课题2　金属材料

1、第二课时金属的腐蚀与防止回顾祖国几千年的发展历史，早在两千多年前的春秋晚期，在农业生产上就开始大规模使用铁器，铁器的出现，大大提高了生产力的发展水平。从那时起，历史的车轮碾过了几千年，铁的产量一直居于统治地位。但是我们也看到，钢铁的腐蚀现象十分普遍，腐蚀可使金属的机械性能、色泽和外形等方面发生巨大变化，严重时可使机器设备、仪器和仪表等报废。有些重大事故的发生如桥梁塌陷、石油管道破裂等也往往与金属腐蚀有关。据统计，全世界因腐蚀而损耗的铁器高达总产量的1/4。1了解金属腐蚀的实质和类型。2了解保护金属防止腐蚀的方法。一、金属的腐蚀1本质金属腐蚀的本质是 。金属与其接触的其它物质在一定条件下发生氧化

2、还原反应而被氧化一、金属的腐蚀金属的腐蚀分为几种类型？其本质相同吗？学生交流【提示】金属腐蚀主要分为两种类型：化学腐蚀和电化学腐蚀，其本质都是金属失去电子被氧化，现将二者列表比较如下：化学腐蚀电化学腐蚀条件金属跟氧化性物质直接接触不纯金属(合金)跟电解质溶液接触现象无电流产生有微弱电流产生本质金属被氧化的过程活泼金属被氧化的过程相互关系金属的化学腐蚀与电化学腐蚀同时发生，后者为主金属的电化学腐蚀更为普遍，试分析钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀的条件和电极反应情况。师生互动【提示】 条件酸性较强酸性很弱或者呈中性正极反应负极反应总反应2H2e=H22H2OO24e=4OHFe2e=Fe22Fe4e=2F

3、e22Fe2H2OO2=2Fe(OH)24Fe(OH)2O22H2O= 4Fe(OH)32H Fe =H2 Fe2下列有关金属腐蚀的说法中正确的是()金属的腐蚀全部是氧化还原反应金属的腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀，只有电化学腐蚀才是氧化还原反应因为二氧化碳普遍存在，所以钢铁的电化学腐蚀以析氢腐蚀为主无论是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，总是金属被氧化A BC D【解析】电化学腐蚀是一个有电子转移的过程，因此一定是一个氧化还原反应，是对的；无论化学腐蚀还是电化学腐蚀都是金属失去电子被氧化，是错的；二氧化碳在空气中的浓度很低，形成的溶液酸性非常弱，故是以吸氧腐蚀为主，错；对。【答案】C【点评】金属腐蚀的本

4、质是金属失去电子被氧化。1.如右图所示，水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：(1)铁钉在逐渐生锈，则铁钉的腐蚀属于_腐蚀。(2)若试管内液面上升，则原溶液呈_性，发生_腐蚀，电极反应：负极：_ _，正极：_。(3)若试管内液面下降，则原溶液呈_性， 发生_腐蚀，电极反应：负极：_； 正极：_。 【解析】根据原电池的构成条件，两种不同的材料在有电解质溶液时，若形成闭合回路，即可构成原电池。根据金属腐蚀的条件、原理及实验结果可知：试管内液面上升，说明试管内压强减小，气体被吸收所致，则铁钉发生了吸氧腐蚀，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，试管内产生了新气体所致，即铁钉发生

5、了析氢腐蚀，据此写出电极反应式。【答案】(1)电化学(2)弱酸性或中吸氧2Fe4e=2Fe2O24e2H2O=4OH(3)较强的酸析氢Fe2e=Fe22H2e=H2思考：金属为什么会腐蚀？如何防止腐蚀？【提示】金属易失电子，表现出较强的还原性，在有氧化剂或潮湿的空气里，往往发生氧化反应，形成金属阳离子而被腐蚀。防止金属腐蚀的方法有：改变金属成分、钝化、涂层、镀层、电化学保护法等。二、金属的防护在铁皮上镀上一层锌的目的是什么？快餐杯表面有一层搪瓷，起什么作用？学生交流【提示】镀锌的目的主要是将锌覆盖在铁的表面，隔离空气等物质防止铁的腐蚀。快餐杯表面的搪瓷起到保护铁，防止铁生锈的作用。 为什么工业

6、生产的镁、铝不需要加覆盖层保护？学生交流【提示】由于镁、铝两种活泼金属容易被氧化，其表面形成一层致密的氧化物保护膜，这层氧化膜起到了阻止氧气继续氧化金属的作用，故镁铝不需要覆盖其他保护层。【归纳小结】金属防护主要有表面保护、电化学保护及改变金属成分等方法。 表面保护电化学保护改变金属成分钝化保护涂层保护镀层保护外加直流电源的阴极保护牺牲阳极保护制成合金，如不锈钢等钢铁表面发蓝；铝制品钝化膜涂油漆、涂沥青等电镀二、金属腐蚀的防止和利用1用化学方法使其表面形成一层 。2电镀，镀层金属通常是一些 的物质。3电化学保护法，如 和 。致密的氧化膜在空气或溶液里不易发生化学变化牺牲阳极保护法外加电流阴极保

7、护法 (2010年北京理综)下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是()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时，钢管不易被腐蚀D钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是Fe3e=Fe3【解析】钢管与电源正极连接，作电解池的阳极，被氧化而腐蚀，A项错；铁在冷浓硝酸中表面生成一层致密的氧化物保护膜，从而保护内部不被腐蚀，B项正确，钢管与铜管堆放一起时，构成原电池，钢管作负极而易被腐蚀，C项错；钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应：Fe2e=Fe2，D项错。【答案】B【点评】钢铁腐蚀具有普遍性，但防止腐蚀，采取适当的措施加强保护不但可以做到，而且可以大大节

8、省原料。2. 下列金属的防护方法不正确的是()A对健身器材涂油漆以防止生锈B对某些工具的“机械转动部位”选用刷油漆的方法来防锈C用牺牲锌块的方法来保护船体D自行车的钢圈上镀上一层Cr防锈【解析】“机械转动部位”应涂油质防锈，油质既能防水又能防止气体对金属的腐蚀，还能使转动部位灵活。【答案】B1(2010年天津理综)化学已渗透到人类生活的各个方面。下列说法不正确的是()A阿司匹林具有解热镇痛作用B可以用Si3N4、Al2O3制作高温结构陶瓷制品C在入海口的钢铁闸门上装一定数量的铜块可防止闸门被腐蚀D禁止使用四乙基铅作汽油抗爆震剂，可减少汽车尾气污染【解析】阿司匹林为解热镇痛药，A正确；高温结构陶

9、瓷的基体的主要成分有Al2O3，MgOAl2O3、SiO2、Si3N4、SiC等，B正确；钢铁闸门上装一定数量的铜块，形成铁铜原电池，铁为负极，加速铁的腐蚀，C错；禁止使用含铅汽油，以防止铅对空气的污染，D正确。【答案】C2(2009年广东)钢铁生锈过程发生如下反应：2FeO22H2O=2Fe(OH)2； 4Fe(OH)2O22H2O= 4Fe(OH)3；2Fe(OH)3=Fe2O33H2O。下列说法正确的是()A反应、中电子转移数目相等B反应中的氧化剂是氧气和水C与铜质水龙头连接处的钢质水管不易发生腐蚀D钢铁在潮湿的空气中不能发生电化学腐蚀【解析】B反应氧化剂为O2，不含H2O；C.两种金属

10、形成原电池，加快钢质水管的腐蚀；D.钢铁在潮湿空气中易发生电化学腐蚀。【答案】A3如下图各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为()A BC D【解析】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比中腐蚀得快，比腐蚀得慢。因此Fe被腐蚀由快到慢的顺序为。【答案】C4下列关于实验现象的描述不正确的是()A把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡B用铜片作

11、阳极，铁片作阴极，电解CuSO4溶液，铁片表面出现一层铜C把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁D把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，放出气泡速率加快【解析】铜片插入三氯化铁溶液中发生反应Cu2Fe3=Cu22Fe2，不会有铁析出。【答案】C5如图所示，甲、乙两试管中各放一枚铁钉，甲试管中为NH4Cl溶液，乙试管为NaCl溶液。数天后观察到的现象是_ _，甲中正极反应为_，乙中正极反应为_。试管中残留气体平均相对分子质量的变化为：甲_，乙_。【解析】该题在析氢腐蚀与吸氧腐蚀的基础上，综合气压原理、平均相对分子质量概念，增强了题目的综合性。NH4Cl溶液水解显酸性，甲试管中发

12、生析氢腐蚀，生成氢气，气压增高，NaCl溶液呈中性，乙试管中发生吸氧腐蚀，氧气被消耗，气压降低，所以左侧导管中水柱下降，右侧导管中水柱上升。又由于甲试管中生成了摩尔质量小的氢气，乙试管中消耗了摩尔质量大的氧气，甲、乙两试管中残留气体平均相对分子质量都会减小。【答案】左侧导管中水柱下降，右侧导管中水柱上升2H2e=H22H2OO24e=4OH变小变小6铝的阳极氧化，是一种常用的金属表面处理技术，它能使铝的表面生成一层致密的氧化膜，该氧化膜不溶于稀硫酸。某化学研究小组在实验室中按下列步骤模拟该生产过程。填写下列空白：(1)配制实验用的溶液。要配制200 mL密度为1.2 gcm3的溶质质量分数为16%的NaOH溶液，需要称取_ g NaOH固体。(2)把铝片浸入热的16%NaOH溶液中约半分钟左右洗去油污，除去表面的氧化膜，取出用水冲洗。写出除去氧化膜的离子方程式_。 (3)按下图所示组装好仪器，接通开关K，通电约25 min。在阳极生成氧化铝，阴极产生气体。写出该过程中的电极反应式阳极_；阴极_。(4)断开电路，取出铝片，用1%稀氨水中和表面的酸液，再用水冲洗干净。写出该过程发生反应的离子方程式_ _。【解析】(1)mNaOH(aq)V200 mL1.2 gcm3240 g，m(NaOH)mNaOH(aq)w240 g16%38.4 g。(2)