苏教化学选修化学反应原理课件：专题1第三单元金属的腐蚀与防护

1、第三单元金属的腐蚀与防护第三单元金属的腐蚀与防护课堂互动讲练课堂互动讲练知能优化训练知能优化训练课前自主学案课前自主学案探究整合应用探究整合应用第三单元第三单元课前自主学案课前自主学案自主学习自主学习一、金属的电化学腐蚀一、金属的电化学腐蚀1金属腐蚀金属腐蚀(1)概念概念金属或合金与周围环境中的物质发生化学反应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。而腐蚀损耗的现象。(2)实质实质金属原子金属原子_电子变成阳离子的过程，即金属电子变成阳离子的过程，即金属发生了发生了_反应。反应。失去失去氧化氧化(3)类型类型根据金属与其他物质根据金属与其他物质_不同，可分不同，可分为为_腐蚀

2、和腐蚀和_腐蚀。腐蚀。2化学腐蚀化学腐蚀金属与其他物质直接接触发生氧化还原反应而引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。腐蚀的速度随温度升高而起的腐蚀。腐蚀的速度随温度升高而_。3电化学腐蚀电化学腐蚀(1)概念：概念：_的金属或合金发生的金属或合金发生_反反应，使较应，使较_的金属的金属_电子被氧化而引电子被氧化而引起的腐蚀。起的腐蚀。接触的介质接触的介质化学化学电化学电化学加快加快不纯不纯原电池原电池活泼活泼失去失去(2)实例：在潮湿的空气里，钢铁的表面形成实例：在潮湿的空气里，钢铁的表面形成了一层电解质溶液的薄膜，它跟钢铁里的铁了一层电解质溶液的薄膜，它跟钢铁里的铁和少量的碳

3、恰好构成了原电池。其中，铁是和少量的碳恰好构成了原电池。其中，铁是负极，碳是正极。负极，碳是正极。(3)析氢腐蚀和吸氧腐蚀析氢腐蚀和吸氧腐蚀析氢腐蚀：金属表面的电解质溶液析氢腐蚀：金属表面的电解质溶液_较较强，腐蚀过程中有强，腐蚀过程中有_放出。电极反应如下：放出。电极反应如下：负极反应：负极反应：Fe2e=Fe2；正极反应：正极反应：2H2e=H2；总反应：总反应：Fe2H=Fe2H2。酸性酸性H2吸氧腐蚀：钢铁表面吸附的水膜吸氧腐蚀：钢铁表面吸附的水膜_或呈或呈_时，氧气参加电极反应，发生吸氧时，氧气参加电极反应，发生吸氧腐蚀。电极反应如下：腐蚀。电极反应如下：负极：负极：2Fe4e=2F

4、e2；正极：正极：2H2OO24e=4OH；总反应：总反应：2FeO22H2O=2Fe(OH)2。最终生成铁锈最终生成铁锈(主要成分为主要成分为Fe2O3xH2O)，反应，反应如下：如下：酸性很弱酸性很弱中性中性4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3；2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O(3x)H2O。二、金属的电化学防护二、金属的电化学防护1牺牲阳极的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法应用应用_原理，让被保护金属作原理，让被保护金属作_，另找一种活泼性较强的金属作另找一种活泼性较强的金属作_。2外加电流的阴极保护法外加电流的阴极保护法利用利用_原理，把被保护的钢铁设备原理，把被保护的钢铁

5、设备作为作为_极，用惰性电极作为辅助极，用惰性电极作为辅助_极。在电解质溶液中，接外加极。在电解质溶液中，接外加_电源。电源。原电池原电池正极正极负极负极电解池电解池阴阴阳阳直流直流1你认为在硫酸厂附近的金属发生的主要是哪你认为在硫酸厂附近的金属发生的主要是哪一类腐蚀？一类腐蚀？【提示提示】硫酸厂附近空气中的二氧化硫的含量硫酸厂附近空气中的二氧化硫的含量比其他地方的高，导致金属接触到的溶液酸性较比其他地方的高，导致金属接触到的溶液酸性较强，若发生电化学腐蚀应是析氢腐蚀。强，若发生电化学腐蚀应是析氢腐蚀。2电化学防护的实质是什么？电化学防护的实质是什么？【提示提示】电化学防护的实质是把被保护的金

6、属电化学防护的实质是把被保护的金属作原电池的正极或电解池的阴极，不参与电极反作原电池的正极或电解池的阴极，不参与电极反应，从而不被氧化。应，从而不被氧化。问题探究问题探究自主体验自主体验1有关金属腐蚀的论述，正确的是有关金属腐蚀的论述，正确的是()A金属的腐蚀一定伴有电流产生金属的腐蚀一定伴有电流产生BFe在干燥的氯气里比在潮湿的空气里更易被在干燥的氯气里比在潮湿的空气里更易被腐蚀腐蚀C发生化学能转变为电能的腐蚀时较活泼的金发生化学能转变为电能的腐蚀时较活泼的金属总是作正极而被腐蚀属总是作正极而被腐蚀D发生电化学腐蚀时都有能量的转变，且被腐发生电化学腐蚀时都有能量的转变，且被腐蚀的金属总是失电

7、子蚀的金属总是失电子解析：解析：选选D。金属的腐蚀可分为化学腐蚀和电化。金属的腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀，化学腐蚀是金属直接与氧化剂反应，电学腐蚀，化学腐蚀是金属直接与氧化剂反应，电子直接转移给氧化剂，无电流产生；而电化学腐子直接转移给氧化剂，无电流产生；而电化学腐蚀是最普遍的金属腐蚀，其原理与原电池原理一蚀是最普遍的金属腐蚀，其原理与原电池原理一致。致。2下列叙述不正确的是下列叙述不正确的是()A锌跟稀硫酸反应制取氢气，加入少量的硫酸锌跟稀硫酸反应制取氢气，加入少量的硫酸铜能加快反应速率铜能加快反应速率B镀层破损后，白口铁镀层破损后，白口铁(镀锌的铁镀锌的铁)比马口铁比马口铁(镀镀锡的铁

8、锡的铁)更易被腐蚀更易被腐蚀C钢铁表面常易被锈蚀生成钢铁表面常易被锈蚀生成Fe2O3nH2OD钢铁在发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀时，完钢铁在发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀时，完全相同的反应是负极反应全相同的反应是负极反应解析：解析：选选B。镀锌的铁。镀锌的铁(白口铁白口铁)构成原电池时构成原电池时锌为负极，铁为正极，铁被保护；镀锡的铁锌为负极，铁为正极，铁被保护；镀锡的铁(马口铁马口铁)构成原电池铁作负极，锡作正极，铁构成原电池铁作负极，锡作正极，铁失电子加速了铁的腐蚀。失电子加速了铁的腐蚀。3下列各种方法中：下列各种方法中：金属表面涂抹油漆金属表面涂抹油漆改变金属的内部结构改变金属的内部结构保持金属表面清

9、保持金属表面清洁干燥洁干燥在金属表面进行电镀在金属表面进行电镀使金属使金属表面形成致密的氧化物薄膜。能对金属腐蚀表面形成致密的氧化物薄膜。能对金属腐蚀起到防止或减缓作用的措施是起到防止或减缓作用的措施是()ABC D全部全部解析：解析：选选D。题目中各措施都符合金属腐蚀。题目中各措施都符合金属腐蚀防护的基本思路。防护的基本思路。课堂互动讲练课堂互动讲练钢铁的腐蚀钢铁的腐蚀1钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀的比较钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀的比较类型类型析氢腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀形成条件形成条件水膜酸性较强水膜酸性较强水膜酸性很弱水膜酸性很弱或呈中性或呈中性电解质溶液电解质溶液溶有溶有CO2等的等的水

10、溶液水溶液溶有溶有O2的水溶的水溶液液负极反应负极反应Fe2e=Fe2类型类型析氢腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀正极反应正极反应2H2e=H22H2OO24e=4OH电子如何电子如何流动形成流动形成电通路电通路Fe失失2e，成为，成为Fe2进入溶液，进入溶液，Fe失去失去的的e流入流入C极，极，H趋向于趋向于C极，在极，在C极极上得上得e形成形成H2放出放出Fe失失2e，成为，成为Fe2进入溶液，进入溶液，Fe失去的失去的e流入流入C极，在极，在C极极O2获得获得e与与H2O反反应生成应生成OH进入进入溶液溶液普遍性普遍性吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍2.其他反应及产物其他反应

11、及产物2FeO22H2O=2Fe(OH)24Fe(OH)2O22H2O= 4 Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3nH2O(3n)H2O特别提醒：特别提醒：按照金属活动性顺序，按照金属活动性顺序，“H”前面的金前面的金属既可以发生析氢腐蚀也可以发生吸氧腐蚀，属既可以发生析氢腐蚀也可以发生吸氧腐蚀，“H”后面的金属只能发生吸氧腐蚀。后面的金属只能发生吸氧腐蚀。 如图所示烧杯中试管内有一枚铁钉，放置如图所示烧杯中试管内有一枚铁钉，放置数天后观察：数天后观察：(1)铁 钉 在 逐 渐 生 锈 ， 则 铁 钉 的 腐 蚀 属 于铁 钉 在 逐 渐 生 锈 ， 则 铁 钉 的 腐 蚀 属 于_腐蚀

12、。腐蚀。(2)若试管内液面上升，则原溶液呈若试管内液面上升，则原溶液呈_性，发生性，发生_腐蚀，电极反应式：负极腐蚀，电极反应式：负极_，正极，正极_。(3)若试管内液面下降，则原溶液呈若试管内液面下降，则原溶液呈_性，发生性，发生_腐蚀，电极反腐蚀，电极反应式：负极应式：负极_，正极正极_。【思路点拨思路点拨】解答本题应注意以下两点：解答本题应注意以下两点：(1)铁钉中含有碳，形成原电池而发生电化学铁钉中含有碳，形成原电池而发生电化学腐蚀。腐蚀。(2)铁钉在不同电解质溶液中可发生吸氧腐蚀铁钉在不同电解质溶液中可发生吸氧腐蚀或析氢腐蚀。或析氢腐蚀。【解析解析】根据原电池的构成条件：有两种根据原

13、电池的构成条件：有两种不同材料的不同材料的(Fe为负极，碳为正极为负极，碳为正极)、有电解、有电解质溶液、形成闭合回路，可知铁钉的腐蚀属质溶液、形成闭合回路，可知铁钉的腐蚀属于电化学腐蚀。根据金属腐蚀的条件、原理于电化学腐蚀。根据金属腐蚀的条件、原理及结果可知：试管内液面上升，说明试管内及结果可知：试管内液面上升，说明试管内压强减小，试管内气体被吸收所致，是铁钉压强减小，试管内气体被吸收所致，是铁钉吸氧腐蚀的结果，据此写出电极反应式；试吸氧腐蚀的结果，据此写出电极反应式；试管内液面下降，说明试管内气体压强变大，管内液面下降，说明试管内气体压强变大，试管内产生了新气体所致，是铁钉析氢腐蚀试管内产

14、生了新气体所致，是铁钉析氢腐蚀的结果，据此写出电极反应式。的结果，据此写出电极反应式。(1)若铁锈的主要成分为若铁锈的主要成分为Fe2O3nH2O。写出铁钉。写出铁钉生锈的化学方程式。生锈的化学方程式。(2)铁钉无论是铁钉无论是(2)还是还是(3)情况的腐蚀，铁均发情况的腐蚀，铁均发生了什么反应？生了什么反应？互动探究互动探究【提示提示】(1)4Fe3O22nH2O=2(Fe2O3nH2O)(2)氧化反应。氧化反应。变式训练变式训练1为了探究金属腐蚀的条件和速率，为了探究金属腐蚀的条件和速率，某课外小组学生用不同金属丝将三根大小相同的某课外小组学生用不同金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在图示

15、的三个装置内，并将这些装铁钉分别固定在图示的三个装置内，并将这些装置在相同的环境中放置相同的一段时间，下列对置在相同的环境中放置相同的一段时间，下列对实验结束时现象的描述不正确的是实验结束时现象的描述不正确的是()A实验结束时，装置实验结束时，装置左侧的液面一定会左侧的液面一定会下降下降B实验结束时，装置实验结束时，装置一定比装置一定比装置左侧左侧液面低液面低C实验结束时，装置实验结束时，装置中的铁钉腐蚀最严中的铁钉腐蚀最严重重D实验结束时，装置实验结束时，装置中的铁钉几乎没被中的铁钉几乎没被腐蚀腐蚀解析：解析：选选B。这是一道原电池原理应用于金属腐。这是一道原电池原理应用于金属腐蚀的选择题，

16、主要考查如何分析铁钉所处的环蚀的选择题，主要考查如何分析铁钉所处的环境，对铁钉的腐蚀起到促进还是保护作用，同境，对铁钉的腐蚀起到促进还是保护作用，同时考查了盐酸具有挥发性，浓硫酸具有吸水性时考查了盐酸具有挥发性，浓硫酸具有吸水性等知识点。装置等知识点。装置中铁钉处于盐酸的蒸气中，中铁钉处于盐酸的蒸气中，被侵蚀而释放出被侵蚀而释放出H2，使左侧液面下降，右侧液，使左侧液面下降，右侧液面上升；面上升；装置装置中铁钉同样处于盐酸的蒸气中，所不同中铁钉同样处于盐酸的蒸气中，所不同的是悬挂铁钉的金属丝由铁丝换成了铜丝，由的是悬挂铁钉的金属丝由铁丝换成了铜丝，由于于Fe比比Cu活泼，在这种氛围中构成的原电

17、池活泼，在这种氛围中构成的原电池会加速铁钉的被侵蚀而放出更多的会加速铁钉的被侵蚀而放出更多的H2，使左，使左侧液面下降得更多，右侧液面上升得更多；装侧液面下降得更多，右侧液面上升得更多；装置置中虽然悬挂铁钉的还是铜丝，但由于浓硫中虽然悬挂铁钉的还是铜丝，但由于浓硫酸有吸水性而无挥发性，使铁钉处于一种较为酸有吸水性而无挥发性，使铁钉处于一种较为干燥的空气中，因而在短时间内几乎没有被侵干燥的空气中，因而在短时间内几乎没有被侵蚀。蚀。金属腐蚀快慢的判断以及金属的防护金属腐蚀快慢的判断以及金属的防护1不纯的金属或合金，在潮湿的空气中形不纯的金属或合金，在潮湿的空气中形成原电池发生电化学腐蚀，活泼金属因

18、被腐成原电池发生电化学腐蚀，活泼金属因被腐蚀而损耗。金属腐蚀的快慢与下列两种因素蚀而损耗。金属腐蚀的快慢与下列两种因素有关：有关：(1)与构成原电池的材料有关与构成原电池的材料有关两极材料的活泼性差别越大，电动势越大，两极材料的活泼性差别越大，电动势越大，氧化还原反应的速率越快，活泼金属被腐蚀氧化还原反应的速率越快，活泼金属被腐蚀的速率就越快。的速率就越快。(2)与金属所接触的电解质强弱有关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比在非电解活泼金属在电解质溶液中的腐蚀比在非电解质溶液中的腐蚀速率快，在强电解质溶液中质溶液中的腐蚀速率快，在强电解质溶液中的腐蚀比在弱电解质溶液中的

19、腐蚀速率快。的腐蚀比在弱电解质溶液中的腐蚀速率快。(3)一般说来可用下列原则判断一般说来可用下列原则判断电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有原电池防护措施的腐蚀蚀化学腐蚀有原电池防护措施的腐蚀有电解池防护措施的腐蚀。有电解池防护措施的腐蚀。2金属腐蚀的防护方法金属腐蚀的防护方法(1)改变金属的内部组织结构；改变金属的内部组织结构；(2)在金属表面覆盖保护层；在金属表面覆盖保护层；(3)电化学保护法。电化学保护法。 下图容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀下图容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序是由快到慢的顺序是()ABC D【解析解析】该题以金

20、属的腐蚀为情境，意在考该题以金属的腐蚀为情境，意在考查学生对原电池和电解池知识的应用。根据原查学生对原电池和电解池知识的应用。根据原电池原理，在电池原理，在两装置中，铁分别作原电池两装置中，铁分别作原电池的负极、正极的负极、正极(因为活动性因为活动性ZnFeSn)，故，故中中腐蚀快，腐蚀快，中中Fe为正极，得到保护，为正极，得到保护，中为电中为电解池，解池，Fe接在电源的正极，通电时接在电源的正极，通电时Fe应失去电应失去电子而被溶解，腐蚀最快，子而被溶解，腐蚀最快，中中Fe与铁棒自身所与铁棒自身所含的碳构成无数微小原电池，腐蚀较慢。综合含的碳构成无数微小原电池，腐蚀较慢。综合分析由快到慢顺序

21、应为：分析由快到慢顺序应为：。【答案答案】C【规律方法规律方法】本题旨在考查原电池、电解池本题旨在考查原电池、电解池在金属腐蚀中快慢比较的应用。特别要注意金在金属腐蚀中快慢比较的应用。特别要注意金属作原电池正极、电解池阴极得到保护。属作原电池正极、电解池阴极得到保护。(1)将将中的中的Fe换成换成Cu，海水换成稀，海水换成稀H2SO4，Cu发生什么腐蚀？发生什么腐蚀？(2)将将中的中的Sn换成换成Cu，铁腐蚀加快还是变，铁腐蚀加快还是变慢？慢？互动探究互动探究【提示提示】(1)Cu将发生吸氧腐蚀，因为排将发生吸氧腐蚀，因为排在金属活动性顺序表中氢后面的金属不能发在金属活动性顺序表中氢后面的金属

22、不能发生析氢腐蚀。生析氢腐蚀。(2)换成换成Cu后铁腐蚀加快，金后铁腐蚀加快，金属活泼性之间的差别越大，原电池负极腐蚀属活泼性之间的差别越大，原电池负极腐蚀得越快。得越快。变式训练变式训练2下列关于金属的防护方法的说下列关于金属的防护方法的说法不正确的是法不正确的是(双选双选)()A我们使用的快餐杯表面有一层搪瓷，搪我们使用的快餐杯表面有一层搪瓷，搪瓷层破损后仍能起到防止铁生锈的作用瓷层破损后仍能起到防止铁生锈的作用B给铁件通入直流电，把铁件与电池负极给铁件通入直流电，把铁件与电池负极相连接相连接C轮船在船壳水线以下常装有一些锌块，轮船在船壳水线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲阳极的阴极保护

23、法这是利用了牺牲阳极的阴极保护法D钢铁制造的暖气管管道外常涂有一层沥钢铁制造的暖气管管道外常涂有一层沥青，这是钢铁的电化学保护法青，这是钢铁的电化学保护法解析：解析：选选AD。A项中涂层破损后金属铁直接项中涂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；形成有效的保护；B项中利用的是外加电源项中利用的是外加电源的阴极保护法，从而保护铁不被腐蚀；的阴极保护法，从而保护铁不被腐蚀；C项项是牺牲阳极的阴极保护法；是牺牲阳极的阴极保护法；D项中应是用沥项中应是用沥青作涂层的涂层保护法。青作涂层的涂层保护法。探究整合应用探究整合应用钢铁腐蚀的防护钢铁腐蚀的防护钢铁在潮湿空气中很容易生锈，促使其生锈钢铁在潮湿空气中很容易生锈，促使其生锈的主要原因是电化学腐蚀。其它金属在一定的主要原因是电化学腐蚀。其它金属在一定条件下也可被腐蚀，其原理也主要是原电池条件下也可被腐蚀，其原理也主要是原电池原理，在生产、生活中必须加以防治。原理，在生产、生活中必须加以防治。 (1)将铜棒与锌棒用导