苏教化学选修化学与技术专题4第一单元材料的加工处理

欢迎进入化学课堂 第一单元材料的加工处理 课堂互动讲练 知能优化训练 课前自主学案 学习目标 第一单元材料的加工处理 学习目标通过实验探究活动了解铝的阳极氧化等进行金属表面处理的方法 以一些常见的化学腐蚀为例 了解化学腐蚀在材料加工处理中的应用 课前自主学案 一 金属的表面处理1 铝的阳极氧化 1 表面预处理 将铝片浸入热的NaOH溶液中 目的 洗去油污 去除表面的氧化膜 2 阳极氧化 电解液为20 H2SO4溶液 阳极 阴极 铝片 碳棒 3 染色 用冷蒸馏水清洗铝制品 再将其浸在1 氨水中 目的 再用蒸馏水冲洗干净 然后浸入染色液中染色 4 封闭 取出后用蒸馏水冲洗 再放入煮沸的蒸馏水中浸煮一段时间 中和表面的酸溶液 思考感悟1 家用铝制品表面的氧化膜是怎么形成的 提示 家用铝制品表面的氧化膜是通过铝的阳极氧化形成的 2 电镀 1 电镀是运用 的原理 在金属器件表面形成一薄层有抗腐蚀 抗磨损能力的金属镀膜的过程 2 通常 在镀槽中 待镀的金属器件与电源 连接作阴极 镀层金属与电源 连接作阳极 所使用的电镀液含有 电解 正极 负极 镀层金属离子 3 在电镀工艺中 要求在镀件上析出的镀层厚度均匀 光滑致密 与底层金属的附着力强 使用少量 能改善镀层性能 此外 人们常在电镀液中加 金属离子与配合剂形成 后 金属离子的浓度明显降低 金属在镀件上的析出速率得到控制 从而得到质量较好的镀层 表面活性剂 配合剂 配合离子 二 腐蚀加工技术1 氢氟酸蚀刻玻璃氢氟酸蚀刻玻璃是氢氟酸的特殊性质 能与玻璃中SiO2反应 其方程式为 据此氢氟酸应保存在塑料或铅制容器中 2 电路板的制作印刷电路板是利用Fe3 的氧化性 离子方程式为 为氧化剂 Fe3 4HF SiO2 SiF4 2H2O 2Fe3 Cu 2Fe2 Cu2 思考感悟2 在实验室中 多余的氢氟酸应如何处理 提示 氢氟酸是有毒气体HF的水溶液 实验时要注意安全 实验后的废液及剩余的氢氟酸要放到指定的容器中 不能任意排放 以免污染环境 课堂互动讲练 1 表面预处理铝材及其制品表面都会不同程度地存在着污垢和缺陷 氧化处理之前 要用化学和物理的方法对制品表面进行清洗 裸露出纯净的金属基体 使得氧化着色顺利进行 1 除去铝制品表面的油污 2 碱液浸蚀 2 阳极氧化用硫酸作电解液 以铝板或石墨作阴极 铝制品作阳极 接上13 24V的电源 电解 经30 40min氧化完成 3 染色用冷蒸馏水仔细清洗铝制品 再将其浸在1 的氨水 用蒸馏水配制 中 中和可能残留在孔隙中的酸液 然后将铝制品立即浸入事先准备好的染色溶液中染色 4 封闭从染色液中取出铝制品 用蒸馏水洗去表面的染色液 如果用的是有机染料 放入煮沸的蒸馏水中在95 以上的温度下保持20min 就能完成封闭处理 如果用的是无机染料 只要在60 80 温度下烘干 将铝件与另一种材料作电极 以某种溶液作电解液进行电解 通电后在铝件与电解液的接触面上逐渐形成一层Al OH 3薄膜 薄膜的某些部位存在着小孔 电流从小孔通过并产生热量使Al OH 3分解 从而在铝件表面形成一层较厚的氧化膜 某校课外兴趣小组根据上述原理 以铝件和铁棒为电极 一定浓度的NaHCO3溶液为电解液进行实验 1 铝件表面形成Al OH 3的电极反应式是 2 电解过程中 必须使电解液pH保持相对稳定 不能太大 也不能太小 的原因是 3 用NaHCO3溶液作电解液 会减缓阴极区溶液pH的增大 能说明这一原理的离子方程式为 点评 本题是学科内综合试题 涉及的知识点有电解原理 盐类水解 以及有关化合物的性质等知识 变式训练1 2011年青岛调研 钢材厂家在生产钢材之后对其表面进行处理 形成一层致密的氧化物保护层 而使用厂家在对钢材进行加工使用前往往要除去钢材表面的氧化物 其中一种常见的方法是利用硫酸与钢材反应 除去氧化物并不是因为氧化物与酸反应 而是由于氧化物里面的金属铁与酸反应生成了氢气 使氧化物与金属分离脱落 但是在实际生产中工人师傅有几个问题请你帮助解决一下 1 反应过程中溶液中 减少 增加 填离子 2 工业上在除氧化物过程中 铁除了与硫酸反应外还与另一种离子反应 请写出离子方程式 3 为了减少废物 请你考虑可以从反应后的溶液中提取的物质是 答案 1 H Fe2 Fe3 2 2Fe3 Fe 3Fe2 3 绿矾 镀铜是运用电解原理 根据不同的实验目的和要求设计出不同的电解装置 探究 镀铜实验实验目的 在铁钉上镀铜 实验用品 材料 铁钉 铜片或石墨片 硝酸铜或硫酸铜溶液 导线 外电源 实验设计 1 将铁钉清洗干净 据电镀原理 阳极金属材料的原子失电子 阴极上金属离子得电子 设计如图所示的装置图 在铁件上镀铜 2 铜片作阳极材料 铁钉作阴极材料 CuSO4溶液作电镀液 3 接通直流电源 一段时间后 在铁钉上镀上了均匀的一薄层金属Cu 电极反应式 阳极 Cu 2e Cu2 阴极 Cu2 2e Cu 因此电镀液CuSO4溶液的浓度保持不变 由此例可见 在电镀槽中 镀件作为阴极 阳极可以采用镀层金属 利用离子阳极溶解提供镀层金属离子 也可以采用惰性电极材料 镀层金属离子则由电镀液提供 电镀液通常采用含有镀层金属离子的盐溶液 电镀时 为了得到均匀 光滑 致密的镀层 往往需要在电镀液中加入各种助剂 下列关于铜电极的叙述正确的是 双选 A 铜锌原电池中铜是正极B 用电解法精炼粗铜时粗铜作阴极C 在镀件上电镀铜时可用金属铜作阳极D 电解稀硫酸制H2 O2时铜作阳极 解析 A叙述的是原电池 铜不如锌活泼 铜应为正极 B C D叙述的是电解池 电解池的阳极发生失电子的氧化反应 阴极发生得电子的还原反应 所以 精炼铜时 粗铜应放在阳极 镀铜时铜也应放在阳极以提供Cu2 而电解稀硫酸时 如把铜放在阳极 铜就会首先放电 阳极就不能产生O2 答案 AC 变式训练2若在铜片上镀银时 下列叙述中正确的是 将铜片接在电源的正极上 将银片接在电源的正极上 在铜片上发生的反应是Ag e Ag 在银片上发生的反应是4OH 4e O2 2H2O 需用硫酸铜溶液作电镀液 需用硝酸银溶液作电镀液A B C D 解析 选B 应用银作阳极接电源正极 铜作阴极接电源负极 选用AgNO3溶液为电镀液 银离子在铜片上得电子被还原 Ag e Ag 则 正确 详见课前自主学案 二 腐蚀加工技术 氢氟酸是玻璃工业 陶瓷工业的刻蚀剂 如玻璃上的花纹 温度计及化学仪器上的刻度 陶瓷上美丽的花纹图案都是利用氢氟酸的腐蚀性 请回答 1 使用氢氟酸要注意什么 2 写出下列反应的化学方程式 SiO2与HF CaSiO3与HF 解析 1 氢氟酸虽为弱酸 但腐蚀性很强 使用时不要与皮肤接触 要戴橡皮手套和防护镜 2 SiO2 4HF SiF4 2H2O CaSiO3 6HF CaF2 SiF4 3H2O 答案 见解析 变式训练3 2011年福州调研 电子工业常用30 的FeCl3溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜箔 制造印刷电路板 1 检验溶液中Fe3 存在的试剂是 证明Fe3 存在的现象是 2 写出FeCl3溶液与金属铜发生反应的化学方程式 3 某工程师为了从使用过的腐蚀废液中回收铜 并重新获得纯净的FeCl3溶液 准备采用下列步骤 请写出上述实验中加入或生成的有关物质的化学式 答案 1 KSCN溶液溶液出现红色 2 Cu 2FeCl3 CuCl2 2FeCl2 3 FeFeCl2Fe CuHClFeCl2 HClCl2 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全