,2,、濃硫酸、,NaOH,溶液、,CuO,、,Cu,26,(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(qǐng)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,_,。,27,解析,三氯化鐵腐蝕

16、電路板的離子方程式為,2Fe,3,Cu2=,Fe,2,Cu,2,；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(jiàn)答案,),正極反應(yīng)：,2Fe,3,2e,=2Fe,2,，負(fù)極反應(yīng)：,Cu,2e,=Cu,2,；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,Fe,2,氧化成,Fe,3,；加入,CuO,調(diào)節(jié)溶液的,pH,至,3.2,4.7,；過(guò)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,、,CuSO,4,，則最佳實(shí)驗(yàn)是用,CuO,和稀硫酸反應(yīng)，方程式：,CuO,H,2,SO,4,=CuSO,4,H,2,O,、,CuSO,4,Fe=FeSO,4,Cu,；現(xiàn)象為不銹鋼表面有紫紅色物質(zhì)生成。,28,答案,(1)2Fe,3,Cu,=2Fe,2,Cu,2,(2),裝置圖：,正極反應(yīng)：,2Fe,3,2e,=2Fe,2,；,負(fù)極反應(yīng)：,Cu,2e,=Cu,2,(3),通入足量氯氣將,Fe,2,氧化成,Fe,3,；加入,CuO,調(diào)節(jié)溶液的,pH,至,3.2,4.7,；過(guò)濾,