1-3金属的腐蚀与防护(教案)

1.3金属的腐蚀与防护一、核心素养发展目标1.了解金属腐蚀的原因，能结合生活及实验探究理解电化学腐蚀的原理，正确书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式。2.掌握金属防护的方法，能够利用电化学知识进行金属的防护。二、教学重难点重点：1.电化学腐蚀的原理；2.书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式。难点：书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式。三、教学方法探究法、总结归纳法、分组讨论法等四、教学过程【导入】金属腐蚀的秘密视频【讲解】金属腐蚀是指金属或合金与周围环境中的物质发生化学反应而腐蚀损耗的现象。实质：金属原子失电子被氧化，表示为：M-ne-=Mn+影响：金属被腐蚀后，在外形、色泽以及机械性能等方面都将发生变化，会使机器设备、仪器、仪表的精密度和灵敏度降低，影响使用以致报废。【展示】化学腐蚀和电化学腐蚀图片【问】请比较下列现象的异同【生】相同点：铁均被腐蚀。不同点：第一个装置中，铁和酸直接反应放氢气。第二个装置中，Fe-C形成原电池，Fe做负极被腐蚀。化学腐蚀和电化学腐蚀金属腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀定义金属与接触到的物质直接反应不纯的金属在潮湿的空气或电解质溶液中发生原电池反应现象金属被腐蚀较活泼金属被腐蚀区别无电流产生有微弱电流产生实质与联系(1)实质：都是金属原子失去电子被氧化而损耗；(2)化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍钢铁的电化学腐蚀类别项目析氢腐蚀吸氧腐蚀图形描述条件水膜酸性较强水膜酸性较弱或呈中性负极Fe－2e－=Fe2＋正极2H＋＋2e－=H2↑O2＋4e－＋2H2O=4OH－总反应Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)2后续反应最终生成铁锈(主要成分为Fe2O3·xH2O)，反应如下：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3，2Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O联系通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍【讲解】注意：金属活动性顺序表中氢前面的金属，在酸性较强的电解质溶液中发生析氢腐蚀，在中性或酸性较弱的电解质溶液中发生吸氧腐蚀；金属活动性顺序在氢后面的金属只可能发生吸氧腐蚀。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＋。【强化巩固】将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是()A．铁被氧化的电极反应式为Fe－3e－==Fe3＋B．铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能C．活性炭的存在会加速铁的腐蚀D．以水代替NaCl溶液，铁不能发生吸氧腐蚀【生】C【讲解】金属的防护原理金属防护就是防止金属的腐蚀，要解决的主要问题是使金属不被氧化，应从金属腐蚀的化学反应原理、腐蚀的类型等方面来确定金属防护的具体方法。金属的防护主要从金属、与金属接触的物质及两者反应的条件等方面来考虑。1、改变金属材料的组成在金属中添加其他金属或非金属制成性能优异的合金。如普通钢加入镍、铬制成不锈钢，钛合金不仅具有优异的抗腐蚀性能且具有良好的生物相容性。2、在金属表面覆盖保护层在金属表面覆盖致密的保护层，从而使金属制品与周围物质(外界空气、水、电解质溶液等)隔离，这是一种被普遍采用的防护方法。①非金属保护层：如喷油漆、涂油脂。②金属保护层：如铁制品上镀铜、锌等。3、电化学防护法金属在发生电化学腐蚀时，总是作为原电池负极(阳极)的金属被腐蚀，作为正极(阴极)的金属不被腐蚀，如果能使被保护的金属成为阴极，就不易被腐蚀。A、牺牲阳极的阴极保护法原电池原理活泼性强的金属做负极，被保护金属做正极。更活泼的金属（如镁、锌等）作阳极（负极），在不断被腐蚀后定期更换，而作为阴极（正极）的金属就不易被腐蚀而得到保护。此法常用于保护海轮外壳及石油管道等B、外加电流的阴极保护法电解池原理被保护的金属与外接电源负极相连做阴极。通电后，电子流向被保护的钢铁设备，在钢铁表面积累了大量的负电荷，从而抑制钢铁失去电子，阻止钢铁被腐蚀。此主要用于防止土壤、海水及河水中金属设备的腐蚀。【讲解】不同条件下金属腐蚀快慢的判断方法1、解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞防腐措施的腐蚀即：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、对同一种金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液＞弱电解质溶液＞非电解质溶液3、活泼性不同的两金属，活泼性差别越大，腐蚀越快。4、对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。【强化巩固】如图所示，各烧杯中均盛有海水，铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序为()A．②①③④⑤⑥ B．⑤④③①②⑥C．⑤④②①③⑥ D．⑤③②④①⑥【课堂小结】师生共同完成。金属腐蚀，电化学腐蚀及相关电极反应式二、金属防护方法及两种阴极保护法【课堂练习】1、1．钢铁的防护有多种方法，下列对于图中的方法描述错误的是()A．a、b以导线连接，辅助电极发生氧化反应B．a、b以导线连接或以电源连接，辅助电极的材料可能都含有ZnC．a、b分别连接直流电源，通电后外电路电子被强制从辅助电极流向钢铁闸门D．a、b分别连接直流电源的负极、正极，该方法是牺牲阳极法答案：D2、炒过菜的铁锅未及时洗净(残液中含NaCl)，不久便会因