高一化学研究性学习铁的生锈

厦门市第二外国语学校2012-2013学年高一化学研究性学习课题——钢铁锈的主要原因探究及防止活动主题研究：钢铁生锈认识，利用我们身边的化学反应，达到学以致用的目的。时间：2012年11月—2013年1月地点：班级、校外自我评价：我们觉得这次亲身实践收获还是很大的，我们从这次活动中更深刻地认识到身边几种最常见的化学反应，并应用于生活当中，达到了学以致用的目地，从行动中做到了走出课堂，体味“大千世界”。记录员：洪小精记录时间:2012年11月—2013年1月以6位同学为一小组，合作完成以下任务:l活动1：进行必要的准备活动.l活动2：通过实验，收集、整理和显示铁生锈的数据,并应用收集到的数据制作统计图表，并对统计图进行分析。进行合作交流与校际交流。l活动3：实验、上网、讨论，并收集防止铁生锈的知识。l活动4：活动感想，作品展示以手抄报、日记、倡议书等形式。结题时间及成果：2013年1月参与人员:柯世勇康丽青叶坍坪邵珂琪杨安妮黄妍叶美颖杨德茂方小鹏李佳欣洪静雯杨晓晴钟湘敏邵晓倩邱景孟庄佳培陈少萍林佳彬卢诗怡朱宏毅洪小精陈凯扬孙芳梅吕丽秋邵春蕾许玉梅苏美雅王经伟徐劲松谢锦茹陈梓铖孙如思陈土宝林秀贤苏春玲徐冬妮陈灿灶宋佳俊叶鸿伟林炎清铁生锈的对比实验铁放置在空气中铁放置在水中铁放置在盐水里第一天第二天第三天第四天第五天第六天第七天在日常生活中，我们经常可以见到，一些美观的金属器在使用一段时间后会失去表面的光泽，如铁器生锈，钢器会长出钢绿，这些金属腐蚀的现象生活中处处可见。金属被腐蚀后，在外形色泽以及机械性能方面就会出现变化，从而使机器设备、仪器，仪表的精度和娄敏度降低，直到报废。课题背景金属腐蚀还会使桥梁、建筑物的金属构架强度降低而造成坍塌，地金属管道发生泄漏，轮在体损坏等等，据统计，发达国家每年由于金属腐蚀造成的直接损失约占全国民生产总值的2%-4%，远远超过旱灾，水灾、风灾、地震等自然灾害造成的损失的总和。因此，了解金属腐蚀的原因和寻求防止金属腐蚀的方法具有重要意义。经我们调查小组的了解，在生产和日常生活中比较普遍而且危害较大的，是金属的中化学腐蚀，因此组成员以钢铁被腐蚀进行调查、研究。带着为什么钢铁会生锈，如何防止钢铁生锈等问题进行问卷调查，结果发现100个人当中仅有20个人知道钢铁为会生锈，如何防止钢铁生锈，因此为了让人们更加了解钢铁腐蚀的原因，以及防止钢铁生锈，我们组成员进行钢铁生锈，以及如何防止生锈，进行调查和实验。参考资料[铁为什么容易生锈]博物馆里陈列的古代铁器，几乎都是锈迹斑斑；切菜刀几个月不用，就会满身是锈。每年世界上有几千万吨的钢铁变成了铁锈。铁容易生锈，除了它的化学性质活泼以外，与外界条件也有关系。水分是使铁容易生锈的条件之一。化学家们证明：在绝对无水的空气中，铁放上几年也不生锈。然而光有水也不会使铁生锈。人们曾试验过，把一块铁放在煮沸过的、密闭的蒸馏水瓶里，铁也不生锈。只有当空气中的氧气溶解在水里，才会使铁生锈。空气中的二氧化碳溶在水里，也会使铁生锈。铁锈的成分非常复杂，主要是氧化铁、氢氧化铁与碱式碳酸铜等。铁锈又松又软，像块海绵，一块铁完全生锈后，体积可胀大8倍。海绵状的铁锈特别容易吸收水分，自然，铁就烂得更快了。还有不少因素使铁容易生锈，如水中有盐，铁制品表面不干净、粗糙，铁中杂有其他金属等等。生活中有哪些物品生锈了？校园中的篮球架花圃里的铁铲栏杆。锁。水管固定圈。花架。刀片、剪刀、回形針…等，凡是铁制品都容易生锈。生锈的物品大都放置在怎样的环境中？大都放置在经常會接触到水和空气的环境中。哪些是影响铁生锈的可能因素？造成铁生锈的可能因素有水、空气、太陽的曝晒、阴暗、潮湿的环境等。[铁生锈的对比实验]将4根洁净的铁钉分别放入4支试管中。向第一支试管中加入少量自来水，使铁钉的一部分浸人水中，另一部分暴露在空气中；向第二支试管中加入自来水，使铁钉全部浸入水中；向第三支试管中加满冷却的沸水，塞紧橡皮塞；向第四支试管中加入少量生石灰或无水氯化钙固体，塞紧橡皮塞。观察并记录实验现象。我们会观察到：第一支试管内铁钉生锈速度最快，锈蚀情况也最严重，几天后铁钉露在空气中的部分，表面形成一层红褐色的锈。第二支试管中，铁钉生锈速度慢，程度小。第三支试管和第四支试管中的铁钉没有生锈。[实验现象分析]为什么第一支试管内铁钉生锈最严重?因为钢铁是由铁元素组成的，含有少量的碳，在潮湿的空气中由于受水分、氧气、二氧化碳等物质的作用，表面很容易生成铁锈，铁锈疏松多孔，因而使内层的铁继续被腐蚀，出现层层脱落现象。第二支试管内铁与水中氧气作用，由于溶在水中的氧气少，所以生锈速度慢。而第三支试管中几乎没有氧气，煮沸水的过程中将溶在水中的少量氧气几乎全部除掉了，所以铁钉不会生锈。第四支试管中有氧气，但几乎无水，生石灰或无水氯化钙固体将空气中的水分除去了，在室温下铁与氧气是不会发生化学反应的。最普通的办法是给铁穿“衣服”：在铁的表面涂上油漆或者镀上别的不容易生锈的金属。例如，小轿车“穿上”一身闪闪发亮的喷漆；暖气管上涂上铝漆；做罐头用的马口铁镀上一层锡；房顶上的白铁皮表面镀了一层锌；你的自来水笔笔插上镀上一层铬或镍。更彻底的办法，是给铁注射“强心剂”——加入其他金属，制成不锈合金。大名鼎鼎的不锈钢，就是在钢中加入一点镍和铬而制成的合金.[防锈办法]经过上网，资料调查，我们了解了钢铁生锈的原因，原来钢铁本潮湿的空气中表面形成一层水膜，水膜又溶解来自大气中的CO2、SO2、H2S等气体，使水膜在0有一定量的H它是由这样的反应产生的：H20=H++OH-H2O+CO2=H2CO3[哪种防锈办法好]用油脂覆盖不是一个很有效的方法，因为油脂会很快被蹭掉；用油漆覆盖比较好，油漆能够阻止水和空气与金属接触。但是，一旦油漆损坏，金属就会开始生锈；用塑料覆盖，电线经常采用这种方法进行保护；用金属覆盖，当铁的表面上镀上一层像金属锡和锌这样比铁还活泼的金属，铁就受到了极好的保护。氧气更喜欢和锌发生反应，从而停止与铁反应。由于牺牲了自己去保护铁，所以锌也被称为牺牲性涂层。采用这种方法，即使锌的一部分脱落了，铁仍然会得到保护。当铁镀上一层像锡和铬这样比铁稳定的金属时，镀层不破，对铁的保护作用很好，但镀层破坏而露出铁时，就对铁无保护作用了，因为铁比镀层更易与氧气反应，铁更易生锈。在实际生产生活中选择哪种保护层好，要具体情况具体分析。如罐头盒就要用镀锡层，锡不易反应、无毒，罐头吃完后不需要回收再使用。物品要经受高温，就不能用油漆做保护层。选用材料既要经济，又要在需要的时间内起保护作用。结果在钢铁表面形成了一层电解质溶液的薄膜，它跟钢铁里的铁和少量的碳恰好构成了原申池。这些微小的原电池分布在钢铁的表面。在这些原电池里，铁是负极，碳是正极，发生了电极反应。化学反应的随处可见，化学与我们息息相关，所以我们小组在课余时间里边，针对发生在我们身边几处常见的化学反应做了研究，并将它应用于生活当中。