高二化学3.2《金属的腐蚀和防护》课件新人教版选修1

欢迎进入化学课堂 第二节金属的腐蚀和防护 1 能描述金属腐蚀的类型和化学原理 2 了解影响金属腐蚀快慢的因素 3 知道金属防护的常用方法 4 认识防止金属腐蚀的重要意义 一 金属的腐蚀1 定义 与周围接触到的 进行化学反应而腐蚀损耗的过程 2 本质金属原子 的过程 金属或合金 气体或液体 失去电子变成阳离子 3 分类 电化学腐蚀 1 化学腐蚀 金属跟接触到的物质 如O2 Cl2 SO2等 而引起的腐蚀 如钢铁管道与Cl2反应引起的腐蚀 2 电化学腐蚀 不纯的金属 或合金 跟 接触 发生 反应使较活泼的金属被氧化而引起的腐蚀 如钢铁在潮湿空气中的腐蚀 直接发生化学反应 电解质溶液 原电池 4 吸氧腐蚀和析氢腐蚀的分析 1 吸氧腐蚀 条件 钢铁表面吸附的水膜 或呈 原理 O2被还原负极 发生氧化反应 正极 发生 总反应 最终生成铁锈 主要成分为Fe2O3 xH2O 反应如下 酸性很弱 中性 2Fe 4e 2Fe2 2H2O O2 4e 4OH 还原反应 2Fe O2 2H2O 2Fe OH 2 4Fe OH 2 O2 2H2O 4Fe OH 3 2Fe OH 3 Fe2O3 xH2O 3 x H2O 示意图 2 析氢腐蚀 条件 金属表面的水膜 较强 原理 H 被还原负极 发生氧化反应 正极 发生 总反应 酸性 Fe 2e Fe2 2H 2e H2 还原反应 Fe 2H Fe2 H2 示意图 二 金属的防护1 影响金属腐蚀的因素 1 金属的性质 金属越 越易被腐蚀 若金属中能导电的杂质不如该金属活泼 则容易形成原电池而使金属发生 2 介质的影响 金属在 的空气中 接触 气体或 溶液 都容易被腐蚀 活泼 电化学腐蚀 潮湿 腐蚀性 电解质 2 金属的防护方法 加保护层 涂油漆 包塑料层 电镀 电化学法 失电子 改变金属内部结构 金属防护的常用方法的比较 1 改变金属的内部结构 根据不同的用途选择不同的材料组成耐蚀合金 或在金属中添加合金元素 提高其耐蚀性 可以防止或减缓金属的腐蚀 如把铬 镍等金属元素加入普通钢中制成不锈钢 就大大增强了钢铁的抗腐蚀能力 2 在金属表面形成保护层 在金属表面覆盖各种保护层 把被保护金属与腐蚀性介质隔开 是防止金属腐蚀的有效方法 工业上普遍使用的保护层有非金属保护层和金属保护层两大类 如涂油漆 包塑料膜 搪瓷 电镀 形成致密氧化膜等 3 电化学保护法 牺牲阳极的阴极保护法用比被保护金属活泼的金属或合金作负极 连接在被保护金属上 形成腐蚀电池 被保护金属作正极而得到保护 注 在电化学中常将发生氧化反应的电极称为阳极 故原电池中负极也叫阳极 原电池的正极也叫阴极 但通常情况下原电池的两极称为正 负极 一般不称作阴 阳极 外加电流法将被保护金属与外接直流电源连接 使被保护的金属作为阴极 在外加电流的作用下使阴极得到保护 与牺牲阳极的阴极保护法统称为电化学保护法 金属腐蚀的类型及原理 典例1 金属的腐蚀分两类 化学腐蚀与电化学腐蚀 下列腐蚀属于电化学腐蚀的是 A 钢铁与氯气接触生成氯化铁B 钢铁与河水接触易生锈C 石灰石被酸雨腐蚀D 银制物品在空气中变黑 Ag2S 思路点拨 解析 选B A D项均是金属直接与氧化剂接触发生氧化还原反应 属于化学腐蚀 C项不是金属的腐蚀 只有B项是钢铁通过原电池反应而发生的腐蚀 警示钟 化学腐蚀与电化学腐蚀的区别是有无电流产生 电化学腐蚀是原电池原理 反应中产生电流 而化学腐蚀无电流产生 在判断金属腐蚀类型时要特别注意 变式备选 关于金属腐蚀的下列说法中正确的是 A 镀锌铁皮发生电化学腐蚀时 锌发生还原反应B 钢铁发生吸氧腐蚀时正极反应为4OH 4e 2H2O O2 C 钢铁发生析氢腐蚀时负极反应为2H 2e H2 D 钢铁发生电化学腐蚀时一步重要反应是4Fe OH 2 O2 2H2O 4Fe OH 3 解析 选D 镀锌铁皮发生电化学腐蚀时 锌极为负极 失电子发生氧化反应 A错 吸氧腐蚀的正极反应为O2 2H2O 4e 4OH 析氢腐蚀的负极为Fe 2e Fe2 正极反应是2H 2e H2 B C错 变式备选 如图液面上浮着一个空心铁球 数天后可观察到的现象是 铁球表面出现红棕色锈斑 铁球表面出现黑色锈斑 量筒内水位下降 量筒内水位上升A B C D 解析 选B 量筒中的空气 溶有O2的食盐水和铁碳合金 铁球 组成原电池 发生了吸氧腐蚀 铁球表面出现红棕色 Fe2O3 nH2O 锈斑 因不断消耗O2导致量筒内气体压强小于外界大气压 量筒内水位上升 金属腐蚀的影响因素 典例2 如图 一根铁丝插入煮沸过的蒸馏水中 铁丝上有三点 1 A B C三点中腐蚀最快的是 2 若向蒸馏水中加入少量食盐 B处的腐蚀速率将 填 加快 不变 或 减慢 3 若把蒸馏水分别换成 a 0 1mol L 1硫酸溶液b 1mol L 1硫酸溶液c 18 4mol L 1硫酸溶液 则A处腐蚀速率由快到慢的顺序是 思路点拨 解答本题应注意以下两点 1 外界因素对金属腐蚀的影响 2 冷的浓硫酸使铁 铝钝化 解析 1 A在煮沸的蒸馏水内部 缺少氧气 几乎不腐蚀 B在水面处 潮湿又存在空气 容易发生腐蚀 C在水面以上 空气湿度不如B点大 腐蚀速率没有B点快 2 蒸馏水中加入食盐 形成了电解质溶液 B点容易发生电化学腐蚀 速率加快 3 a b硫酸为稀硫酸 a浓度小 腐蚀速率不如b快 c为浓硫酸 使铁丝钝化 几乎不腐蚀 答案 1 B 2 加快 3 b a c 延伸探究 如果把蒸馏水换成a 海水 b 植物油 则A点腐蚀的速度会怎么变化 提示 海水是电解质溶液 会加快铁丝的腐蚀 植物油能隔绝金属与外界物质的接触 会减慢铁丝的腐蚀 方法技巧 分析影响金属腐蚀因素的方法不纯的金属或合金 在潮湿的空气中形成原电池发生电化学腐蚀 金属腐蚀的快慢与下列因素有关 1 与构成原电池的材料有关 两极材料的活泼性相差越大 金属腐蚀速率就越快 2 与金属所接触的电解质强弱有关 活泼金属在电解质溶液中的腐蚀快于在非电解质溶液中的腐蚀 在强电解质溶液中的腐蚀快于在弱电解质溶液中的腐蚀 一般来说有以下规律 电解原理引起的腐蚀 原电池原理引起的腐蚀 化学腐蚀 有防腐蚀措施的腐蚀 变式备选 2011 海南会考 某研究性学习小组探究金属腐蚀的条件 进行如下对照实验 实验现象 数天后铁钉锈蚀情况 A无锈蚀 B无锈蚀 C有锈蚀 实验结论 金属锈蚀的条件是 结论分析 铁钉生锈主要属于 腐蚀 填 化学 或 电化学 拓展应用 写出金属防护的一种常用方法 解析 由图知 A中煮沸后的蒸馏水中无O2 植物油将铁钉与空气隔绝 没有锈蚀 B中空气是干燥的 铁钉不与水接触也无锈蚀 C中铁钉一半浸入水中 一半在空气中 既与水接触又与空气接触 有锈蚀 说明铁钉锈蚀的条件是空气和水 铁钉是铁的合金 与电解质溶液接触发生了吸氧腐蚀 属于电化学腐蚀 金属防护的方法有涂油漆等 答案 空气水电化学涂油漆 合理即可 金属的防护 典例3 2011 德州高二检测 金属的防腐常用方法有 A 覆盖油漆B 覆盖塑料C 电镀金属D 电化学保护法E 制成不锈钢请为以下钢铁制品选择一种适当的防止生锈的方法 填写字母 1 邮筒 2 手术刀 3 海水中的钢闸门 4 电线 5 自行车的钢圈 思路点拨 选择防止金属腐蚀的方法要注意两点 1 依据金属的实质 防止金属被氧化 2 结合金属制品的用途 选择合理的方法 解析 邮筒要求坚固防锈且经济 故覆盖油漆就可以 手术刀接触潮湿较多 且要求机械强度大 清洁卫生 故制成不锈钢 海水中的钢闸门则采用电化学保护法 主要是镶嵌锌块法保护 电线主要采用覆盖塑料 绝缘且经济 自行车的钢圈要求强度大且耐腐蚀 耐磨损 主要采用电镀金属法 答案 1 A 2 E 3 D 4 B 5 C 方法技巧 金属腐蚀的防护措施 变式训练 2010 北京高考改编 下列有关钢铁腐蚀与防护的说法不正确的是 A 钢管与电源正极连接 钢管可被保护B 铁遇冷浓硝酸表面钝化 可保护内部不被腐蚀C 钢管与铜管露天堆放在一起 钢管更易被腐蚀D 在钢管上镀上一层锌时 即使镀层破损也不易腐蚀 解析 选A 钢管与电源正极相连作阳极时 钢管更易失电子被腐蚀 A错 铁的钝化是在表面形成致密氧化膜 防止内部铁的腐蚀 B对 铁与铜相连易构成原电池反应 铁作负极更易被腐蚀 C对 镀锌铁管即使破损 构成原电池时 铁被保护 D对 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全