6.3金屬防護和廢金屬回收你在生活中有沒有見過金屬生銹？你知道鋼鐵生銹的原因是什么嗎？這節(jié)課我們就一起來學(xué)習(xí)有關(guān)這方面的知識。金屬材料在生產(chǎn)生活與社會發(fā)展過程中發(fā)揮著重要作用，然而，金屬銹蝕給人類帶來了巨大的損失。研究金屬銹蝕的原因和防護的方法，尋求廢金屬回收利用的途徑，已成為科學(xué)研究和技術(shù)領(lǐng)域中的重大問題。?目標(biāo)預(yù)覽?能認(rèn)識鋼鐵生銹的影響因素，根據(jù)防止金屬腐蝕的常用方法提出防護措施；能認(rèn)識廢金屬對環(huán)境的影響，體會金屬回收再利用的價值，感悟化學(xué)科學(xué)對環(huán)境保護作出的重要貢獻。一、鋼鐵的銹蝕及防護鋼鐵具有多種優(yōu)良性能，在生產(chǎn)生活中得到了廣泛應(yīng)用。然而，一般鐵制品并不耐腐蝕，比較容易生銹。取一塊廢舊鐵絲網(wǎng)，將鐵絲網(wǎng)剪成幾小片，用稀鹽酸除去鐵銹后，放入錐形瓶中，如圖6-13所示。在錐形瓶中加入3~4mL濃食鹽水，塞緊帶導(dǎo)管的單孔塞后，將導(dǎo)管的另一端伸入滴有紅墨水的水中，過一段時間后觀察并記錄實驗現(xiàn)象。圖6-13鐵的銹蝕實驗?zāi)隳芙忉層^察到的現(xiàn)象嗎?圖6-13鐵的銹蝕實驗實驗現(xiàn)象：紅墨水沿導(dǎo)管上升。現(xiàn)象解釋：鐵與稀鹽酸反應(yīng)去除鐵銹后，鐵與濃食鹽水接觸，此時鐵在鹽溶液(濃食鹽水)環(huán)境下發(fā)生了吸氧腐蝕。由于這個過程消耗了錐形瓶中的氧氣，使瓶內(nèi)氣壓減小，而外界大氣壓大于瓶內(nèi)氣壓，就把紅墨水壓入導(dǎo)管中，從而出現(xiàn)紅墨水沿導(dǎo)管上升的現(xiàn)象。鋼鐵的銹蝕是怎么產(chǎn)生的?與哪些因素有關(guān)?以鐵釘生銹為例進行探究。取5枚潔凈無銹的鐵釘，分別放入5支試管中，進行下面的實驗，將觀察到的實驗現(xiàn)象記錄在表6-7中。(可以分小組提前在課外進行實驗，完成后在課堂上向大家報告實驗結(jié)果)圖6-14鐵釘銹蝕實驗圖6-14鐵釘銹蝕實驗1.在試管①中加入少量干燥劑(生石灰或無水氯化鈣)，再放一團干棉球，把鐵釘放在干棉球上，塞緊橡皮塞。2.在試管②中注滿煮沸后迅速冷卻的蒸餾水，使鐵釘完全浸沒，塞緊橡皮塞。圖6-14鐵釘銹蝕實驗3.在試管③中加入少量蒸餾水，使鐵釘?shù)囊徊糠纸]在水中。4.在試管④中加入稀硫酸或醋酸溶液，浸沒鐵釘后，倒去溶液。5.在試管⑤中加入少量氯化鈉溶液，使鐵釘?shù)囊徊糠纸]在溶液中。表6-7實驗記錄試管①②③④⑤立即觀察無明顯現(xiàn)象無明顯現(xiàn)象無明顯現(xiàn)象有無色氣泡產(chǎn)生無明顯現(xiàn)象1天后無明顯現(xiàn)象無明顯現(xiàn)象無明顯現(xiàn)象鐵釘表面開始生銹鐵釘表面開始生銹3天后無明顯現(xiàn)象無明顯現(xiàn)象無明顯現(xiàn)象鐵釘表面的鐵銹增多鐵釘表面的鐵銹增多7天后無明顯現(xiàn)象無明顯現(xiàn)象鐵釘表面開始生銹鐵釘表面出現(xiàn)大量鐵銹鐵釘表面出現(xiàn)大量鐵銹根據(jù)上述實驗回答，鐵釘發(fā)生銹蝕的主要因素有哪些?鐵銹蝕的條件是鐵與水和氧氣同時接觸，稀硫酸、醋酸溶液和氯化鈉溶液等物質(zhì)存在時會加速鐵的銹蝕鐵在空氣中的銹蝕，實際上是鐵跟氧氣、水等物質(zhì)作用，發(fā)生一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為鐵的化合物的過程。稀硫酸、醋酸溶液和氯化鈉溶液等物質(zhì)存在時會加速鐵的銹蝕。鐵銹(主要成分為Fe2O3·xH2O)是一種疏松多孔的物質(zhì)，成分復(fù)雜，空氣中的氧氣和水分能穿過鐵銹的空隙，不斷向內(nèi)層滲透，持續(xù)與鐵反應(yīng)，直至鐵被完全銹蝕。依據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)合理使用物質(zhì)物質(zhì)的性質(zhì)包括物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，這些性質(zhì)會直接影響物質(zhì)的保存和使用。例如，對金屬而言，常常利用金屬的導(dǎo)電性制作電線、電纜，但有時也要采用各種方法來避免或減緩某些會影響金屬使用壽命的化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生，如防止金屬發(fā)生銹蝕等。人們通常采用在鋼鐵表面覆蓋保護層的方法來防止鋼鐵生銹。例如，在車船的表面噴涂油漆，在機械表面涂防銹油，在臉盆、杯子等表面燒涂搪瓷等。此外，還可以在鋼鐵表面鍍上一層能起保護作用的其他金屬。例如，在鋼鐵表面鍍錫、鍍鋅或鍍鉻。鋁的“自我保護”鋁(aluminum)比鐵更容易與氧氣和其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。鋁在空氣中與氧氣反應(yīng)：生成一層致密而結(jié)實的氧化鋁膜覆蓋在鋁的表面，防止內(nèi)部的鋁繼續(xù)與氧氣反應(yīng)，從而起到“自我保護”的作用。圖6-15“電化鋁”制品圖6-15“電化鋁”制品通常所稱的“電化鋁”，是指用特殊方法使鋁表面形成加厚的氧化鋁保護層的鋁材料。了解金屬的銹蝕原因，才能更好地設(shè)計、制定防護金屬的方案，從而加強資源的有效利用，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。二、廢金屬的回收利用廢金屬主要指冶金工業(yè)、金屬加工業(yè)產(chǎn)生的金屬碎屑和碎塊，以及日常生活中銹蝕和報廢的金屬器具等。圖6-16廢金屬進入21世紀(jì)，由于高新技術(shù)產(chǎn)品更新?lián)Q代加快，廢棄的汽車以及電腦、電視機等電子產(chǎn)品越來越多，廢金屬的量急劇增加。廢金屬不但造成資源浪費，還會污染環(huán)境?；厥绽脧U金屬，是解決上述問題的途徑之一。將廢鋼鐵回收冶煉成鋼與用鐵礦石冶煉鋼相比，可以節(jié)約大量的煤和鐵礦石，同時減少產(chǎn)生污染空氣的懸浮顆粒物。2022年，我國有超過2億噸粗鋼是通過冶煉廢鋼生產(chǎn)的。“加快構(gòu)建廢棄物循環(huán)利用體系”，有助于促進社會可持續(xù)發(fā)展。黨和政府高度重視循環(huán)經(jīng)濟，我國廢金屬回收與利用的規(guī)模持續(xù)擴大。2021年，我國皮金屬(廢鋼鐵、廢有色金屬)回收的總價值達到10402.1億元，相較2013年增長了256%,其中以銅、鋁、鉛、鋅為代表的有色金屬回收利用水平已進入世界先進國家的行列。1.埋藏在地下兩千多年的越王勾踐劍，出土?xí)r依然光彩奪目。下列原因分析中錯誤的是()A.埋藏的環(huán)境非常潮濕B.劍表面可能有一層保護膜C.埋藏的環(huán)境中氧氣少D.寶劍由抗腐蝕性能好的合金制成A2.從下列回收物品中可獲得金屬的是()A.易拉罐B.塑料瓶C.廢紙張D.舊玻璃A3.一種處理回收含銅廢料的生產(chǎn)流程如下：過程(1)得到的殘留物不溶于水和稀硫酸；過程(2)是黑色固體與稀硫酸加熱生成硫酸銅和水。寫出上述生產(chǎn)流程中與銅直接有關(guān)的化學(xué)方程式。(1)_________________________________________________。(2)_________________________________________________。(3)_________________________________________________。4.為研究鐵制品生銹的條件，某小組調(diào)查了多種環(huán)境下鐵制品的生銹情況，其結(jié)果如下表所示。(1)從調(diào)查中可知鐵制品生銹的主要條件是什么?鐵制品與氧氣和水同時接觸。(2)根據(jù)生銹的條件，提出兩條防止鐵制品生銹的建議。(3)對因生銹而廢棄的鐵制品，你認(rèn)為如何處理比較妥當(dāng)?在鐵制品表面涂油、刷漆、鍍鉻。(合理即可)因生銹而廢棄的鐵制品應(yīng)回收利用。5.請查閱資料或通過實地調(diào)查，說明某些廢金屬可能對環(huán)境產(chǎn)生的危害，提出合理處理這些廢金屬的建議。廢金屬對環(huán)境可能產(chǎn)生多種危害，比如：一些重金屬如鉛、汞等，如果隨意丟棄進人土壤或水體，會造成土壤和水體污染，進而影響生態(tài)系統(tǒng)，通過食物鏈危害人體健康；廢金屬長期露天堆放，可能會發(fā)生銹蝕等化學(xué)反應(yīng)，釋放出有害物質(zhì)。合理處理廢金屬的建議：(1)加強回收：建立完善的回收體系，鼓勵人們將廢金屬分類回收。(2)專業(yè)處理：由專業(yè)機構(gòu)進行集中處理和再利用，例如，通過冶煉等方式提取有價值的金屬。(3)環(huán)保宣傳：提高公眾對廢金屬危害的認(rèn)識和環(huán)保意識，促進主動參與回收。(4)創(chuàng)新利用：探索更多廢金屬再利用的途徑和方法,提高資源利用率。(5)嚴(yán)格監(jiān)管：對廢金屬處理過程進行嚴(yán)格監(jiān)管,確保不對環(huán)境造成一次污染。1.(廣東中考)探究鐵生銹的條件，有利于尋找防止鐵制品銹蝕的方法。下列對比實驗設(shè)