【金學案】學年高中化學 第二節(jié) 金屬的腐蝕和防護同步輔導與檢測課件 新人教選修1

第二節(jié)金屬的腐蝕和防護探索生活材料聳立于美國紐約港外一個海島上15層樓高的自由女神，歷來被認為是美利堅合眾國的象征。然而，經過近百年的風風雨雨，它和人一樣，已經生病了。她究竟患了何種疾病呢？最近，美、法兩國組織了一個調查小組，對她進行全面體檢，結果令人大吃一驚，因為他們發(fā)現自由女神近百年來一直受著一種疾病的折磨，那就是：電化學腐蝕。自由女神的外殼材料是銅，而支撐整個雕像的內支架卻是鐵的，在它們之間僅有一層浸透油的毛氈隔開。年歲久了，設計者預先沒想到的事發(fā)生了：首先是那一層毛氈失去了隔離作用，而大西洋潮濕的夾帶著鹽分的空氣有意向自由女神不斷地進行攻擊，無數的原電池便在自由女神的身上形成，這種原電池以鐵為負極，銅為正極，夾帶鹽分的濕空氣，正好在兩極之間起著電解質溶液的作用，結果加速了鐵的腐蝕，自由女神的鐵骨表面一層又一層地銹蝕，蓬松的氧化鐵使鐵架的體積膨脹，鉚固的支腳被折斷。盡管自由女神有萬般神通，現在也自身難保了。想要為她脫胎換骨，以挽救她的厄運，還要求助于化學。什么是金屬的腐蝕？怎樣防止金屬的腐蝕呢？1．能描述金屬腐蝕的類型和化學原理。2．了解影響金屬腐蝕的快慢因素。3．知道金屬防護的常用方法。4．認識防止金屬腐蝕的重要意義。金屬的腐蝕答案：金屬合金化學反應失去電子氧化直接發(fā)生化學反應溫度不純的金屬合金電解質溶液原電池比較活潑的金屬氧化很弱中2Fe－2e－

2Fe2＋O2＋4e－＋2H2O4OH－酸Fe－2e－Fe2＋2H＋＋2e－H2↑活潑電化學腐蝕潮濕腐蝕性電解質綜合拓展展一、化學學腐蝕和和電化學學腐蝕的的比較類型化學腐蝕電化學腐蝕定義金屬跟接觸到的物質(如O2、Cl2、SO2等)直接發(fā)生化學反應而引起的腐蝕不純的金屬(或合金)跟電解質溶液接觸時，會發(fā)生原電池反應，比較活潑的金屬失去電子而被氧化本質金屬被氧化的過程較活潑的金屬被氧化的過程現象無電流產生有電流產生影響因素溫度升高會加快化學反應速率金屬的活潑性差異相互關系化學腐蝕與電化學腐蝕往往同時發(fā)生，但電化學腐蝕比化學腐蝕要普遍得多吸氧腐蝕蝕與析氫氫腐蝕的的比較(以鋼鐵鐵腐蝕為為例)類型吸氧腐蝕析氫腐蝕條件水膜呈中性或弱酸性水膜呈酸性正極反應(C)O2＋4e－＋2H2O4OH－2H＋＋2e－H2↑負極反應(Fe)2Fe－42e－2Fe2＋2Fe－42e－2Fe2＋電池總反應2Fe＋O2＋2H2O2Fe(OH)2Fe＋2H＋Fe2＋＋H2↑其他反應4Fe(OH)2＋2H2O＋O24Fe(OH)3Fe(OH)3失水轉化為鐵銹(Fe2O3·xH2O)嘗試應用用1．鋼鐵鐵在很弱弱的酸性性或中性性條件下下發(fā)生電電化學腐腐蝕時，，正極的的反應式式為()A．Fe－2e－Fe2＋B．2H＋＋2e－H2↑C．2H2O＋O2＋4e－4OH－D．Fe－3e－Fe3＋解析：考查金屬屬的電化化學腐蝕蝕的實質質。鋼鐵鐵中含有有多種雜雜質，在在考慮鋼鋼鐵的電電化學腐腐蝕時，，為了簡簡化問題題，主要要討論碳碳雜質問問題，也也就是以以Fe為為負極，，C為正正極的原原電池反反應。在在中性條條件或弱弱酸性條條件下發(fā)發(fā)生的是是吸氧腐腐蝕，原原電池的的正極為為C，發(fā)發(fā)生的是是還原反反應，即即得電子子反應，，故A、、D兩項項應排除除，在B、C兩兩項中，，B項是是析氫腐腐蝕的電電極反應應式，所所以C項項符合題題意。答案：C金屬的防護護答案：加保護層涂涂油漆包包塑料層層電鍍電電化學方方法失電電子改變變金屬內部部結構綜合拓展二、金屬的的防護1．保持金金屬表面清清潔干燥；；2．金屬表表面涂抹油油漆等保護護層；3．改變金金屬內部結結構，如制制成合金；；4．通過化化學方法使使其表面形形成保護層層，如電鍍鍍、形成氧氧化膜等；；5．電化學學防護法———犧牲陽陽極的陰極極保護法。。電化學防護護法應用原原電池原理理，讓被保保護金屬作作為正極，，另找一種種活動性較較強的金屬屬作為負極極。例如在在鍋爐內壁壁、船舶外外殼裝上若若干鋅塊，，就可保護護鋼鐵設備備。發(fā)生的電極極反應：負極：Zn－2e－===Zn2＋正極：O2＋2H2O＋4e－===4OH－鋅塊不斷被被腐蝕，可可定期拆換換，使鐵得得到保護。。嘗試應用2.下列做做法不能起起防銹作用用的是（））A.保留鐵鐵制品上的的鐵銹B.在鐵制制品表面鍍鍍鋅C.在金屬屬機械上涂涂油D.在車、、船的表面面刷油漆解析：鐵銹是比較較疏松的氧氧化膜，容容易保存一一些水分，，形成電解解質溶液加加速鐵的腐腐蝕，不能能起到防銹銹的作用。。B、C、、D均能起起到防銹的的作用。A一、比較金金屬腐蝕的的快慢如圖所示，，A、B兩兩個燒杯中中為海水，，C燒杯中中為1mol·L－1的稀硫酸。。(1)C中中Cu極的的電極反應應式為_________________。。(2)B中中Zn極的的電極反應應式為_________________。。(3)B中中Fe極附附近溶液的的pH______(填“增增大”、““減小”或或“不變””)。A、、B、C中中鐵被腐蝕蝕的速率由由快到慢的的順序_______。Fe解析：B、C裝置置為原電池池，在原電電池中，活活潑金屬做做負極，故故B中Fe做正極被被保護，C中Fe做做負極被腐腐蝕。答案：(1)2H＋＋2e－H2↑(2)Zn－2e－Zn2＋(3)增大大C>A>B名師點睛：：判斷金屬腐腐蝕快慢的的規(guī)律(1)金屬屬腐蝕的快快慢取決于于與金屬接接觸的氧化化劑的氧化化能力的強強弱；氧化化劑氧化性性越強，金金屬腐蝕越越嚴重。(2)通常常金屬腐蝕蝕的快慢類類型：原電電池原理引引起的腐蝕蝕>化學腐腐蝕>有防防護措施的的腐蝕。(3)當形形成原電池池時，與以以下兩因素素有關：①①與構成原原電池的材材料有關，，兩極材料料的活動性性差別越大大，活潑金金屬被腐蝕蝕的速率就就越快；②②與金屬所所接觸的電電解質強弱弱有關，活活潑金屬在在電解質溶溶液中的腐腐蝕快于在在非電解質質溶液中的的腐蝕，在在強電解質質溶液中的的腐蝕快于于在弱電解解質溶液中中的腐蝕。。變式應用1．下圖所所示各燒杯杯中盛有海海水，鐵在在其中被腐腐蝕，腐蝕蝕的速率由由快到慢的的順序為()A．②①③③④B．④③③①②C．④②①①③D．③②②④①解析：②③④為原原電池，③③中Fe為為正極，不不被腐蝕，，②、④中中Fe均為為負極被腐腐蝕，Fe和Cu的的金屬活動動性差別較較Fe和Sn的金屬屬活動性差差別大，所所以④中鐵鐵腐蝕最快快。答案：C二、電化學學腐蝕原理理如圖所示，，將緊緊纏纏繞不同金金屬的鐵釘釘放入培養(yǎng)養(yǎng)皿中，再再加入含有有適量酚酞酞和NaCl的瓊脂脂熱溶液，，冷卻后形形成瓊膠(離子在瓊瓊膠內可以以移動)，，下列敘述述正確的是是()A．．a中中鐵鐵釘釘附附近近呈呈現現紅紅色色B．．b中中鐵鐵釘釘上上發(fā)發(fā)生生還還原原反反應應C．．a中中銅銅絲絲上上發(fā)發(fā)生生氧氧化化反反應應D．．b中中鋁鋁條條附附近近有有氣氣泡泡產產生生解析析：：依據據原原電電池池原原理理分分析析可可知知：：a中中鐵鐵釘釘作作負負極極，，發(fā)發(fā)生生氧氧化化反反應應，，銅銅絲絲作作正正極極發(fā)發(fā)生生O2＋2H2O＋＋4e－4OH－的還還原原反反應應，，可可知知A、、C錯錯誤誤；；b中中鐵鐵釘釘作作正正極極，，發(fā)發(fā)生生O2＋2H2O＋＋4e－4OH－的還還原原反反應應，，而而鋁鋁條條發(fā)發(fā)生生氧氧化化反反應應不不會會冒冒氣氣泡泡，，D錯錯誤誤。。答案案：：B變式式應應用用2．．下下圖圖是是鐵鐵釘釘在在某某溶溶液液中中被被腐腐蝕蝕的的實實驗驗(開開始始時時試試管管中中液液面面和和試試管管外外液液面面等等高高)。。(1)甲甲、、乙乙兩兩圖圖溶溶液液中中呈呈酸酸性性的的是是________(填填““甲甲””或或““乙乙””)。。(2)甲甲圖圖電電極極反反應應式式是是：：正正極極_______________________，，負極極____________________________。。(3)乙乙圖圖中中發(fā)發(fā)生生反反應應的的離離子子方方程程式式是是______________________________________解析：從兩圖中液面面的高度可以以看出，甲圖圖試管內液面面上升，說明明氣體體積減減小，有氧氣氣被吸收，發(fā)發(fā)生吸氧腐蝕蝕。乙圖試管管內液面下降降，說明氣體體體積增大，，有氫氣生成成，發(fā)生析氫氫腐蝕。答案：(1)乙(2)正極：：O2＋2H2O＋4e－4OH－負極：Fe－－2e－Fe2＋(3)Fe＋＋2H＋Fe2＋＋H2↑水平測試1．下列有關關鋼鐵腐蝕與與防護的說法法正確的是()A．鋼管與銅銅塊連接，鋼鋼管可被保護護B．鐵遇冷濃濃硝酸表面鈍鈍化，可保護護內部不被腐腐蝕C．鋼管與銅銅管露天堆放放在一起，鋼鋼管不易被腐腐蝕D．鋼鐵發(fā)生生析氫腐蝕時時，負極反應應是Fe－3e－Fe3＋解析：A中鋼管與銅銅塊連接，鋼鋼管為原電池池的負極，加加速了鋼管的的腐蝕，故A項不符合題題意。鐵遇冷冷濃硝酸表面面鈍化，形成成了一層致密密的氧化物保保護膜，可保保護內部不被被腐蝕，故B正確。鋼管管與銅管露天天堆放在一起起，潮濕的空空氣作為電解解質溶液，銅銅管為正極、、鋼管為負極極，發(fā)生電化化學腐蝕，加加速了鋼管的的腐蝕，故C項不合題意意。鋼鐵發(fā)生生析氫腐蝕時時，負極反應