高中化学第1章化学反应与能量转化1.3.3金属的腐蚀与防护课件鲁科版.ppt

第3节化学能转化为电能 电池第2课时 化学电源 第一章化学反应与能量转化 学习目标 1 认识金属腐蚀的危害 并能解释金属发生电化学腐蚀的原因 能正确书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式和总反应式 2 熟知金属腐蚀的防护方法 学习重点 电化学腐蚀的原理 学习难点 电化学腐蚀的原理 铅蓄电池 负极材料 正极材料 电解质 Pb PbO2 H2SO4 电池反应方程式 Pb PbO2 H2SO4PbSO4 2H2O 温故知新 C 放电时 正极反应是Pb 2e SO42 PbSO4 铅蓄电池是一种典型的可充电电池 电池总反应式为 Pb PbO2 4H 2SO42 PbSO4 2H2O 则下列说法正确的是 A 放电时 电流方向由B过M到A B 充电时 铅蓄电池的正极应与充电器电源的负极相连 D 充电时 阳极反应是 PbSO4 2e 2H2O PbO2 SO42 4H D 氢氧燃料电池 电池反应为 在碱性条件下 氢氧燃料电池中的电极反应 在酸性条件下 氢氧燃料电池中的电极反应 在构成原电池时 负极的金属发生什么变化 除了构成原电池使金属发生腐蚀外 现实生活中还有什么形式也会使金属腐蚀 交流研讨 金属的腐蚀和防护 金属阳离子 失e 氧化反应 化学腐蚀 电化腐蚀 常见普遍 金属原子 3 金属腐蚀的本质 金属的腐蚀与防护 1 金属腐蚀 金属表面与周围的物质发生化学反应或因电化学作用而遭到破坏 称为金属腐蚀 2 金属腐蚀的类型 铁生锈的现象随处可见 你有没有想过 为什么铁在潮湿的环境中比在干燥的环境中更容易生锈 为什么当一块铜板上有铁铆钉时 铁铆钉特别容易生锈 交流研讨 Cu Cu Fe Fe2 2e OH H2O O2 Fe 2e Fe2 负极 Fe 正极 Cu 电解质溶液 空气中的SO2 CO2溶于水膜中 O2 2H2O 4e 4OH 2Fe 2H2O O2 2Fe OH 2 电池总反应 4Fe OH 2 2H2O O2 4Fe OH 3 后续反应 Fe2O3 nH2O 铁锈 交流研讨 Fe 2e Fe2 负极 Fe 正极 Cu 电解质溶液 空气中的SO2 CO2溶于水膜中 O2 2H2O 4e 4OH 2Fe 2H2O O2 2Fe OH 2 电池总反应 4Fe OH 2 2H2O O2 4Fe OH 3 后续反应 Fe2O3 nH2O 铁锈 有人将还原的电极 正极 的电极反应写为 这两种写法反映了反应条件有什么区别 O2 4H 4e 2H2O 交流研讨 钢铁的析氢腐蚀示意图 钢铁的吸氧腐蚀示意图 思考 你能写出它们的电极反应式吗 交流研讨 钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较 Fe2O3 nH2O 铁锈 通常两种腐蚀同时存在 但以后者更普遍 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜呈酸性 水膜呈中性或酸性很弱 电极反应 负极Fe Fe 2e Fe2 2Fe 4e 2Fe2 正极C 2H 2e H2 O2 2H2O 4e 4OH 总反应 Fe 2H Fe2 H2 2Fe 2H2O O2 2Fe OH 2 4Fe OH 2 2H2O O2 4Fe OH 3 联系 化学腐蚀与电化学腐蚀 金属跟周围物质 气体或溶液 直接接触被氧化 不纯金属或合金跟电解质溶液接触 无电流产生 有微弱电流产生 金属被氧化 较活泼金属被氧化 两者往往同时发生 电化学腐蚀更普遍 1 影响金属腐蚀的因素 影响金属腐蚀的因素包括金属的本性和介质两个方面 就金属本性来说 金属越活泼 越容易失去电子而被腐蚀 介质对金属腐蚀的影响也很大 如果金属在潮湿的空气中 接触腐蚀性气体或电解质溶液 都容易被腐蚀 2 钢铁析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较 因钢铁表面水膜酸碱性不同 钢铁发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀 二者正极反应式不同 但负极反应式相同 都是铁失电子被氧化 归纳总结 金属腐蚀的本质 主要是金属原子失电子被氧化 腐蚀的内因是金属的化学性质比较活泼 外因是金属与空气 水和其他腐蚀性的物质接触 腐蚀主要包括化学腐蚀和电化学腐蚀 所以A错误 电化学腐蚀指不纯金属与电解质溶液接触时发生原电池反应而损耗的过程 不需要外加电流 所以B错误 钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀 正极吸收氧气 而不是负极吸收氧气 所以C错误 D 学以致用 U形管的a端比b端液面高 试管 内有红褐色物质生成 吸氧 2H2O O2 4e 4OH 4Fe OH 2 O2 2H2O 4Fe OH 3 学以致用 金属的防护 改变金属内部的组织结构 制成合金 如不锈钢 在金属表面覆盖保护层如喷油漆 涂油 电镀等 电化学保护法 即将金属作为原电池的正极或电解池的阴极而受到保护 1 覆盖保护层 思考 根据金属腐蚀的原理 你能想出什么防止金属腐蚀的方法 衣架和电线的外面包上一层塑料层 某些工具的 机械转动部位 选用油脂来防锈 为什么不能用油漆 交流研讨 生活中常见的一些防护措施 健身器材刷油漆以防锈 自行车的钢圈和车铃是在钢上镀上一层既耐腐蚀又耐磨的Cr 原理 形成原电池反应时 让被保护金属做正极 不反应 起到保护作用 而活泼金属反应受到腐蚀 航海船只的船底四周镶嵌锌块 就是利用牺牲阳极保护法来保护船体的 2 牺牲阳极的阴极保护法 航海的船只的船底四周镶嵌锌块 白色 就是利用牺牲阳极的阴极保护法 用牺牲锌块的方法来保护船身 锌块必须定期更换 锌块 牺牲阳极的阴极保护法示意图 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阴极 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 3 阴极电保护法 废铁 搪瓷层破损后金属铁直接暴露在空气中 搪瓷层已不能再对破损部位形成有效的保护 利用的是外加电流的阴极保护法 从而保护铁不被腐蚀 牺牲阳极保护法 用沥青作涂层的涂层保护法 A 学以致用 归纳总结 1 如图 水槽中试管内有一枚铁钉 放置数天观察 1 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 2 中性或弱酸 吸氧 Fe 2e Fe2 O2 2H2O 4e 4OH 酸 析氢 Fe 2e Fe2 2H 2e H2 学以致用 插入海水中的铁棒靠近液面的位置与氧气接触 易发生吸氧腐蚀 开关由M改置于N时 Zn作负极 Cu Zn合金作正极 合金受到保护 接通开关形成原电池 Zn作负极 Zn的腐蚀速率增大 但气体是在Pt电极上生成 Zn MnO2中自放电腐蚀主要是Zn发生氧化反应而自放电 B 学以致用 3 下列各情况 在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是 5 2 1 3 4 防腐措施由好到坏的顺序如下 外接电源的阴极保护法 牺牲阳极的阴极保护法 有一般防腐条件的腐蚀 无防腐条件的腐蚀 学以致用 4 下列事实不能用电化学原理解释的是 A铝片不需要特殊的保护方法 B炒过菜的铁锅未清洗易生锈 C轮船水线以下的船壳上镶有一定数量的锌 D镀锌铁比镀锡铁耐腐蚀 A 学以致用