人教版高中化学选择性必修1第四章第三节金属的腐蚀与防护基础课课件

第三节金属的腐蚀与防护(基础课)第四章

化学反应与电能素养目标1．通过实验科学探究金属腐蚀的本质及原因，认识金属腐蚀的主要类型，能正确书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式。2．认识金属腐蚀产生的危害和影响，树立防止金属腐蚀的意识，熟知金属腐蚀常用的防护方法。旧知回顾1．原电池中，一般是较活泼的金属作负极，发生氧化反应；较不活泼的金属或者非金属作正极，发生还原反应。2．电解池中，与电源负极相连的为阴极，发生还原反应；与电源正极相连的为阳极，发生氧化反应，如果活泼金属作阳极则优先失电子发生氧化反应。3．生活中，钢铁生锈，是因为发生了腐蚀。知识点一金属的腐蚀1．金属腐蚀(1)概念：金属或合金与周围的____________发生__________反应而引起损耗的现象。气体或液体氧化还原(2)由于与金属接触的____________不同，发生腐蚀的情况也不同，一般金属腐蚀可分为两类：①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。温度对化学腐蚀的影响很大。②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。气体或液体不纯电解质原电池2．钢铁的电化学腐蚀由于条件不同，钢铁腐蚀可分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀两种类型。

析氢腐蚀吸氧腐蚀示意图水膜环境在______环境中水膜酸性很弱或呈中性酸性

析氢腐蚀吸氧腐蚀负极反应_____________________Fe－2e－===Fe2+正极反应2H＋＋2e－===H2↑___________________________总反应Fe＋2H＋===Fe2+＋H2↑联系______腐蚀更普遍Fe－2e－===Fe2+O2＋2H2O＋4e－===4OH－2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2吸氧特别提醒

①化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生，只是电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍，速率也大得多，危害更大。②析氢腐蚀和吸氧腐蚀取决于金属表面电解质溶液的酸碱性，实际情况中以吸氧腐蚀为主。③钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀时，负极都是铁，失电子生成Fe2+，而非Fe3+。3．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______腐蚀液面上升原电池吸氧实验操作实验现象实验解释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____快原电池电化学快结论：①电化学腐蚀中吸氧腐蚀更为普遍；②电化学腐蚀速率比化学腐蚀大得多。向100mL烧杯中加入约50mL饱和食盐水后，插入两个玻璃筒(无底)；将一个无锈铁钉和一个碳棒分别用导线与电流计连接后，再分别插入两个玻璃筒中，观察现象，如图：回答下列问题：(1)电流计的指针是否偏转？说明什么问题？若向插入碳棒的玻璃筒内滴入酚酞溶液，将会看到什么现象？说明什么问题？请写出相关电极反应式。(2)若将烧杯中的溶液换为稀盐酸(均足量)，是否还有电流通过？写出相关电极反应式。(3)金属发生电化学腐蚀的条件是什么？[提示]

(1)电流计指针偏转。说明有电流通过。向碳棒一端加入酚酞溶液显红色。说明该极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。(2)若换为稀盐酸，发生电化学腐蚀，有电流通过。正极：2H＋＋2e－===H2↑，负极：Fe－2e－===Fe2+。(3)水膜中溶有O2，呈极弱酸性或中性(吸氧腐蚀)或水膜酸性较强(析氢腐蚀)。1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(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)铁的电化学腐蚀的负极反应为Fe－3e－===Fe3+。 (

)(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)纯铁不易腐蚀，生铁易腐蚀，是因为生铁中含碳能形成原电池发生电化学腐蚀。

(

)√×××√2．下列关于金属腐蚀的说法正确的是(

)A．金属腐蚀的本质是金属原子失去电子而被还原B．金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行C．金属的化学腐蚀实质是M－ne－===Mn＋，电子直接转移给氧化剂D．在潮湿环境中，金属的化学腐蚀一定是析氢腐蚀√C

[A.金属腐蚀的本质是金属原子失去电子而被氧化的过程，A错误；B.金属的化学腐蚀在酸性或碱性环境中均有可能进行，如金属铝的化学腐蚀在碱性条件下进行，B错误；C.金属的化学腐蚀实质是金属原子失去电子变为金属阳离子，可表示为M－ne－===Mn＋，电子由金属原子直接转移给氧化剂，C正确；D.在潮湿环境中，金属的化学腐蚀主要以吸氧腐蚀为主，D错误。]3．铜板上铁铆钉若较长时间地浸泡在海水中会生锈，其腐蚀原理如图所示。下列有关此过程的说法不正确的是(

)√A．正极上的主要电极反应式为2H2O＋O2＋4e－===4OH－B．此过程中铜并未被腐蚀C．此过程中会有微小电流从Fe流向CuD．此过程中还涉及反应：4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3C

[此过程涉及的原电池负极为Fe，正极为Cu，电流从正极Cu流向负极Fe，C错误。]知识点二金属的防护1．改变金属材料的组成在金属中添加其他金属或非金属可以制成性能优异的合金。例如，把铬、镍等加入普通钢中制成不锈钢产品。2．在金属表面覆盖保护层在金属表面覆盖致密的保护层，将金属制品与周围物质隔开。(1)在钢铁制品的表面喷涂矿物性油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等。(2)用电镀等方法在钢铁表面镀上一层金属，如锌、锡、铬、镍等金属。(3)工业上常利用一些溶液的氧化作用，在机器零件、精密仪器等钢铁制品的表面进行发蓝处理(生成一层致密的四氧化三铁薄膜)。(4)利用阳极氧化处理铝制品的表面，使之形成致密的氧化膜而钝化。(5)采用离子注入、表面渗镀等方式在金属表面可以形成稳定的钝化膜。3．电化学保护法(1)牺牲阳极法①原理：原电池原理，被保护的金属作______，活泼性更强的金属作______。②应用：锅炉内壁、船舶外壳、钢铁闸门安装镁合金或锌块。正极负极[实验探究一]如图装置反应一段时间后，用胶头滴管从Fe电极区域取少量溶液于试管中，再向试管中滴入2滴____色_________________(铁氰化钾)溶液，观察实验现象。黄K3[Fe(CN)6]已知Fe2+与K3[Fe(CN)6]溶液反应生成带有特征蓝色的KFe[Fe(CN)6]沉淀。实验装置电流表负极区正极区现象指针______Zn溶解有______产生，试管中____蓝色沉淀生成有关反应—__________________________________________结论溶液中不含Fe2+，铁作正极未被腐蚀偏转气泡无Zn－2e－===Zn2+2H＋＋2e－===H2↑[实验探究二]在两个培养皿中分别放入含有NaCl的琼脂溶液，并滴入5～6滴酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液，混合均匀，取两个2～3cm长的铁钉，用砂纸擦光，将裹有锌皮的铁钉放入a，缠有铜丝的铁钉放入b。实验装置ab现象铁钉周围______铁钉周围生成__________，铜丝周围______结论铁作负极时易被腐蚀，铁作正极时未被腐蚀变红蓝色沉淀变红(2)外加电流法原理：电解池原理，被保护的金属作为______，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。阴极负极[教材·思考与讨论]牺牲阳极法和外加电流法都要采用辅助阳极，将被保护的金属作为阴极。依据原电池原理保护金属的原理为形成原电池时，被保护金属作正极(阴极)，不反应受到保护；活泼金属作负极(阳极)，发生反应受到腐蚀，负极(阳极)要定期予以更换。依据电解原理保护金属的原理为将被保护的金属与另一附加电极作为电解池的两个电极，使被保护金属作阴极，在外加直流电源的作用下使阴极得到保护。1．利用如图装置可以模拟铁的电化学防护。判断下列说法的正误：(1)若X为锌棒，开关K置于M处，可减缓铁的腐蚀。 (

)(2)若X为锌棒，开关K置于M处，铁极发生氧化反应。 (

)(3)若X为碳棒，开关K置于N处，可减缓铁的腐蚀。 (

)(4)若X为碳棒，开关K置于N处，X极发生氧化反应。 (

)[解析]

若X为锌棒，开关K置于M处时，锌作负极，铁作正极被保护，(1)正确、(2)错误；若X为碳棒，开关K置于N处，铁连接电源负极作阴极被保护，X连接电源正极作阳极被氧化，(3)(4)正确。√×√√2．四块相同的锌片分别放置在下列四个装置中(烧杯中均盛有0.1mol·L-1

NaCl溶液)，则锌片腐蚀快慢的顺序为_____________。A

BC

DC＞A＞B＞D[解析]

金属腐蚀快慢顺序是电解池阳极＞原电池负极＞化学腐蚀＞原电池正极＞电解池阴极，A中锌发生化学腐蚀，B中锌作正极被保护，C中锌作负极加速被腐蚀，D中锌作阴极被保护，所以锌片腐蚀快慢的顺序为C＞A＞B＞D。题后归纳

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)一般来说，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。随堂评估·知能落实1．下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是(

)A．铁锅中残留的水滴内部比边缘更容易生锈B．海船的船底镶嵌锌块，利用了牺牲阳极法保护金属船体C．纯银器长时间暴露在空气中变黑，是因为发生了吸氧腐蚀D．保暖贴在发热过程中主要发生了化学腐蚀√243题号15B

[A.水滴内部比边缘溶氧量少，不易发生吸氧腐蚀，不容易生锈，A错误；B.锌比铁活泼，船底镶嵌锌块，与海水、船构成原电池，锌作负极被消耗，铁作正极被保护，利用的是牺牲阳极法，B正确；C.纯银器长时间暴露在空气中，会与空气中的H2S、O2反应生成黑色的Ag2S，发生的是化学腐蚀，C错误；D.保暖贴在发热过程中主要发生了电化学腐蚀——吸氧腐蚀，D错误。]243题号152．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正确的是(

)√243题号15A．④>②>③>① B．②>①>③>④C．④>②>①>③ D．③>②>④>①C

[①中铁发生吸氧腐蚀，腐蚀速率较慢；②中Sn、Fe和海水构成原电池，Fe为负极加速腐蚀，腐蚀速率大于①；③Zn、Fe、海水构成原电池，Fe为正极被保护，腐蚀速率小于①；④中Fe为电解池阳极，腐蚀速率增大且腐蚀速率比原电池的负极更大，因此铁被腐蚀由快到慢的顺序是④>②>①>③。]243题号15

√243题号15

B

[A.铁元素化合价升高，则铁片发生氧化反应而被腐蚀，故A错误；B.铁片腐蚀过程中铁失去电子变为亚铁离子，在负极发生反应，则负极发生的电极反应：Fe－2e－===Fe2+，故B正确；C.铁片里的铁和碳与食盐水形成了无数微小原电池，该环境是中性环境，发生了吸氧腐蚀，故C错误；D.防止铁片腐蚀的一种方法是将铁片接到电源负极，该方法为外加电流法，故D错误。]243题号154．结合如图装置判断，下列叙述正确的是(

)243题号15A．若X为NaCl，K与M相连时，石墨电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑B．若X溶液为稀硫酸，K与M相连时，Fe作负极受到保护C．若X溶液为稀硫酸，K与N相连时，溶液中H＋向Fe电极移动D．若X为NaCl，K与N相连时，Fe电极上会有灰绿色沉淀生成，最终变为红褐色√C

[A.若X为NaCl，K与M相连时，铁为负极，石墨为正极，发生吸氧腐蚀，石墨电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故A错误；B.若X溶液为稀硫酸，K与M相连时，铁为负极，石墨为正极，铁发生氧化反应，被腐蚀，故B错误；C.若X溶液为稀硫酸，K与N相连时，锌为负极，铁为正极，溶液中H＋向Fe电极移动，故C正确；D.若X为NaCl，K与N相连时，锌发生失电子反应，作负极，铁为正极，溶液中没有Fe2+生成，最终不会生成红褐色氢氧化铁，故D错误。]243题号155．钢铁在自然界中的腐蚀比较普遍。(1)远洋轮船的钢铁船体在海水中易发生电化学腐蚀中的________腐蚀。为防止这种腐蚀，通常把船体与浸在海水里的Zn块相连，或与直流电源的________(填“正”或“负”)极相连。243题号1