2019-2020年高中化学《金属的电化学腐蚀与防护》教学案7 新人教版选修4.doc

2019-2020年高中化学金属的电化学腐蚀与防护教学案7 新人教版选修4课题：金属的电化学腐蚀与防护 知识与技能：1、了解金属腐蚀的种类，探究金属发生电化学腐蚀的原因 2、掌握化学腐蚀和电化学腐蚀的区别。3、认识金属腐蚀的危害及防腐措施，感受化学对人类生产和生活的影响。过程与方法：通过学习增强保护环境的意识，节约意识。教学重难点：吸氧腐蚀、析氢腐蚀的原理教学过程：指导阅读：阅读教材P84的第一、二段内容，体会金属的腐蚀的危害。引入课题： “金属的腐蚀与防护”始终是一个世界性的异常棘手的科技难题。 在发达国家每年由于金属腐蚀造成的直接经济损失约占全年国民生产总值的2%4%，远远超过各种自然灾害造成损失的总和，面对这样惊人的数据和金属腐蚀危害事实，大家有没有想过，铁怎么会被腐蚀？怎样防腐？本节课我们来学习有关金属的电化学腐蚀与防护的知识。板 书：第四节 金属的电化学腐蚀与防护指导阅读：引导学生阅读P8485金属的电化学腐蚀内容，回答下列问题。 1、什么是金属腐蚀？其本质是什么?2、金属腐蚀有哪些种类？化学腐蚀和哪些因素有关？3、什么是电化学腐蚀？归纳整理： 一、金属的电化学腐蚀（一）、金属腐蚀：1、定义：是指金属或合金跟接触的气体或液体发生氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。2、本质：M ne- Mn+（氧化反应）3、类型：化学腐蚀直接反应 电化学腐蚀原电池反应 （二）、化学腐蚀1、定义： 金属与接触到的干燥气体（如 、 、 等）或非电解质液体（如 ）等直接发生化学反应而引起的腐蚀。如：钢管被原油中的 腐蚀，2、影响因素：与接触物质的氧化性有关和温度越高，化学腐蚀越 。（三）、电化学腐蚀：1、定义：不纯的金属跟电解质溶液接触时。会发生 反应 的金属失去电子而被 。如 在潮湿的空气中生锈。过 渡： 钢铁及其制品通常为含碳的铁合金，若在潮湿的环境里或湿度较大的环境里长期放置，常易生锈变红，是什么原因？下面我们就来讨论钢铁在潮湿的空气中生锈的原因？实验探究：P85将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放入下图具支试管中，观察导管中水柱变化，并思考引起变化的原因？吸氧腐蚀 板 书：2、类型： 、吸氧腐蚀：中性或酸性很弱或碱性条件下，易发生 腐蚀。负极：2Fe - 4e- = 2Fe2+ 正极：O2 + 2H2O + 4e-= 4OH- 电池反应：2Fe+ O2 +2 H2O =2Fe(OH)2进一步反应：4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O = 4 Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O+(3-x) H2O、析氢腐蚀：当钢铁处于酸性环境中 负极：Fe - 2e- = Fe2+ 正极：2H+ + 2e- =H2 电池反应：Fe + 2H+ =Fe2+ + H2、析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较析氢腐蚀吸氧腐蚀条 件水膜呈水膜呈电极反应负极（Fe极）正极（C极）总反应联系3、化学腐蚀与电化学腐蚀的比较：电化腐蚀化学腐蚀条件不纯金属或合金与 接触与 直接接触有无电流有微弱电流产生无电流产生本质较活泼的金属被氧化金属被氧化联系两种腐蚀往往 发生，但 腐蚀更普遍，速度快，危害更重。典型例题：例1、如图, 水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：、若液面上升，则溶液呈 性，发生 腐蚀，电极反应式为：负极： 正极： 、若液面下降，则溶液呈 性，发生 腐蚀，电极反应式为：负极： 正极： 例2、钢铁在锈蚀过程中，下列5种变化可能发生的是 （ C. ） 、 Fe由+2价转化为+3价 、O2被还原 、产生H2 、 、Fe(OH)3失水形成Fe2O3H2O 、杂质碳被氧化除去A. B. C. D. 过 渡：请大家根据铁生锈的原因，我们可以采取哪些措施防止铁生锈？板 书：二、金属的电化学防护1、牺牲阳极的阴极保护法、原理：形成原电池反应时，让被保护金属做 极，不反应，起到保护作用；而活泼金属反应受到腐蚀。、装置图：科学探究：验证牺牲阳极的阴极保护法 板 书：2、外加电流阴极保护法：、原理：将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极，使被保护的金属作为 极，在外加直流电的作用下使阴极得到保护。此法主要用于防止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。、装置图：辅助阳极过 渡：除此以外还有哪些防护方法？归纳小结：3、改变金属的内部结构（钢不锈钢，在钢中加入镍和铬）。4、覆盖保护膜（涂油漆，电镀，钝化等）。5、金属被保护的效果比较：电解池的阴极保护得最好 原电池的正极 一般保护典型例题：例3、为了防止钢铁锈蚀，下列防护方法中正确的是 （ CD ） A. 在精密机床的铁床上安装铜螺钉B. 在排放海水的钢铁阀门上用导线连接一块石墨，一同浸入海水中C. 在海轮舷上用铁丝系住锌板浸在海水里D. 在地下输油的铸铁管上接直流电源的负极例4、下列事实不能用电化学理论解释的是 （ B ）A.轮船水线以下的船壳上装一定数量的锌块B.铝片不用特殊方法保存C.纯锌与稀硫酸反应时，滴入少量硫酸铜溶液后速率加快D.镀锌的铁比镀锡的铁耐用解 析：A选项是通过构成ZnFe原电池，在船壳上加Zn块构成原电池负极，从而保护船体不被腐蚀。B选项是靠氧化膜保护铝。C选项ZnCu2+=CuZn2+，生成的Cu与Zn在溶液中构成原电池加快反应的速率。D选项中ZnFe原电池Zn为负极，而FeSn原电池中Fe为负极，故前者Zn被氧化保护了铁。答案：B问题探究：探究一：镀锌铁皮和镀锡铁皮哪个更易被腐蚀？为什么？探究二：纯锌和粗锌哪个更易和酸反应？如向酸中再加硫酸铜又会什么现象？板 书：三、影响金属腐蚀快慢比较典型例题：例5、下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是 52134 结 论：1、原电池正极、电解池阴极受到保护 2、在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下：电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀防腐措施的腐蚀变式训练：1、下列装置中四块相同的Zn片，放置一段时间后腐蚀速率由慢到快的顺序是（4）（2）（1）（3）2、埋在地下的铸铁输油管道，在下列各种情况下被腐蚀的速度最慢的是（ C ） A. 在含铁元素较多的酸性土壤中 B. 在潮湿疏松透气的土壤中C. 在干燥致密不透气的土壤中 D. 含碳粒较多、潮湿透气的中性土壤中江苏省五汛中学高二选修化学课课练(33) 教师版课题：金属的电化学腐蚀与防护 主备人:王洋先 日期:2009-04-291下列叙述中正确的是 （B ） 锌跟稀硫酸制取氢气，加入少量硫酸铜溶液能加快反应速率 镀层破坏后，白铁（镀锌的铁）比马口铁（镀锡的铁）更易腐蚀 钢铁表面常易锈蚀生成 Fe2O3 H2O A. 都正确 B. C. D. 2、下列事实不能用电化学原理解释的是 （ A ） A.常温条件下，在空气中铝不容易被腐蚀 B.镀锌铁片比镀锡铁片更耐腐蚀C.用锌与硫酸制氢气时，往硫酸中滴少量硫酸铜 D.远洋海轮的尾部装上一定数量的锌板3、X、Y、Z、M代表四种金属，金属X和Z用导线连接放入稀硫酸中时，X溶解，Z极上有氢气放出；若电解Y2+离子和Z2+离子共存的溶液时，Y先析出；又知M2+离子的氧化性强于Y2+离子。则这四种金属的活动性由强到弱的顺序为 （ A ） A. XZYM B. XYZM C. MZXY D. XZMY4、以下现象与电化学腐蚀无关的是 （ D ） A. 黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生铜绿 B. 生铁比软铁芯（纯铁）容易生锈C. 铁制器件附有铜制配件，在接触处易生铁锈 D. 银制奖牌久置后表面变暗5、白铁皮（镀锌）发生析氢腐蚀时，若有0.2mol电子发生转移，下列说法正确的是（AD ）A. 有6.5g锌被腐蚀 B. 在标准状况下有22.4L氢气放出C. 有2.8g铁被腐蚀 D. 在标准状况下有2.24L气体放出6、最近，科学家冶炼出纯度高达99.999 的铁，你估计它具有性质是 （ AB ） A硬度比生铁小 B在冷、浓H2SO4中可以钝化 C在潮湿的空气中放置比生铁易生锈 D当它与生铁的粉碎粒度相同时，与4mol/L盐酸反应速率比生铁大7、近年来，科学家正在探索利用铝粉作燃料的可能性，以期铝能成为一种石油的取代物。假如铝作为一种普遍使用的新型能源被开发利用，关于其有利因素的下列说法，你认为哪项是错误的 （ C ）A 铝质轻，便于运输、贮存，且安全B 铝燃烧时放出的热量大，且燃烧后新产物对环境的污染容易得到有效的控制C 在地球上，铝矿资源丰富D 现代电解冶铝的工业技术已为铝作为新能源奠定了重要基础8、xx年3月，佳得利集团在法国拍卖会上拍卖在火烧圆明园时流失的国宝：铜铸的牛首、猴首和虎首。普通铜器时间稍久容易出现铜绿，其主要成分：Cu2(OH)2CO3。这三件1760年铜铸的国宝在240年后看上去仍然熠熠生辉不生锈，下列对其原因的分析，最可能的是 （ D ） A.它们的表面都电镀上了一层耐腐蚀的黄金 B.环境污染日趋严重，它们的表面的铜绿被酸雨溶解洗去 C.铜的金属活动性比氢小，因此不易被氧化 D.它们是含一定比例金、银、锡、锌的铜合金9、由于Fe(OH)2极易被氧化，所以实验室很难用亚铁盐溶液与烧碱溶液反应制得纯净的Fe(OH)2沉淀。若用下图所示实验方法则可制得纯净的Fe(OH)2沉淀，已知两极材料分别是石墨和铁。 （1）、a电极材料为 ，其电极反应式为 （2）、在纯水、NaCl溶液：NaOH溶液与CuC12溶液中选择电解液d，可以是 ，此时白色沉淀在电极上生成；也可以是 ，此时白色沉淀在两极之间的溶液中生成。 （3）、液体c为苯，其作用是 ，在加入苯之前，对溶液进行加热处理的目的是 （4) 、为了在较短时间内看到白色沉淀，在 改用稀硫酸作电解液、 适当增大两极间电压、 适当缩小两极板间距离、 适当降低电解液的温度这四项措施中，可以采取的合理措施有 （填序号）。 （5）、若d改为硫酸钠溶液，当电解一段时间看到白色沉淀后，再反接电源继续电解，除了在电极上看到气泡外，另一明显现象是 解析：a极连接电源的正极，应为阳极，在阳极发生氧化反应。为获得Fe2+，应用铁作阳极，在此极上铁原子失去电子变为Fe2+。若用NaOH溶液作电解液，则Fe2+立即与OH- 结合，在阳极上生成白色沉淀；若用NaCl溶液作电解液，则在阴极是H+ 得至电子产生H2，由于H+ 的浓度减少，OH- 的浓度相对增多，OH-离子向阳极移动，与在阳极生成而向阴极移动的Fe2+结合为白色沉淀。 由于Fe(OH)2极易被空气中的O2所氧化，为防止此反应发生，在电解液上面覆盖一层苯（汽油也可）以隔绝空气。在加苯前，将溶液煮沸，驱赶溶解在水中的O2。电解的速率与电压成正比，与两极间距离成反比；若加稀硫酸则沉淀溶解，若降低温度则离子迁移速率减慢，均不利于沉淀生成，将电解液改为硫酸钠溶液，在生成白色沉淀后，若反接电源，则阳极是石墨，为惰性阳极，结果与电解水相同，在阳极产生O2，将Fe(OH)2氧化为红褐色Fe(OH)3。答案：（1）铁，Fe一2e-Fe2+ 。 （2）NaOH；NaC1。 （3）隔绝空气，防止Fe(OH)2被空气氧化；赶走电解液中溶解的氧气。 （4）， （5）白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变为红褐色。10、铁是自然界里分布最广的金属元素之一，在地壳中的质量约占5%左右。铁矿石的种类很多，重要的有磁铁矿石（主要成分是Fe3O4）、赤铁矿石（主要成分为Fe2O3）等。工业上用一氧化碳作还原剂炼铁。铁及其化合物是生活、生产中必须的元素之一。 （l）、写出工业用赤铁矿炼铁的主要化学反应式：_ (2)、红热的铁能与水蒸气起反应，有一种产物是可燃气体，则其反应式为：_。在常温下，铁跟水不起反应。但是，在水和空气里的氧气及二氧化碳等的共同作用下，铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢材年产量的四分之一。刷油漆是重要的防腐蚀措施之一。油漆防腐蚀的主要原因是_。(3) 、一种冬季用“热敷袋”，内盛还原铁粉、碳粉及其它必要物质，用力搓此袋，袋则发热。请解释可能的原因_。10、 Fe2O3+3CO= 2Fe+3CO2 3Fe+ 4H2O= Fe3O4+ 4H2，油漆隔绝铁与空气接触, 起保护层作用，以防发生电化腐蚀。 铁作负极, 碳粉作正极, 发生吸氧腐蚀而放热。11、装置如右图：D是允许通过离子的盐桥，E是48V稳压电源，R是可变电阻，K是开关，G是灵敏电流计，C1、C2是碳棒，A、B是烧杯。已知AsO432I2H+AsO33I2H2O是可逆反应。若A中盛KII2溶液，B中盛Na3AsO4和Na3AO3溶液，则当K接1，并向B中滴加浓盐酸时发现G中的指针发生偏转；改向B中滴加40的NaOH溶液时，G中的指针则向反方向偏转。两次操作过程中指针偏转的原因是 指针偏转方向相反的原因是 加盐酸时C1上发生的反应是 加NaOH溶液时C1上发生的反应是 1化学能转变成了电能，有电流通过；加盐酸时平衡右移，加NaOH溶液时平衡左移，两种情况下产生的电流的方向相反；2I2eI2；AsO33H2O2eAsO432H