優(yōu)化方案人教化學(xué)選修4全冊(cè)課件22份打包4章第四節(jié)

第四節(jié) 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)學(xué)習(xí)目標(biāo)了解金屬腐蝕及其危害。了解金屬電化學(xué)腐蝕的原因及反應(yīng)原理。了解金屬防護(hù)的一般方法，特別是電化學(xué)防護(hù)的方法。課堂互動(dòng)講練探究整合應(yīng)用知能優(yōu)化訓(xùn)練第四節(jié)金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)課前自主學(xué)案課前自主學(xué)案課前自主學(xué)案自主學(xué)習(xí)一、金屬的電化學(xué)腐蝕1．金屬腐蝕概念：金屬與周圍的

氣體或液體

物質(zhì)發(fā)生

氧化還原反應(yīng)而引起損耗的現(xiàn)象。分類：一般有

化學(xué)

腐蝕和

電化學(xué)腐蝕兩種。2．化學(xué)腐蝕定義：金屬跟接觸到的

干燥

氣體(如O2、Cl2、SO2等)或非電解質(zhì)

液體(如石油等)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。特點(diǎn)：腐蝕的速度隨溫度升高而

加快

。3．電化學(xué)腐蝕定義：不純的金屬跟

電解質(zhì)

溶液接觸時(shí)，會(huì)發(fā)生

原電池

反應(yīng)，

比較活潑的金屬

失去

電子而被氧化。特點(diǎn)：腐蝕過(guò)程中有電流產(chǎn)生。二、鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕1．析氫腐蝕金屬表面的電解質(zhì)溶液

酸性較強(qiáng)，腐蝕過(guò)程中有H2放出。負(fù)極反應(yīng)：Fe－2e－===Fe2＋；正極反應(yīng)：2H＋＋2e－===H2↑；總反應(yīng)：

Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑

。時(shí)，氧氣參加電極反應(yīng)，發(fā)生吸氧腐；。2．吸氧腐蝕(1)鋼鐵表面吸附的水膜

酸性很弱

或呈中性蝕。電極反應(yīng)如下：負(fù)極：2Fe－4e－===2Fe2＋正極：2H2O＋O2＋4e－===4OH－；總反應(yīng)：2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2。(2)生成的Fe(OH)2繼續(xù)與空氣中的O2作用，生成Fe(OH)3，反應(yīng)如下：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3(3)生成的Fe(OH)3脫去一部分水生成

Fe2O3·xH2O，即2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O。思考感悟1．(1)純鐵片放入稀硫酸中發(fā)生的是析氫腐蝕嗎？(2)你認(rèn)為在硫酸廠附近的金屬發(fā)生的主要是哪一類腐蝕？【提示】(1)不是析氫腐蝕而是化學(xué)腐蝕，因?yàn)闆](méi)有形成原電池。(2)硫酸廠附近空氣中的二氧化硫的含量比其他地方的高，導(dǎo)致金屬接觸到的溶液酸性較強(qiáng)，若發(fā)生電化學(xué)腐蝕應(yīng)是析氫腐蝕。三、金屬的電化學(xué)防護(hù)1．犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法應(yīng)用

原電池

原理，讓被保護(hù)金屬作正極

，另找一種活潑性較強(qiáng)的金屬作

負(fù)極。如在被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備上(如船舶的外殼)裝上若干鋅塊，鋅比鐵活潑，作為原電池的

負(fù)極，不斷遭受腐蝕，定期予以拆換；作為

正極

的鋼鐵設(shè)備就被保護(hù)了下來(lái)。2．外加電流的陰極保護(hù)法利用

電解

原理，把被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備作為

陰極，用惰性電極作為輔助

陽(yáng)

極。在電解質(zhì)溶液里，接外加直流電源。通電后，大量電子被強(qiáng)制流向被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備，從而起到保護(hù)作用。思考感悟2．(1)金屬鋁比金屬鐵還要活潑，但鋁卻經(jīng)久耐用，這是為什么？(2)電化學(xué)防護(hù)的實(shí)質(zhì)是什么？【提示】

(1)金屬鋁在空氣中很容易被氧化，但生成的氧化物薄膜非常致密，可以阻止鋁進(jìn)一步被氧化。(2)電化學(xué)防護(hù)的實(shí)質(zhì)是把被保護(hù)的金屬作原電池的正極或電解池的陰極，不參與電極反應(yīng)，從而不被氧化。自主休驗(yàn)1．有關(guān)金屬腐蝕的論述，正確的是(

)A．金屬的腐蝕一定伴有電流產(chǎn)生B．Fe在干燥的氯氣里比在潮濕的空氣里更易被腐蝕C．發(fā)生化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿母g時(shí)較活潑的金屬總是作正極而被腐蝕D．發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)都有能量的轉(zhuǎn)變，且被腐蝕的金屬總是失電子解析：選D。金屬的腐蝕可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕，化學(xué)腐蝕是金屬直接與氧化劑反應(yīng)，電子直接轉(zhuǎn)移給氧化劑，無(wú)電流產(chǎn)生；而電化學(xué)腐蝕是最普遍的金屬腐蝕，其原理與原電池原理一致。2．下列敘述不．正確的是(

)鋅跟稀硫酸反應(yīng)制取氫氣，加入少量的硫酸銅能加快反應(yīng)速率鍍層破損后，白口鐵(鍍鋅的鐵)比馬口鐵(鍍錫的鐵)更易被腐蝕鋼鐵表面常易被銹蝕生成Fe2O3·nH2O鋼鐵在發(fā)生析氫腐蝕和吸氧腐蝕時(shí)，完全相同的反應(yīng)是負(fù)極反應(yīng)解析：選B。鍍鋅的鐵(白口鐵)構(gòu)成原電池時(shí)鋅為負(fù)極，鐵為正極，鐵被保護(hù)；鍍錫的鐵

(馬口鐵)構(gòu)成原電池鐵作負(fù)極，錫作正極，鐵失電子加速了鐵的腐蝕。3．(2011年河北廊坊高二檢測(cè))下列各種方法中：①金屬表面涂抹油漆②改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)③保持金屬表面清潔干燥④在金屬表面進(jìn)行電鍍⑤使金屬表面形成致密的氧化物薄膜。能對(duì)金屬腐蝕起到防止或減緩)作用的措施是(A．①②③④C．①②④⑤B．①③④⑤D．全部解析：選D。題目中各措施都符合金屬腐蝕防護(hù)的基本思路。課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕比較(2011年湖北武漢調(diào)研)下列有關(guān)金屬腐蝕的說(shuō)法中正確的是(

)

A．金屬腐蝕指不純金屬與接觸到的電解質(zhì)溶液進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而損耗的過(guò)程

B．電化學(xué)腐蝕指在外加電流的作用下不純金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而損耗的過(guò)程

C．鋼鐵腐蝕最普遍的是吸氧腐蝕，負(fù)極吸收氧氣，產(chǎn)物最終轉(zhuǎn)化為鐵銹D．金屬的電化學(xué)腐蝕和化學(xué)腐蝕本質(zhì)相同，但電化學(xué)腐蝕伴有電流產(chǎn)生例1【解析】

金屬腐蝕的本質(zhì)，主要是金屬原子失電子被氧化，腐蝕的內(nèi)因是金屬的化學(xué)性質(zhì)比較活潑，外因是金屬與空氣、水和其他腐蝕性的物質(zhì)接觸，腐蝕主要包括化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕，所以A錯(cuò)誤；電化學(xué)腐蝕指不純金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而損耗的過(guò)程，不需要通過(guò)電流，所以B錯(cuò)誤；鋼鐵腐蝕最普遍的是吸氧腐蝕，正極吸收氧氣，而不是負(fù)極吸收氧氣，所以C錯(cuò)誤；只有選項(xiàng)D正確?！敬鸢浮?/p>

D【規(guī)律方法】金屬腐蝕類型的判斷判斷金屬的腐蝕類型要從本質(zhì)入手，化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的本質(zhì)區(qū)別在于是否發(fā)生原電池反應(yīng)。電化學(xué)腐蝕中，只有在金屬活動(dòng)性順序中位于氫前面的金屬才可能發(fā)生析氫腐蝕，而位于氫之后的金屬只能發(fā)生吸氧腐蝕，吸氧腐蝕比析氫腐蝕更為普遍。變式訓(xùn)練1

銅制品上的鋁質(zhì)鉚釘，在潮濕的)空氣中易腐蝕的主要原因可描述為(A．形成原電池，鋁作負(fù)極

B．形成原電池，銅作負(fù)極

C．形成原電池時(shí)，電流由鋁流向銅

D．鋁質(zhì)鉚釘發(fā)生了化學(xué)腐蝕解析：選A。電化學(xué)腐蝕與化學(xué)腐蝕的本質(zhì)區(qū)別在于是否發(fā)生原電池反應(yīng)。金屬鋁發(fā)生的是電化學(xué)腐蝕，鋁比銅活潑，故金屬鋁是負(fù)極；電流的流動(dòng)方向與電子的流動(dòng)方向恰好相反，應(yīng)是由銅流向鋁。金屬腐蝕快慢的判斷以及金屬的防護(hù)1．金屬腐蝕快慢的判斷方法在同一電解質(zhì)溶液中：電解原理引起的腐蝕＞原電池原理引起的腐蝕＞化學(xué)腐蝕＞有防護(hù)措施的腐蝕。同一種金屬在不同介質(zhì)中腐蝕由快到慢的順序?yàn)椋簭?qiáng)電解質(zhì)溶液＞弱電解質(zhì)溶液＞非電解質(zhì)溶液。有無(wú)保護(hù)措施的：無(wú)保護(hù)措施的金屬腐蝕＞有一定保護(hù)措施的金屬腐蝕＞犧牲陽(yáng)極的陰極金屬的腐蝕＞有外接電源的陰極金屬腐蝕。對(duì)同一種電解質(zhì)溶液來(lái)說(shuō)，電解質(zhì)溶液濃度越大，腐蝕越快。2．金屬腐蝕的防護(hù)方法

(1)改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)例如：把鉻、鎳等加入普通鋼里制成的不銹鋼，就大大地增加了鋼鐵對(duì)各種侵蝕的抵抗力。(2)在金屬表面覆蓋保護(hù)層在金屬表面覆蓋致密的保護(hù)層，從而使金屬制品跟周圍物質(zhì)隔離開來(lái)，這是一種普遍采用的防護(hù)方法。以鋼鐵的防護(hù)為例，根據(jù)保護(hù)層成分的不同，可分為如下幾種：①在鋼鐵表面涂礦物性油脂、油漆或覆蓋搪瓷、塑料等物質(zhì)。例如，船身、車廂、水桶等常涂油漆；汽車外殼常噴漆，槍炮、機(jī)器常涂礦物性油脂等。②用電鍍、熱鍍、噴鍍的方法，在鋼鐵表面鍍上一層不易被腐蝕的金屬，如鋅、錫、鉻、鎳等。例如，常用的白鐵皮就是在薄鋼板的表面熱鍍上一層鋅；自行車鋼圈就是用電鍍的方法鍍上一層既耐腐蝕又耐磨的鉻或鎳。③用化學(xué)方法使鋼鐵表面生成一層致密而穩(wěn)定的氧化膜。例如，工業(yè)上常借一些溶液的氧化作用，在機(jī)器零件、精密儀器、槍炮等鋼鐵制件的表面上形成一層致密的黑色的四氧化三鐵薄膜。(3)電化學(xué)保護(hù)法①犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法將還原性較強(qiáng)的金屬作為保護(hù)極與被保護(hù)金屬相連構(gòu)成原電池，還原性較強(qiáng)的金屬將作為負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)而被損耗，被保護(hù)金屬作為正極就可以避免被腐蝕。這種保護(hù)法犧牲了陽(yáng)(負(fù))極保護(hù)了陰(正)極。②外加電流的陰極保護(hù)法將被保護(hù)金屬與外加直流電源的負(fù)極相連讓其成為陰極，而將外加直流電源的正極接到惰性電極上，讓其成為陽(yáng)極。美籍華裔化學(xué)家錢永健是諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者。少年時(shí)代，他就對(duì)化學(xué)產(chǎn)生了濃厚的興趣。16歲時(shí)，他憑借一個(gè)金屬易受硫氰酸鹽腐蝕的調(diào)查項(xiàng)目，榮獲具有“少年諾貝爾獎(jiǎng)”之稱的著名獎(jiǎng)項(xiàng)。下列說(shuō)法正確的是()金屬腐蝕就是金屬原子失去電子被還原的過(guò)程合金都比純金屬易被腐蝕將金屬與外加直流電源的負(fù)極相連，而將正極接到廢鐵上，可以防止金屬被腐蝕鍍鋅鐵比鍍錫鐵更容易被腐蝕例2【解析】 金屬腐蝕就是金屬原子失去電子被氧化的過(guò)程，故A錯(cuò)；鐵中加入鎳比純鐵耐腐蝕，故B措；C項(xiàng)應(yīng)用的是外加電流的陰極保護(hù)法，故正確；鍍鋅鐵破損后，Zn作負(fù)極，F(xiàn)e仍受保護(hù)，而鍍錫鐵破損后，鐵作負(fù)極，被腐蝕，所以D項(xiàng)錯(cuò)?！敬鸢浮?/p>

C變式訓(xùn)練2

(2011年安徽六安調(diào)研)下列關(guān)于金屬的防護(hù)方法的說(shuō)法不正確的是(雙選)(

)我們使用的快餐杯表面有一層搪瓷，搪瓷層破損后仍能起到防止鐵生銹的作用給鐵件通入直流電，把鐵件與電池負(fù)極相連接輪船在船殼水線以下常裝有一些鋅塊，這是利用了犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法鋼鐵制造的暖氣管管道外常涂有一層瀝青，這是鋼鐵的電化學(xué)保護(hù)法解析：選AD。A項(xiàng)中涂層破損后金屬鐵直接暴露在空氣中，搪瓷層已不能再對(duì)破損部位形成有效的保護(hù)；B項(xiàng)中利用的是外加電流的陰極保護(hù)法，從而保護(hù)鐵不被腐蝕；C項(xiàng)是犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法；D項(xiàng)中應(yīng)是用瀝青作涂層的涂層保護(hù)法。探究整合應(yīng)用探究整合應(yīng)用電化學(xué)的綜合問(wèn)題解決電化學(xué)的有關(guān)問(wèn)題，一是要看清裝置，區(qū)分是原電池還是電解池；二是要注意電子得失守恒定律的應(yīng)用。ZnMnO2

干電池應(yīng)用廣泛，其電解質(zhì)溶液是ZnCl2NH4Cl混合溶液。(1)該電池的負(fù)極材料是

。電池工作時(shí)，電子流向

(填“正極”或“負(fù)極”)。例(2)若ZnCl2NH4Cl混合溶液中含有雜質(zhì)Cu2＋，會(huì)加速某電極的腐蝕，其主要原因是

。欲除去Cu2＋，最好選用下列試劑中的

(填代號(hào))。a．NaOH

b．Zn

c．Fed．NH3·H2O(3)MnO2的生產(chǎn)方法之一是以石墨為電極，電解酸化的MnSO4溶液。陰極的電極反應(yīng)式是：

。若電解電路中通過(guò)2mol電子，則MnO2的理論產(chǎn)量為

g?！窘馕觥?/p>

(1)Zn-MnO2

干電池中鋅為負(fù)極，石墨為正極，電子由負(fù)極流向正極。(2)鋅與銅離子的反應(yīng)為：Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋，析出的銅附著在鋅極表面，銅與鋅在電解質(zhì)溶液中構(gòu)成原電池，加快了鋅的腐蝕。欲除去2

2＋

＋

＋4Cu

，如果加入氫氧化鈉溶液，Zn

和

NH

都會(huì)與OH－反應(yīng)，如果加入氨水，也會(huì)沉淀Zn2＋，加入鐵引入新雜質(zhì)氯化亞鐵，所以最好加入鋅。(3)用石墨作電極，電解酸性硫酸錳溶液制取二氧化錳，＋2

價(jià)的錳化合價(jià)升高，失去電子，在陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)。在酸性溶液中H＋濃度較大，所以H＋在陰極得電子生成氫氣。溶液中的離子有Mn2＋、H＋、OH－、SO2－4，陰極發(fā)生還原反應(yīng)：2H＋＋2e－===H2↑，陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)：M