第四章 第三节　金属的腐蚀与防护

第三节金属的腐蚀与防护[核心素养发展目标]1.了解金属腐蚀的现象及危害。知道金属腐蚀的类型和本质及金属发生电化学腐蚀的条件，能解释金属发生电化学腐蚀的原因。2.掌握防止金属腐蚀的措施及原理。3.了解金属腐蚀的利用。一、金属的腐蚀1．金属腐蚀的普遍性及危害(1)金属腐蚀现象普遍存在，常常是自发进行的。思考举例说明日常生活中金属腐蚀的现象。______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(2)金属腐蚀的危害①金属制品的______、________及________等方面都会发生变化，从而使机器设备、仪器、仪表的精度和灵敏度________，甚至报废。②桥梁、建筑物的金属构架强度__________而造成坍塌。③地下金属管道发生泄漏、轮船船体损坏。2．金属的腐蚀(1)概念：金属或合金与周围的__________发生________反应而引起损耗的现象。(2)本质：金属原子________电子变为阳离子，金属发生________反应。(3)分类金属腐蚀eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(化学腐蚀：金属与其表面接触的一些物质,如O2、Cl2、SO2等直接反应而引起的腐蚀,电化学腐蚀：当______的金属与________溶液接,触时会发生________反应，比较活泼的金,属发生氧化反应而被腐蚀))特别提醒金属腐蚀过程中，电化学腐蚀和化学腐蚀往往同时发生，但绝大多数属于电化学腐蚀。3．钢铁的电化学腐蚀类别项目析氢腐蚀吸氧腐蚀示意图条件水膜酸性较强水膜酸性很弱或呈中性负极正极总反应联系通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍4.实验探究实验操作实验现象实验解释导管中_____________________________________________________________________装置中铁、碳和饱和食盐水构成________，铁钉发生______腐蚀①试管中产生气泡的速率______________________Zn与CuSO4反应生成Cu，Zn、Cu和稀盐酸构成_________，发生________腐蚀，产生气泡的速率更________________结论：①电化学腐蚀中吸氧腐蚀更普遍；②电化学腐蚀速率比化学腐蚀大得多。(1)无论化学腐蚀还是电化学腐蚀，金属的腐蚀都是金属失电子被氧化的过程()(2)所有金属纯度越大，越不易被腐蚀()(3)因为CO2普遍存在，所以钢铁腐蚀以析氢腐蚀为主()(4)铜在酸性条件下也可以发生析氢腐蚀()(5)纯铁不易被腐蚀，生铁易被腐蚀，是因为生铁中含碳能形成原电池发生电化学腐蚀()(6)铁的电化学腐蚀的负极反应为Fe－3e－=Fe3＋()(7)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物()(8)纯银质物品久置表面变暗，是银发生吸氧腐蚀的结果()在一块抛光、干净的钢片上滴上一滴含有少量酚酞和铁氰化钾(K3[Fe(CN)6])的饱和食盐水，几分钟后，液滴中心部分主要呈现蓝色，液滴边缘为一红色圆环，而在两者之间有一棕褐色环。如图所示：思考下列问题：(1)液滴中心出现蓝色的原因：___________________________________________________。(2)液滴边缘为一红色圆环的原因：_______________________________________________。(3)棕褐色环的主要成分为铁锈，用化学用语表示产生铁锈的过程：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。二、金属的防护1．改变金属材料的组成如普通钢中加入________等制成不锈钢产品；________不仅具有优异的抗腐蚀性，还具有良好的生物相容性。2．在金属表面覆盖保护层如在钢铁制品的表面喷涂油漆、矿物性油脂或覆盖搪瓷、塑料等；电镀锌、锡、铬、镍等；利用化学方法、________、________等方式在金属表面形成稳定的钝化膜。3．电化学保护法(1)牺牲阳极法原理：原电池原理，被保护的金属作______，活泼性更强的金属作________。应用：锅炉内壁、船舶外壳、钢铁闸门安装镁合金或锌块。(2)外加电流法原理：电解池原理，被保护的金属作阴极，与电源的________相连。应用：钢铁闸门、高压线铁架、地下管道连接直流电源的负极。4．电化学保护法实验探究(1)实验探究一实验操作：一段时间后在Fe电极区取少量溶液于试管中，再向试管中滴入2滴黄色K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液。实验现象有关反应实验结论电流表：指针________－溶液中不含Fe2＋，铁作正极未被腐蚀阳极(负极区)：Zn溶解阴极(正极区)：有________产生，试管中____蓝色沉淀生成(2)实验探究二①将裹有锌皮的铁钉放入混合了NaCl、酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液的琼脂中，铁钉周围________。②将缠有铜丝的铁钉放入混合了NaCl、酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液的琼脂中，铁钉周围生成____________，铜丝周围______________________________________________________。结论：________________________________________________________________________。(1)牺牲阳极法利用的是电解池原理()(2)在铁制品表面镀锌，是为了防止铁制品腐蚀，而且镀层有损坏仍可对铁制品起到保护作用()(3)铁制品涂油脂、喷油漆是为了隔绝铁与氧气的接触，起到保护铁制品的作用()(4)铁闸门可与外加电源的正极相连，起到保护作用()(5)如图，石墨电极反应：O2＋4H＋＋4e－=2H2O()(6)地下钢铁管道用导线连接锌块可以减缓管道的腐蚀()(7)黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿()1．下图所示的各容器中均盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是_____________(填序号)。2．利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。(1)若X为铜，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于________处，铁棒上发生的电极反应为____________________________________，该种防护方法称为________。(2)若X为锌棒，开关K置于M处，铁棒上的电极反应为_______________________________，该电化学防护法称为________。金属腐蚀快慢的判断方法(1)在同一电解质溶液中，同一种金属腐蚀由快到慢的顺序为电解池的阳极＞原电池的负极＞化学腐蚀＞原电池的正极>电解池的阴极。(2)同一种金属在不同介质中腐蚀由快到慢的顺序为强电解质溶液＞弱电解质溶液＞非电解质溶液。(3)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀越快。(4)金属活动性差别越大，活泼性强的金属腐蚀越快。三、金属腐蚀的利用(一)制作暖贴1．市场上出售的“热敷袋”其主要成分是铁屑、石墨粉、木屑、少量氯化钠和水等。热敷袋启用之前用塑料袋密封，启用时，打开塑料袋轻轻揉搓就会放出热量。使用完后，会发现有大量铁锈存在。请回答下列问题：(1)热敷袋放出的热量是利用了铁发生__________反应放出的热量。(2)加入氯化钠的主要作用是_______________________________________________。(3)有关的电极反应式：负极：_________________________________________，正极：____________________________。(4)试用化学方程式表明上述变化过程：______________________________________________________________________________________________________________。(二)利用微电解技术处理废水2．(2023·山东枣庄高二期末)利用烧结的铁碳混合材料可除去废水中的污染物，在有、无溶解氧的情况下均可在溶液中生成絮凝剂，某种环境下其作用原理图示如下：请回答：(1)图中C电极上的电极反应式是___________________________________________________________________________________________________________________。(2)下列叙述正确的是________(填字母)。A．铁电极为正极，碳电极为负极B．经过加热烧结的铁碳混合物表面空隙发达，吸附能力大幅提高，有利于除污C．如图所示，碳电极上的反应环境为无溶解氧环境D．铁碳混合材料工作过程中电子从铁电极流出，被絮凝剂运输至碳电极表面3．铊(Tl)的价态分析及处理方法是环境保护研究的重点课题。(1)三价铊各物种[Tl3＋、Tl(OH)2＋、Tl(OH)eq\o\al(＋,)2、Tl(OH)3、Tl(OH)eq\o\al(－,4)]分布分数(平衡时某物种的物质的量占各物种的总物质的量之和的分数)与pH的关系如图所示。当pH＝1.5时，溶液中浓度最大的含铊物种是_________________________________________________(填化学式)。(2)铁盐、铁碳混合物可作为去除废水中Tl＋和Tl3＋的吸附剂。铁碳混合物去除铊的原理是______________________________________________________________________________________________