金属的腐蚀与防护 学案

【学习目标】理解金属发生电化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施【自主学习】一、金属腐蚀1.定义：金属________与周围的物质发生___________而腐蚀损耗的现象。2.类型①化学腐蚀：金属与其他物质发生氧化还原反应而引起的的腐蚀，腐蚀过程中电流产生②电化学腐蚀：指不纯的金属或合金发生反应，使较活泼的金属电子被而引起的腐蚀，此过程涉及到________原理，腐蚀过程中_____电流产生。3.金属电化学腐蚀.①吸氧腐蚀：钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈时，溶解参与反应，电极反应如下：负极（）：正极（）总反应：由于上述电化学腐蚀中吸收___________，因此称为腐蚀。请写出由Fe（OH）2-----Fe（OH）3（铁锈）反应的化学方程式；；②析氢腐蚀：.若钢铁表面的水膜中______较强，腐蚀过程中有放出，发生_____腐蚀电极反应如下负极（）：正极（）总反应：随着H2的析出，水膜pH逐渐_____，Fe2+与OH-结合生成_____，进而被O2氧化成______，最后形成铁锈。4.从本质上看，金属的电化学腐蚀和化学腐蚀都是金属_____电子被_______的过程。一般情况下，两种腐蚀同时发生，只是______腐蚀比_____腐蚀普遍得多，腐蚀速率也_。二、金属的防护金属的腐蚀通常发生在金属________。因此，给金属表面加上一层保护层，将______与_______隔开，可以起到防止金属腐蚀的作用。保护层可以是油漆、搪瓷、陶瓷、玻璃、沥青、塑料、橡胶等非金属材料，也可以是通过_____而加上的___________较强的_________或________。1.电化学防护①牺牲阳极（负极）的阴极（正极）保护法根据电化学腐蚀的原理，要防止金属发生电化学腐蚀，关键在于使_________成为原电池的________，避免它发生反应而溶解。这种方法被称为___________________。即将被保护金属与比其更活泼的金属连在一起，更活泼的金属作被腐蚀，而作的金属被保护。②外加电流的阴极保护法(原理如图)接电源极接电源极被保护钢铁惰性电极4.金属防护的其他方法①___________________。如在金属中添加其他元素而形成________的合金。②加保护层，如在金属表面喷油漆、涂油、电镀等[合作探究]探究一金属腐蚀的本质1.金属（M）腐蚀的本质是金属与其周围的物质发生了氧化还原反应，即金属的反应中失电子被氧化，M-ne-Mn+而被损耗的过程。2.金属的化学腐蚀与电化学腐蚀（1）二者的比较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）跟电解质溶液接触本质相互关系（2）电化学腐蚀的实质（钢铁腐蚀为例）Fe作负极，发生电极反应为Fe-2e-Fe2+，Fe失去的电子通过铁转移到C的表面。C作正极，其表面发生还原反应，电极反应取决于水膜的酸碱性。当水膜呈弱酸性和中性时，发生的电极反应为O2+2H2O+4e-4OH-；当水膜呈较强酸性时，发生的电极反应为2H++2e-H2↑。总之，不管哪种腐蚀，被腐蚀金属始终作原电池的负极，发生氧化反应被损耗。（3）电化学腐蚀类型吸氧腐蚀析氢腐蚀条件正极反应负极反应总反应【例1】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.②①③④B.④③①②C.④②①③D.③②④①探究二钢铁生锈钢铁生锈主要是发生电化学腐蚀（主要是吸氧腐蚀）造成，其主要过程如下：（1）.钢铁均含有一定量的碳，在潮湿空气中与其表面的水膜构成了原电池。正极：O2+2H2O+4e-4OH-①负极：2Fe-4e-2Fe2+②①+②得原电池反应：，所以水膜中有Fe（OH）2生成。（2）.Fe（OH）2很不稳定，在空气中立即被O2氧化而转化成，发生反应：。Fe（OH）3在水膜中逐渐分解，最后变成了铁锈（Fe2O3·nH2O），所以我们看到的铁锈均为红棕色。【例2】下列关于钢铁锈蚀的叙述中，错误的是（）A.酸雨能使钢铁更容易发生电化学腐蚀B.钢铁在潮湿的地窖中较易发生析氢腐蚀C.铁锈的主要成分是Fe2O3·nH2OD.钢铁锈蚀时，铁原子失去电子成为Fe3+，而后生成Fe（OH）3，再部分脱水成为氧化铁的水合物探究三、金属防护方法1.牺牲阳极的阴极保护法：此法应用原电池原理，让被保护金属作为正极，另找一种活动性较强的金属作为负极。例如在锅炉内壁、船舶外壳装上若干锌块，就可保护钢铁设备。发生的电极反应：负极：Zn-2e-Zn2+正极：O2+4e-+2H2O4OH-Zn不断被腐蚀，可定期拆换，而铁得到保护。2.外加电流的阴极保护法、此法应用电解原理，让被保护金属作阴极，惰性电极作辅助阳极，两者都存在于海水中，接上直流电源。例如钢闸门，可用此法防止腐蚀。此法中阳极上放电的粒子是海水中的阴离子，阴极上放电的粒子是海水中的阳离子。【例3】下列事实与电化学腐蚀无关的是（）A.埋在潮湿土壤中的铁管比干燥土壤中的更易被腐蚀B.为保护海轮的船壳，常在船壳外面镶上锌块C.在空气中金属银的表面生成一层黑色物质D.镀银的铁制品，镀层破损后，露出的铁更易被腐蚀【达标反馈】1、以下现象说明是化学腐蚀的是（）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.铝制品擦亮后，几天后表面又变暗，但不像Fe一样生锈2、下列关于金属腐蚀的叙述正确的是（）A.金属在潮湿的情况下腐蚀，基实质是：2M+2nH2O====2M（OH）n+nH2↑B.金属发生化学腐蚀的实质是：M-ne-====Mn+，金属失去电子，被氧化C.金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行D.金属的电化学腐蚀必须在酸性条件下进行3、铁钉与碳棒用导线连接后，浸入到mol·L-1的食盐溶液中，可能发生的反应是（）A.碳棒上放出Cl2B.碳棒附近产生OH-C.碳棒上放出O2D.铁钉被氧化4、如图：水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：试管内液面上升，则溶液呈现____性，电极反应方程式：负极：___________，正极：___________。若试管内液面下降，则溶液呈___________性，发生___________腐蚀，电极反应方程式，负极：___________，正极：___________________5、如右图所示，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_______。6、造成钢铁腐蚀的主要外界条件是（）A.酸、碱B.酸雾、O2、H2O、O27、下列操作对钢铁不能起保护作用的是（）A.铁制品表面镀金B.铁闸门与直流电源正极相连C.铁闸门水下部分镶上锌D.钢铁中加入Ni、Cr组成合金8、下列几种金属制品的镀层损坏后，金属腐蚀速率最快的是（）A.镀铝塑料B.食品罐头盒（镀锡）C.白铁水桶（镀锌）D.镀银铜质奖章9、下列叙述不正确的是（）A.金属的电化学腐蚀比化学腐蚀更普通B.钢铁在干燥空气里不易被腐蚀C.用铝质铆钉铆接铁板，铝铆钉易被腐蚀D.原电池中电子由正极流入负极10、把锌片和铁片放在盛有含酚酞的稀食盐水的玻璃器皿中，如下图。经过一段时间后，首先观察到溶液变红的区域是（）A.Ⅰ和Ⅲ附近B.Ⅰ和Ⅳ附近C.Ⅱ和Ⅲ附近