《2025年奔跑吧少年九年级科学全一册浙教版》

核心素养点金练5 项目实践:研究钢铁防护
衔接教材:九上第2章
为完成“研究钢铁防护的方法”的实践性作业,科学小组的同学们查询到如下资料:钢铁膜化处理是钢铁防护的重要方法,其目的是在钢铁表面形成致密、均匀的保护膜。为了检验膜的抗腐蚀性能,要做“滴铜实验”,即往钢铁表面滴加含硫酸铜的腐蚀剂,如果60秒后钢铁表面才出现红色物质,表明膜的抗腐蚀性能达标,且越迟出现红色物质,就表示其抗腐蚀性能越好。科学小组的同学们进行了下列探究。
任务一:验证膜的抗腐蚀性能
[实验一]将经膜化处理和未经膜化处理的薄钢片分别进行“滴铜实验”,经膜化处理的薄钢片出现红色物质的时间明显推迟。
(1)出现红色物质的原因是(用化学方程式表示)${Fe + CuSO_{4}\xlongequal{}FeSO_{4} + Cu}$。
(2)经膜化处理的薄钢片出现红色物质的时间明显推迟,其原因是腐蚀剂将保护膜破坏需要一定的时间(合理均可)。
任务二:探究膜化条件对膜层外观的影响
[实验二]其他条件相同时,将薄钢片放入$pH= 3$、不同温度的膜化剂中浸泡20分钟,观察钢片表面形成的膜层外观。结果如表所示:

[实验三]已知$pH≥3.5$时,膜化剂不稳定。其他条件相同时,将薄钢片放入$60^{\circ }C$、不同pH的膜化剂中浸泡20分钟,观察钢片表面形成的膜层外观。结果如表所示:

(3)实验三的目的是探究不同${pH}$的膜化剂对膜层外观的影响。
(4)根据实验二与实验三的结果,能使膜层外观符合要求的对应温度、pH的范围依次为$60\ ^{\circ}\text{C}～70\ ^{\circ}\text{C}$、$2.5～3.0$。
任务三:确定抗腐蚀性能较好的膜化条件
[实验四]依次选取实验二、实验三中膜层外观符合要求的钢片进行对比实验,确定更精确的适宜温度、pH范围。
(5)实验四中,确定更精确的适宜温度范围的实验方案是取$60\ ^{\circ}\text{C}$、$70\ ^{\circ}\text{C}$经膜化处理的钢片,分别进行"滴铜实验",观察并记录钢片表面从滴入腐蚀剂到开始出现红色物质的时间。

答案：
(1)${Fe + CuSO_{4}\xlongequal{}FeSO_{4} + Cu}$
(2)腐蚀剂将保护膜破坏需要一定的时间(合理均可)
(3)探究不同${pH}$的膜化剂对膜层外观的影响
(4)$60\ ^{\circ}\text{C}～70\ ^{\circ}\text{C}$ $2.5～3.0$
(5)取$60\ ^{\circ}\text{C}$、$70\ ^{\circ}\text{C}$经膜化处理的钢片,分别进行"滴铜实验",观察并记录钢片表面从滴入腐蚀剂到开始出现红色物质的时间