学案金属的腐蚀与防护

13/13金属的腐蚀与防护【学时安排】2学时【第一学时】【学习内容】金属电化学腐蚀的原理。【学习目标】1．了解金属腐蚀的分类，了解金属发生电化学腐蚀的本质，知道金属腐蚀危害。2．掌握析氢腐蚀和吸氧腐蚀的原理，正确书写有关电极反应式。【学习重点】掌握吸氧腐蚀。【学习难点】掌握析氢腐蚀。【学习过程】课前复习1．构成原电池的条件2．构成电解池的条件金属的腐蚀：。金属的腐蚀分为和。【问题探究】金属电化学腐蚀的原理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？【归纳总结】1．铁吸氧腐蚀条件：水膜或电解质溶液呈性。负极反应式：；正极反应式：；总反应式：。生成铁锈的有关反应方程式：；。2．析氢腐蚀条件：水膜或电解质溶液呈性。负极反应式：；正极反应式：；总反应式：。3．析氢腐蚀和吸氧腐蚀均是由于形成而发生了腐蚀，这种腐蚀称为电化学腐蚀。发生电化学腐蚀的根本原因是被腐蚀的金属成为，其原子变成金属阳离子，进入电解质溶液而损耗。越的金属，越容易发生电化学腐蚀。在引起电化学腐蚀的原电池中，正极金属作为，不参与反应。在吸氧腐蚀中，充当电解质。【迁移应用】钢铁与潮湿空气或电解质溶液接触时，也会在其表面的杂质附近形成许多微小的原电池而被腐蚀，试分析腐蚀过程，写出有关的电极反应式和总反应式。【归纳总结】化学腐蚀电化学腐蚀条件现象本质影响因素联系检测反馈1．下列有关金属腐蚀的说法中正确的是（）A．金属腐蚀指不纯金属与接触到的电解质溶液进行化学反应而损耗的过程B．电化学腐蚀指在外加电流的作用下不纯金属发生化学反应而损耗的过程C．钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，负极吸收氧气，产物最终转化为铁锈D．金属的电化学腐蚀和化学腐蚀本质相同，但电化学腐蚀伴有电流产生2．铜板上铁铆钉处的吸氧腐蚀原理如图所示，下列有关说法不正确的是（）A．正极的电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑B．此过程中还涉及反应：4Fe(OH)2＋2H2O＋O2=4Fe(OH)3C．此过程中铜并不被腐蚀D．此过程中电子从Fe移向Cu3．如图装置中，小试管内为红墨水，具支试管内盛有pH＝4的雨水和生铁片。观察到：开始导管内液面下降，一段时间后导管内液面回升，略高于小试管液面。以下有关解释合理的是（）A．生铁片中的碳是原电池的负极，发生还原反应B．雨水酸性较强，生铁片仅发生析氢腐蚀C．墨水回升时，碳极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－D．具支试管中溶液pH逐渐减小4．下列叙述不正确的是（）A．金属的电化学腐蚀比化学腐蚀普遍B．钢铁在干燥的空气里不易被腐蚀C．用铝质铆钉中铆接铁板，铁板易被腐蚀D．原电池外电路电子由负极流向正极5．下列说法中正确的是（）①镀层破损后，白铁（镀锌的铁）比马口铁（镀锡的铁）更易被腐蚀②钢铁表面常易锈蚀生成Fe2O3·xH2O③锌和铁构成原电池时，铁作负极④铅蓄电池中铅作负极，PbO2作正极，两极浸到稀H2SO4中A．只有②④ B．只有①③C．①②③ D．①②③④6．根据下图，下列判断中正确的是（）A．烧杯a中的溶液pH降低B．烧杯b中发生氧化反应C．烧杯a中发生的反应为2H＋＋2e－=H2↑D．烧杯b中发生的反应为2Cl－－2e－=Cl2↑7．如图所示为钢铁的两种电化学腐蚀：下列说法正确的是（）A．碳表面发生氧化反应B．钢铁被腐蚀的最终产物为FeOC．生活中钢铁制品的腐蚀以图①所示为主D．图②中，正极反应式为O2＋4e－＋2H2O=4OH－8．如图所示，装置中都盛有0.1mol/L的NaCl溶液，放置一定时间后，装置中的四块相同的锌片腐蚀速率由快到慢的正确顺序是（）A．①②③④B．①②④③C．③①④②D．②①④③9．（1）图一、图二是铁钉在水中被腐蚀的实验。①图一说明原溶液呈________，铁钉发生了________腐蚀。②图二说明原溶液呈________，铁钉发生了________腐蚀。检测反馈答案1．【答案】D【解析】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。2．【答案】A【解析】该图表示吸氧腐蚀，其中铁铆钉为负极，电极反应式为Fe－2e－=Fe2＋，铜板作正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－，当形成Fe(OH)2后，还发生反应4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3．3．【答案】C【解析】生铁片中的碳是原电池的正极，A错误；雨水酸性较强，开始时铁片发生析氢腐蚀，产生氢气，导管内液面下降，一段时间后铁片发生吸氧腐蚀，吸收氧气，导管内液面回升，B错误；墨水回升时，铁片发生吸氧腐蚀，碳极为正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－，C正确；铁片无论是发生析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，具支试管内溶液pH均增大，D错误。4．【答案】C【解析】不纯的金属在潮湿的空气中容易发生电化学腐蚀，电化学腐蚀比化学腐蚀普遍，A正确；干燥的空气中，不易发生原电池反应，钢铁不易被腐蚀，B正确；铝和铁形成原电池，铁作正极被保护，C错误；原电池负极发生氧化反应，失去电子时通过导线流向正极，D正确。5．【答案】A【解析】镀层破损后，白铁形成原电池时，因为锌比铁活泼，易失电子，从而保护了铁，而马口铁破损后，因为形成原电池时，铁比锡活泼，铁被腐蚀，所以在镀层破损后，马口铁比白铁更易被腐蚀，①说法错误。钢铁无论发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀，铁都是失电子变成Fe2＋，吸氧腐蚀更普遍，O2得电子变成OH－，与Fe2＋结合生成Fe(OH)2，Fe(OH)2在空气中很易被氧化成Fe(OH)3，因此铁锈的成分常用Fe2O3·xH2O表示，②说法正确。锌和铁构成原电池时，锌比铁活泼，应该是锌作负极，③说法不正确。④说法正确，故A为正确选项。6．【答案】B7．【答案】D【解析】图①中有H2产生，为析氢腐蚀；图②中吸收氧气，为吸氧腐蚀。无论是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，均为钢铁里的铁和少量的碳与钢铁表面的电解质溶液薄膜构成的原电池所造成的电化学腐蚀，碳均作正极，发生还原反应，A错误；钢铁被腐蚀的最终产物为Fe2O3·nH2O，B错误；生活中钢铁的腐蚀以吸氧腐蚀为主，C错误；发生吸氧腐蚀时，正极为O2得电子发生还原反应，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O=4OH－，D正确。8．【答案】D【解析】由作电解池阳极引起的腐蚀＞作原电池负极引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀可知答案。9．答案：（1）①中性或弱酸性吸氧②较强的酸性析氢【第二学时】【学习内容】金属腐蚀的防护。【学习目标】1．了解防止金属腐蚀的措施。理解牺牲阳极保护法和阴极电保护法的原理。2．能利用电化学原理解释金属腐蚀现象，选择并设计防腐措施。3．了解金属腐蚀的应用。【学习重点】牺牲阳极保护法。【学习难点】阴极电保护法。【学习过程】课前复习1．金属腐蚀分为和。2．由于形成原电池而发生的腐蚀称为，根据电解质溶液的性质可分为和。3．当水膜为中性或弱酸性时，钢铁发生的腐蚀主要是。正极反应式为：；负极：；总反应式：。【联想质疑】生活中人们常用什么方法防止金属腐蚀？原因是什么？【问题探究】二、金属腐蚀的防护给金属将金属与外界环境隔离开，可以起到防止金属腐蚀的作用。在被保护金属表面覆盖耐腐蚀性强的金属或合金的方法称为，是一种常用的防止金属腐蚀的方法。（1）不同金属镀层对金属的保护作用一样吗？如果在铁制品表面镀上锌保护层或锡保护层，请根据铁、锌、锡三种金属的原子失电子能力分析：当镀层局部破损时，锌镀层或锡镀层还能对铁制品起保护作用吗？（2）除了外加保护层的方法外，根据电化学腐蚀的原理，你还能想到其他防止金属腐蚀的方法吗？请将你想到的防护方法用图表示出来，并说明原理。【归纳总结】金属的电化学防护方法1．牺牲阳极金属，保护阴极金属的防护方法叫做。2．将被保护金属与外加直流电源的极相连让其成为极，而将外加直流电源的正极接到一些废铁上，使废铁成为极。这种防止金属腐蚀的方法叫作，也叫作。3．运用电化学方法也可以使金属表面，从而使内部金属得到保护。金属的电化学防护方法对比方法牺牲阳极保护法阴极电保护法电钝化原理被保护金属构成优、缺点应用三、电化学腐蚀原理的应用1．铁腐蚀消耗空气中的氧气，利用这一反应原理可以。2．铁腐蚀的反应消耗氧气和水，以铁粉为主要成分制成双吸剂放入食品包装袋，可以。3．铁腐蚀的过程放热，利用这一特点可以制成。【交流研讨】请仔细研读某品牌保暖贴的使用说明书，尝试思考并回答下列问题∶品名品名∶一次性保暖贴主要成分∶铁粉、水、食盐、活性炭、蛭石、吸水性树脂产品性能∶平均温度55℃，最高温度63℃，发热时间12小时以上使用说明∶使用时将外包装袋撕开，取出内袋，将保护衬纸揭下，贴在需要取暖或热敷部位的内衣外侧。使用完后，从衣服上撕下即可【严禁直接接触皮肤】（1）保暖贴在发热过程中，其主要成分分别起什么作用？（2）为什么保暖贴能持久而又稳定地提供热量？（3）保暖贴使用的是双层包装。外层由不透气的明胶层制成，内层由微孔透气膜制成。为什么要这样设计？（4）为什么保暖贴使用后变得较硬？4．利用微电解技术处理工业废水是电化学腐蚀原理应用的另一个例子。发生的电极反应为∶负极：；正极或。【学习小结】检测反馈1．下列说法正确的是（）A．金属腐蚀就是金属原子失去电子被还原的过程B．合金都比纯金属易被腐蚀C．将金属与外加直流电源的负极相连，而将正极接到废铁上，可以防止金属被腐蚀D．镀锌铁比镀锡铁更容易被腐蚀2．下列各种方法中，能对金属起到阻止或减缓腐蚀作用的措施是（）①金属表面喷油漆②改变金属的内部结构③保持金属表面清洁干燥④在金属表面进行电镀⑤使金属表面形成致密的氧化物薄膜A．①②③④ B．①③④⑤C．①②④⑤ D．全部3．下列金属防腐的措施中，使用外加电流阴极保护法的是（）A．水中的钢闸门连接电源的负极B．金属护栏表面涂漆C．汽车底盘喷涂高分子膜D．地下钢管连接镁块4．埋在地下的钢管道可以用如图所示方法进行保护。下列说法正确的是（）A．该方法利用了电解池原理B．该方法称为外加电流阴极保护法C．在此装置中钢管道作正极D．镁块上发生的电极反应为O2＋2H2O＋4e－=4OH－5．城市地下潮湿的土壤中常埋有纵横交错的管道和输电线路，当有电流泄漏并与金属管道形成回路时，就会引起金属管道的腐蚀。原理如图所示，但若电压等条件适宜，钢铁管道也可能减缓腐蚀，此现象被称为“阳极保护”。下列有关说法不正确的是（）A．该装置能够将电能转化为化学能B．管道右端腐蚀比左端快，右端电极反应式为Fe－2e－=Fe2＋C．如果没有外加电源，潮湿的土壤中的钢铁管道比较容易发生吸氧腐蚀D．钢铁“阳极保护”的实质是在阳极金属表面形成一层耐腐蚀的钝化膜6．下面各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是（）A．④＞②＞①＞③ B．②＞①＞③＞④C．④＞②＞③＞① D．③＞②＞④＞①7．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Fe－3e－=Fe3＋8．下列对如图所示的实验装置的判断中错误的是（）A．若X为碳棒，开关K置于A处可减缓铁的腐蚀B．若X为锌棒，开关K置于A或B处均可减缓铁的腐蚀C．若X为锌棒，开关K置于B处时，为牺牲阳极的阴极保护法D．若X为碳棒，开关K置于B处时，铁电极上发生的反应为2H＋＋2e－=H2↑检测反馈答案1．【答案】C【解析】金属腐蚀就是金属原子失去电子被氧化的过程，A错误；铁中加入镍比纯铁耐腐蚀，B错误；应用的是牺牲阳极保护法，C正确；镀锌铁破损后，Zn作负极，Fe仍受保护，而镀锡铁破损后，铁作负极，被腐蚀，D错误。2．【答案】D【解析】防止金属腐蚀最关键的是使金属与空气、水等物质隔离，最常用的做法是覆盖保护层，如本题中的①、④、⑤；另外改变金属的内部结构，保持金属表面清洁干燥也可以减缓金属的腐蚀。3．【答案】A【解析】水中的钢闸门连接电源的负极，钢闸门为阴极，从而得以保护，A正确；金属护栏表面涂漆的原理是隔绝金属护栏与空气接触，从而减缓金属护栏的腐蚀，B错误；汽车底盘喷涂高分子膜的原理也是隔绝金属与空气的接触，C错误；地下钢管连接镁块，形成了原电池，属于牺牲阳极保护法，D错误。4．【答案】C【解析】由图可知，钢管道防腐采取的措施是将钢管道与镁块相连，则该方法称为牺牲阳极保护法，是利用原电池原理，A、B均错