2018-2019学年高中化学 专题1 化学反应与能量变化 第三单元 金属的腐蚀与防护学案 苏教版选修4.doc

第三单元金属的腐蚀与防护学习目标：1.了解金属腐蚀及其危害。2.了解金属电化学腐蚀的原因及反应原理。(重点)3.了解金属防护方法，特别是金属的电化学防护。(重点)自 主 预 习探 新 知一、金属的电化学腐蚀1金属的腐蚀(1)金属的腐蚀是指金属或合金与周围环境中的物质发生化学反应而腐蚀损耗的现象。(2)金属腐蚀的实质：金属原子失去电子被氧化的过程，用反应方程式表示(M代表金属元素)为：Mne=Mn。(3)金属腐蚀的类型化学腐蚀：指金属与其他物质直接接触发生氧化还原反应而引起的腐蚀。腐蚀过程中无电流产生。电化学腐蚀：指不纯的金属或合金发生原电池反应，使较活泼的金属失去电子被氧化而引起的腐蚀。2金属的电化学腐蚀(1)吸氧腐蚀：钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性时，氧气参加电极反应，发生吸氧腐蚀。(2)析氢腐蚀：金属表面的电解质溶液酸性较强，腐蚀过程中不断有H2放出。微点拨：化学腐蚀与电化学腐蚀的本质区别在于是否发生原电池反应。在电化学腐蚀中，只有在金属活动性顺序中位于氢前面的金属才可能发生析氢腐蚀，而位于氢之后的金属只能发生吸氧腐蚀。二、金属的电化学防护1本质：阻止金属发生氧化反应。2方法(1)改变金属内部结构，如制成合金等。(2)加防护层，如在金属表面涂油或油漆、覆盖塑料、镀不活泼金属等。(3)电化学防护方法牺牲阳极的阴极保护法外加电流的阴极保护法原理原电池原理电解原理被保护金属作正极作阴极构成被保护金属、比被保护金属活泼的金属等被保护金属、惰性电极及直流电源等优、缺点无需外加电源，但需要定期更换被腐蚀的金属无需更换电极，但消耗电能示意图联系被保护的金属都因为电子的流入而免遭腐蚀基础自测1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)金属的腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀。()(2)因为CO2普遍存在，所以钢铁的腐蚀以析氢腐蚀为主。()(3)在金属表面覆盖保护层，若保护层破损后，就完全失去了对金属的保护作用。()(4)钢铁水闸可用牺牲阳极或外加电流的阴极保护法防止其腐蚀。()(5)钢铁发生析氢腐蚀时负极反应为Fe2e=Fe2，发生吸氧腐蚀时负极反应为Fe3e=Fe3。()【答案】(1)(2)(3)(4)(5)2以下现象与电化学腐蚀无关的是()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(几乎是纯铁)容易生锈C铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈D银质奖牌久置后表面变暗DA项黄铜(铜锌合金)若发生电化学腐蚀，被腐蚀的金属应是金属性较强的锌而不是铜。B项生铁中含较多的碳，比铁芯(几乎是纯铁)在电解质作用下更容易形成原电池，也更容易生锈。C项在接触电解质溶液时，铁作原电池的负极，易被腐蚀生成铁锈。D项这是化学腐蚀，与电化学腐蚀无关。3下列举措不能防止或减缓钢铁腐蚀的是()A在钢铁制品表面镀一层金属锌B将钢铁制品放置在潮湿处C在钢铁中加入锰、铬等金属，以改变钢铁结构D将钢铁制品与电源负极相连BA项，在钢铁表面镀锌，使内部金属被保护；B项，钢铁在潮湿空气中易发生吸氧腐蚀；C项，在钢铁中加入锰、铬金属，制成不锈钢，能有效防止钢铁被腐蚀；D项，电源负极能为钢铁制品输入电子，防止Fe失电子被腐蚀。合 作 探 究攻 重 难探究金属腐蚀的条件和快慢某课外学习小组用不同的细金属丝将三根大小相同的普通铁钉分别固定在如图所示的三个装置内，并将这些装置在相同的环境中放置相同的一段时间。甲乙丙思考交流1甲中发生的是析氢腐蚀吗？【提示】甲中只有一种金属，没构成原电池，铁与挥发出的盐酸酸雾发生化学腐蚀。2实验结束时，铁钉c几乎没有被腐蚀，原因是什么？【提示】浓硫酸不挥发，且具有吸水性，故丙中铁钉所处环境最干燥，故铁钉几乎没有被腐蚀。3实验结束时，铁钉腐蚀最严重的是哪个？【提示】乙中发生析氢腐蚀，Cu为正极，铁钉为负极，铁钉腐蚀最严重。4通过该实验得出金属腐蚀的条件及快慢规律如何？【提示】金属发生腐蚀的条件是金属与接触的物质直接反应或与电解质构成原电池，金属腐蚀由快到慢的规律是原电池的负极一般的化学腐蚀干燥环境中的金属。(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、纯度和介质三个方面：就金属本性来说，金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀。同一金属越纯，越难腐蚀。如纯铁即使在盐酸溶液中反应也会很慢，而含杂质的生铁在潮湿的空气中也会很快生锈而被腐蚀。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)金属腐蚀快慢的规律不同类型金属腐蚀快慢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护措施的腐蚀。同一金属，不同溶液腐蚀快慢规律强电解质溶液弱电解质溶液非电解质溶液。同一电解质溶液中腐蚀快慢规律电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。不同金属腐蚀快慢规律活动性不同的两金属，活动性差别越大，构成原电池时，活泼金属腐蚀越快。当 堂 达 标固 双 基题组1金属腐蚀和电化学腐蚀的比较1关于金属腐蚀的叙述中，正确的是()【导学号：73702067】A金属被腐蚀的本质是MnH2O=M(OH)nH2B马口铁(镀锡铁)镀层破损后被腐蚀时，首先是镀层被氧化C金属在一般情况下发生的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀D常温下，置于空气中的金属主要发生化学腐蚀CA中金属腐蚀的本质应包括化学腐蚀和电化学腐蚀，为Mne=Mn；B选项中Sn、Fe构成电化学腐蚀，主要是Fe2e=Fe2，铁先被腐蚀；常温下，空气中的金属主要发生电化学腐蚀中的吸氧腐蚀，难以和非金属氧化剂(Cl2、S)等反应发生化学腐蚀。2铁生锈是一种常见的自然现象，其主要的化学反应方程式为2FeO2xH2O=Fe2O3xH2O。如图是一放在水槽中的铁架，水位高度如图所示，则最容易生锈的铁架横杆是()A B C DC处横杆没有和水接触，腐蚀速率较慢，处横杆均已与水接触，但处O2较少，所以处横杆被腐蚀最快。题组2金属腐蚀快慢的判断3如图各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为() 【导学号：73702068】ABCDC中Fe放置在海水中，形成了无数微小原电池，发生电化学腐蚀。均构成了原电池。中Fe的活泼性强于Sn，Fe作负极发生了电化学腐蚀；中Zn的活泼性比Fe强，Zn作负极被腐蚀，而Fe被保护；中Fe的活泼性远远强于Cu，所以Fe作负极被腐蚀，并且中形成的电流弱于中电流，所以中Fe比腐蚀得快，比腐蚀得慢。因此Fe被腐蚀由快到慢的顺序为。4相同材料的铁在图中的四种情况下最不易被腐蚀的是() 【导学号：73702069】C在A中，食醋提供电解质溶液环境，铁勺和铜盆是相互接触的两个金属极，形成原电池，铁是活泼金属作负极；在B中，食盐水提供电解质溶液环境，炒锅和铁铲都是铁碳合金，符合原电池形成的条件，铁是活泼金属作负极，碳作正极；在C中，铜镀层将铁球覆盖，使铁被保护，所以铁不易被腐蚀；在D中，酸雨提供电解质溶液环境，易形成原电池发生电化学腐蚀。题组3金属的防护5下列做法有利于金属防护的是()A钢铁零件表面进行烤蓝处理B将钢铁制成的闸门与直流电源正极相连C菜刀切菜后不洗净就放回刀架D埋在地下的钢管与铜块相连A一般钢铁容易生锈，如果将钢铁零件的表面进行烤蓝处理，就能大大增强其抗腐蚀能力，延长使用寿命，A项正确；钢铁制成的闸门与直流电源的正极相连，闸门成为电解池的阳极，能加速腐蚀，B项错误；菜刀切菜后不洗净，容易发生吸氧腐蚀，C项错误；铁比铜活泼，当埋在地下的钢管与铜块相连时，钢管成为原电池的负极，加快了腐蚀，应该与锌块相连，D项错误。6钢铁是目前应用最广泛的金属材料，了解钢铁腐蚀的原因与防护方法具有重要意义，对钢铁制品进行抗腐蚀处理，可适当延长其使用寿命。 【导学号：73702070】(1)抗腐蚀处理前，生产中常用盐酸来除铁锈。现将一表面生锈的铁件放入盐酸中，当铁锈除尽后，溶液中发生的化合反应的化学方程式为：_。(2)利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。若X为碳棒，为减缓铁件的腐蚀，开关K应置于_处。若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为_。【解析】(1)铁锈的主要成分是Fe2O3，与盐酸反应生成Fe3，Fe3会与Fe反应生成Fe2。(2)若X为碳棒，则需将铁件接电源的负极，即开关K置于N处。若X为Zn，则ZnFe海水构成原电池，其Zn作负极，Fe作正极，此方法称为牺牲阳极的阴极保护法。【答案】(1)2FeCl3Fe=3FeCl2(2)N牺牲阳极的阴极保护法(或牺牲阳极保护法)