《材料的加工处理》导学案3.doc

《材料的加工处理》学案
知识回顾
1．已知氧化性Fe3＋＞Cu2＋，写出Fe3＋与Cu反应的离子方程式？
【提示】2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋
2．什么是电解？
【提示】在外加直流电作用、阴、阳离子分别在两极上发生氧化反应和还原反应，由电能转化为化学能。
3．氢氟酸是一种弱酸，为什么它还可以蚀刻玻璃？
【提示】HF具有很强的腐蚀性，可与玻璃中的SiO2反应。4HF＋SiO2=SiF4↑＋2H2O。
学习目标
1．知道材料是社会进步的物质基础，了解材料加工和性能优化与化学科学发展之间的关系。
2．知道金属表面处理技术的重要性。通过实验探究活动，了解铝的阳极氧化，了解利用电解原理进行金属表面处理的方法。
3．以氢氟酸蚀刻玻璃、用氯化铁制作电子线路板的工艺为例，了解化学腐蚀在材料加工处理中的应用。
知识填空
一、金属的表面处理
1．铝的阳极氧化
(1)铝及铝合金的 ，能使铝及铝合金的表面生成 。
(2)铝的阳极氧化：把铝片接到电源的 ，在稀硫酸中用直流电电解，铝片表面生成较厚的 ，这种方法叫做阳极氧化。经过抛光处理的铝制品，表面再经过阳极氧化生成透明的 ，增强了铝制品的
和 能力。阳极氧化膜中有微孔，在接近100 ℃的水中，氧化膜发生水化，体积膨胀，其中的微孔被挤紧堵塞。由于有孔层具有很强的吸附性能，在封孔处理前，添加有机染料可以将膜染成各种鲜艳的颜色。
2．电镀
(1)概念：电镀是运用 原理，在金属器件表面形成一薄层有 、
的金属镀膜的过程。
(2)电镀原理：通常，在镀槽中，待镀的金属器件与电源的 极连接作阴极，镀层金属与电源的 极连接作 极，所使用的电镀液含有镀层金属离子。通电后，电镀液中的金属离子在 的作用下移动到阴极放电形成电镀层， 极的金属形成金属离子进入电镀液，使得电镀液中镀层金属离子的浓度 。
二、腐蚀加工技术
1．氢氟酸蚀刻玻璃
(1)氢氟酸：氢氟酸是一种 酸，是 的水溶液。氟化氢是 色 体， 毒， 溶于水，它的水溶液(或氢氟酸)能与玻璃中的二氧化硅反应生成 气体，反应的方程式为 。
(2)蚀刻玻璃：利用氢氟酸对玻璃的腐蚀作用可以将玻璃的一面腐蚀，使之变得不透明，制成“ ”，也可利用这一方法在玻璃上雕刻 、 。
2．电路板的制作
(1)Fe3＋的氧化性：Fe3＋具有氧化性，在酸性溶液中其氧化性较强。如它在酸性溶液中与KI溶液混合，生成Fe2＋和I2，反应的离子方程式为：
再如Fe3＋在酸性溶液中氧化Cu，反应的离子方程式为： 。
(2)浓三氯化铁溶液腐蚀敷铜板：在电子工业上，用浓三氯化铁溶液腐蚀敷铜板制作 是化学腐蚀加工的另一个常见的例子。
在敷铜板上，用类似照相复印的方法将设计好的电子线路用 印在铜箔上，然后将图形以外不受感光胶保护的铜箔用浓三氯化铁溶液腐蚀除去，反应的化学方程式为： 。上述反应中，Cu在FeCl3浓溶液中被
为Cu2＋，Fe3＋被 为Fe2＋。
【思考题1】氢氟酸有毒，在实验室做实验时剩余的氢氟酸应该如何处理？
【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。
【思考题2】通过铝的阳极氧化形成的氧化膜其孔隙应用什么封闭？为什么？
【提示】沸水，使电解时生成的氧化铝转化为水合氧化铝(Al2O3·H2O或Al2O3·3H2O)、体积增大(33%至100%)，这是铝的氧化膜水化后能够封闭孔隙的原因。
【思考题3】电镀时，添加剂的作用是什么？
【提示】电镀工艺要求镀层厚度均匀，光滑致密，与底层金属的附着力强，因此需加表面活性剂改善镀层性能；加配合剂，控制金属在镀件上的析出速率；加入一定量的糖作整平剂；缓冲剂可稳定镀层酸度等。如在铜上镀银实验中：加味精降低溶液的表面张力；加乙二胺四乙酸钠盐为配合剂，控制金属析出速率；加醋酸钠作为缓冲剂，稳定镀层酸度；加尿素为缓冲剂，防止银镀层泛黑，提高镀层的光泽亮度；加少量蔗糖作整平剂等。
【参考答案】一、1．(1)阳极氧化 致密的氧化膜
(2)正极 氧化铝绝缘膜 阳极氧化膜 抗腐蚀 抗机械划伤
2．(1)电解 抗腐蚀 抗磨损能力
(2)负 正 阳 电位差 阳 几乎保持不变
二、1．(1)弱 氟化氢 无 气 有 极易 四氟化硅 4HF＋SiO2=SiF4↑＋2H2O
(2)毛玻璃 花纹图案 制成工艺品
2．(1)2Fe3＋＋2I－=2Fe2＋＋I2 2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋
(2)印刷电路板 感光胶 2FeCl3＋Cu=2FeCl2＋CuCl2 氧化 还原