【金学案】学年高中化学 第二节 金属的腐蚀和防护同步辅导与检测课件 新人教选修1

第二节金属的腐蚀和防护探索生活材料耸立于美国纽约港外一个海岛上15层楼高的自由女神，历来被认为是美利坚合众国的象征。然而，经过近百年的风风雨雨，它和人一样，已经生病了。她究竟患了何种疾病呢？最近，美、法两国组织了一个调查小组，对她进行全面体检，结果令人大吃一惊，因为他们发现自由女神近百年来一直受着一种疾病的折磨，那就是：电化学腐蚀。自由女神的外壳材料是铜，而支撑整个雕像的内支架却是铁的，在它们之间仅有一层浸透油的毛毡隔开。年岁久了，设计者预先没想到的事发生了：首先是那一层毛毡失去了隔离作用，而大西洋潮湿的夹带着盐分的空气有意向自由女神不断地进行攻击，无数的原电池便在自由女神的身上形成，这种原电池以铁为负极，铜为正极，夹带盐分的湿空气，正好在两极之间起着电解质溶液的作用，结果加速了铁的腐蚀，自由女神的铁骨表面一层又一层地锈蚀，蓬松的氧化铁使铁架的体积膨胀，铆固的支脚被折断。尽管自由女神有万般神通，现在也自身难保了。想要为她脱胎换骨，以挽救她的厄运，还要求助于化学。什么是金属的腐蚀？怎样防止金属的腐蚀呢？1．能描述金属腐蚀的类型和化学原理。2．了解影响金属腐蚀的快慢因素。3．知道金属防护的常用方法。4．认识防止金属腐蚀的重要意义。金属的腐蚀答案：金属合金化学反应失去电子氧化直接发生化学反应温度不纯的金属合金电解质溶液原电池比较活泼的金属氧化很弱中2Fe－2e－

2Fe2＋O2＋4e－＋2H2O4OH－酸Fe－2e－Fe2＋2H＋＋2e－H2↑活泼电化学腐蚀潮湿腐蚀性电解质综合拓展展一、化学学腐蚀和和电化学学腐蚀的的比较类型化学腐蚀电化学腐蚀定义金属跟接触到的物质(如O2、Cl2、SO2等)直接发生化学反应而引起的腐蚀不纯的金属(或合金)跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化本质金属被氧化的过程较活泼的金属被氧化的过程现象无电流产生有电流产生影响因素温度升高会加快化学反应速率金属的活泼性差异相互关系化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀比化学腐蚀要普遍得多吸氧腐蚀蚀与析氢氢腐蚀的的比较(以钢铁铁腐蚀为为例)类型吸氧腐蚀析氢腐蚀条件水膜呈中性或弱酸性水膜呈酸性正极反应(C)O2＋4e－＋2H2O4OH－2H＋＋2e－H2↑负极反应(Fe)2Fe－42e－2Fe2＋2Fe－42e－2Fe2＋电池总反应2Fe＋O2＋2H2O2Fe(OH)2Fe＋2H＋Fe2＋＋H2↑其他反应4Fe(OH)2＋2H2O＋O24Fe(OH)3Fe(OH)3失水转化为铁锈(Fe2O3·xH2O)尝试应用用1．钢铁铁在很弱弱的酸性性或中性性条件下下发生电电化学腐腐蚀时，，正极的的反应式式为()A．Fe－2e－Fe2＋B．2H＋＋2e－H2↑C．2H2O＋O2＋4e－4OH－D．Fe－3e－Fe3＋解析：考查金属属的电化化学腐蚀蚀的实质质。钢铁铁中含有有多种杂杂质，在在考虑钢钢铁的电电化学腐腐蚀时，，为了简简化问题题，主要要讨论碳碳杂质问问题，也也就是以以Fe为为负极，，C为正正极的原原电池反反应。在在中性条条件或弱弱酸性条条件下发发生的是是吸氧腐腐蚀，原原电池的的正极为为C，发发生的是是还原反反应，即即得电子子反应，，故A、、D两项项应排除除，在B、C两两项中，，B项是是析氢腐腐蚀的电电极反应应式，所所以C项项符合题题意。答案：C金属的防护护答案：加保护层涂涂油漆包包塑料层层电镀电电化学方方法失电电子改变变金属内部部结构综合拓展二、金属的的防护1．保持金金属表面清清洁干燥；；2．金属表表面涂抹油油漆等保护护层；3．改变金金属内部结结构，如制制成合金；；4．通过化化学方法使使其表面形形成保护层层，如电镀镀、形成氧氧化膜等；；5．电化学学防护法———牺牲阳阳极的阴极极保护法。。电化学防护护法应用原原电池原理理，让被保保护金属作作为正极，，另找一种种活动性较较强的金属属作为负极极。例如在在锅炉内壁壁、船舶外外壳装上若若干锌块，，就可保护护钢铁设备备。发生的电极极反应：负极：Zn－2e－===Zn2＋正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－锌块不断被被腐蚀，可可定期拆换换，使铁得得到保护。。尝试应用2.下列做做法不能起起防锈作用用的是（））A.保留铁铁制品上的的铁锈B.在铁制制品表面镀镀锌C.在金属属机械上涂涂油D.在车、、船的表面面刷油漆解析：铁锈是比较较疏松的氧氧化膜，容容易保存一一些水分，，形成电解解质溶液加加速铁的腐腐蚀，不能能起到防锈锈的作用。。B、C、、D均能起起到防锈的的作用。A一、比较金金属腐蚀的的快慢如图所示，，A、B两两个烧杯中中为海水，，C烧杯中中为1mol·L－1的稀硫酸。。(1)C中中Cu极的的电极反应应式为_________________。。(2)B中中Zn极的的电极反应应式为_________________。。(3)B中中Fe极附附近溶液的的pH______(填“增增大”、““减小”或或“不变””)。A、、B、C中中铁被腐蚀蚀的速率由由快到慢的的顺序_______。Fe解析：B、C装置置为原电池池，在原电电池中，活活泼金属做做负极，故故B中Fe做正极被被保护，C中Fe做做负极被腐腐蚀。答案：(1)2H＋＋2e－H2↑(2)Zn－2e－Zn2＋(3)增大大C>A>B名师点睛：：判断金属腐腐蚀快慢的的规律(1)金属属腐蚀的快快慢取决于于与金属接接触的氧化化剂的氧化化能力的强强弱；氧化化剂氧化性性越强，金金属腐蚀越越严重。(2)通常常金属腐蚀蚀的快慢类类型：原电电池原理引引起的腐蚀蚀>化学腐腐蚀>有防防护措施的的腐蚀。(3)当形形成原电池池时，与以以下两因素素有关：①①与构成原原电池的材材料有关，，两极材料料的活动性性差别越大大，活泼金金属被腐蚀蚀的速率就就越快；②②与金属所所接触的电电解质强弱弱有关，活活泼金属在在电解质溶溶液中的腐腐蚀快于在在非电解质质溶液中的的腐蚀，在在强电解质质溶液中的的腐蚀快于于在弱电解解质溶液中中的腐蚀。。变式应用1．下图所所示各烧杯杯中盛有海海水，铁在在其中被腐腐蚀，腐蚀蚀的速率由由快到慢的的顺序为()A．②①③③④B．④③③①②C．④②①①③D．③②②④①解析：②③④为原原电池，③③中Fe为为正极，不不被腐蚀，，②、④中中Fe均为为负极被腐腐蚀，Fe和Cu的的金属活动动性差别较较Fe和Sn的金属属活动性差差别大，所所以④中铁铁腐蚀最快快。答案：C二、电化学学腐蚀原理理如图所示，，将紧紧缠缠绕不同金金属的铁钉钉放入培养养皿中，再再加入含有有适量酚酞酞和NaCl的琼脂脂热溶液，，冷却后形形成琼胶(离子在琼琼胶内可以以移动)，，下列叙述述正确的是是()A．．a中中铁铁钉钉附附近近呈呈现现红红色色B．．b中中铁铁钉钉上上发发生生还还原原反反应应C．．a中中铜铜丝丝上上发发生生氧氧化化反反应应D．．b中中铝铝条条附附近近有有气气泡泡产产生生解析析：：依据据原原电电池池原原理理分分析析可可知知：：a中中铁铁钉钉作作负负极极，，发发生生氧氧化化反反应应，，铜铜丝丝作作正正极极发发生生O2＋2H2O＋＋4e－4OH－的还还原原反反应应，，可可知知A、、C错错误误；；b中中铁铁钉钉作作正正极极，，发发生生O2＋2H2O＋＋4e－4OH－的还还原原反反应应，，而而铝铝条条发发生生氧氧化化反反应应不不会会冒冒气气泡泡，，D错错误误。。答案案：：B变式式应应用用2．．下下图图是是铁铁钉钉在在某某溶溶液液中中被被腐腐蚀蚀的的实实验验(开开始始时时试试管管中中液液面面和和试试管管外外液液面面等等高高)。。(1)甲甲、、乙乙两两图图溶溶液液中中呈呈酸酸性性的的是是________(填填““甲甲””或或““乙乙””)。。(2)甲甲图图电电极极反反应应式式是是：：正正极极_______________________，，负极极____________________________。。(3)乙乙图图中中发发生生反反应应的的离离子子方方程程式式是是______________________________________解析：从两图中液面面的高度可以以看出，甲图图试管内液面面上升，说明明气体体积减减小，有氧气气被吸收，发发生吸氧腐蚀蚀。乙图试管管内液面下降降，说明气体体体积增大，，有氢气生成成，发生析氢氢腐蚀。答案：(1)乙(2)正极：：O2＋2H2O＋4e－4OH－负极：Fe－－2e－Fe2＋(3)Fe＋＋2H＋Fe2＋＋H2↑水平测试1．下列有关关钢铁腐蚀与与防护的说法法正确的是()A．钢管与铜铜块连接，钢钢管可被保护护B．铁遇冷浓浓硝酸表面钝钝化，可保护护内部不被腐腐蚀C．钢管与铜铜管露天堆放放在一起，钢钢管不易被腐腐蚀D．钢铁发生生析氢腐蚀时时，负极反应应是Fe－3e－Fe3＋解析：A中钢管与铜铜块连接，钢钢管为原电池池的负极，加加速了钢管的的腐蚀，故A项不符合题题意。铁遇冷冷浓硝酸表面面钝化，形成成了一层致密密的氧化物保保护膜，可保保护内部不被被腐蚀，故B正确。钢管管与铜管露天天堆放在一起起，潮湿的空空气作为电解解质溶液，铜铜管为正极、、钢管为负极极，发生电化化学腐蚀，加加速了钢管的的腐蚀，故C项不合题意意。钢铁发生生析氢腐蚀时时，负极反应