《金属的电化学腐蚀与防护》-导学案

1、第4节金属的电化学腐蚀与防护1.了解金属腐蚀的种类,能解释金属发生电化学腐蚀的原因;认识金属腐蚀的危害,知道防止金属腐蚀的方法。2.通过科学探究,培养动手操作能力和根据所学知识解决实际问题的能力。3.通过了解金属发生腐蚀的原因及现代的防腐措施,感受化学对人类生产和生活的影响。1.金属腐蚀的概念金属腐蚀是指金属与周围的气体或液体物质发生氧化还原反应而引起损耗的现象。2.金属腐蚀的分类(1)化学腐蚀:金属与接触到的干燥气体(如O2、Cl2等)或非电解质液体等直接发生化学反应而引起的腐蚀。(2)电化学腐蚀:概念:不纯的金属与电解质溶液接触时,会发生原电池反应,比较活泼的金属失去电子而被氧化的腐蚀过程

2、叫作电化学腐蚀。分类:根据腐蚀过程中电解质溶液的不同,又可分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀两种。3.钢铁的析氢腐蚀(1)条件:钢铁表面的电解质溶液的薄膜呈酸性。(2)电极反应:负极:Fe-2e- Fe2+,发生氧化反应;正极:2H+2e- H2,发生还原反应;总反应:Fe+2H+ Fe2+ H2。4.钢铁的吸氧腐蚀(1)条件:钢铁表面的吸附水膜酸性很弱或呈中性。(2)电极反应:负极:2Fe-4e-2Fe2+,发生氧化反应;正极:O2+2H2O+4e-4OH-,发生还原反应;总反应:2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2。(3)铁锈的形成:Fe(OH)2继续与氧气反应,化学方程式:4Fe(OH)2+2H2

3、O+O24Fe(OH)3。生成的Fe(OH)3脱去一部分水,从而生成铁锈(Fe2O3xH2O)。5.金属的防护(1)牺牲阳极的阴极保护法:利用原电池原理,让被保护的金属作为正极,用更活泼的金属作为负极,负极金属不断遭受腐蚀被消耗,被保护的金属避免了腐蚀。(2)外加电流的阴极保护法:让被保护金属与外加直流电源的负极相连,让其成为阴极,另一惰性电极作阳极,让两者都处在电解质溶液中。通电后,电子被强制流向被保护的金属,抑制被保护金属失去电子,从而起到保护作用。(3)在金属表面覆盖保护层:可以采用喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法使金属与空气、水等物质隔离,以防止金属腐蚀。1.电镀、油漆、搪瓷

4、、刷油这些防腐措施有什么共同点?2.纯铁与生铁哪一个在空气中更容易被腐蚀?3.为什么电化学腐蚀是钢铁腐蚀的主要原因?4.为了保护铁制海轮的外壳,不让其受到腐蚀,可在其表面装上哪些金属?探究1:金属的电化学腐蚀下图装置中,U形管内为红墨水,a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液,各加入生铁块,放置一段时间。(1)我们可以发现a、b中的生铁块都发生了腐蚀,红墨水柱两边的液面变为左右(填“低”或“高”),从而我们得出a试管中发生了腐蚀,b试管中发生了腐蚀。在腐蚀中作原电池的负极,作原电池的正极。(2)写出下列电极反应式:a试管中负极反应式为,总反应式为;b试管中正极反应式为,总反应式为。1.与铜质水

5、龙头连接处的钢质水管易生锈,为什么?2.你认为在硫酸厂附近的金属发生的主要是哪一类腐蚀?探究2:金属腐蚀的防护某科研人员发现劣质不锈钢在酸中腐蚀缓慢,但在某些盐溶液中腐蚀现象明显。提供的药品:Cl2、浓H2SO4、NaOH溶液、CuO、Cu、FeCl2、Fe、Zn、ZnCl2、Ag、AgNO3(1)请从上面提供的药品中选择两种(水可任选),设计最佳实验,验证上述结论需选择的药品:;有关反应的化学方程式:;劣质不锈钢腐蚀的实验现象:。(2)某化学兴趣小组讨论在劣质不锈钢上电镀一层金属防止生锈,实验室有下列金属可供电镀:铁、铜、锌、银。你选择的金属是(填金属),你选择的理由是。要想电镀你选择的金属

6、,请再选择合适的药品完成电镀:。1.镀锌铁和镀锡铁均是在铁片表面覆盖了保护层,当保护层损坏时,哪类铁腐蚀速率较快?2.在同一电解质溶液中,对于电解原理引起的腐蚀(金属作电解池的阳极)、原电池原理引起的腐蚀(金属作原电池的负极)、化学腐蚀、有防护措施的腐蚀,这些腐蚀的快慢先后顺序是怎样的?1.下列变化属于金属的化学腐蚀的是()。A.运送浓硫酸的铝罐口生成白色固体B.暖气片生锈C.酸雨过后从楼顶流下的雨水发黄D.自行车车锁经雨淋后打不开2.下列关于金属腐蚀的叙述中不正确的是()。A.金属被腐蚀的本质是M-ne-Mn+(M表示金属)而被氧化B.金属发生电化学腐蚀一定是在酸性环境中C.铜制品上的铝质铆

7、钉,在潮湿的空气中易被腐蚀D.金属发生电化学腐蚀时是较活泼的金属作负极先被腐蚀3.下列现象中与电化学腐蚀无关的是()。A.黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿B.生铁比软铁(几乎是纯铁)容易生锈C.铁质器件附着铜质配件,在接触处易生铁锈D.银质奖牌久置后表面变暗4.钢铁很容易生锈而被腐蚀,每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁产量的四分之一。(1)钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀,该腐蚀过程中的电极反应为、。(2)为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率,可以采用图甲所示的方案,其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用(填字母)。A.铜B.钠C.锌D.石墨(3)图乙所示的方案也可以降低铁闸门的腐蚀速率,其中铁闸门应

8、该连接在直流电源的极。(4)图丙中哪种金属被腐蚀:。金属的腐蚀与防护-金属的腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀_腐蚀_腐蚀金属的防护形成_层改善_防止形成_电化学保护法_的阴极保护法_的阴极保护法。 答案知识体系梳理气体液体氧化还原直接不纯电解质溶液原电池析氢吸氧酸Fe-2e- Fe2+氧化2H+2e- H2还原Fe+2H+ Fe2+ H2很弱中性2Fe-4e-2Fe2+氧化O2+2H2O+4e- 4OH-还原2Fe+O2+2H2O 2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3正极负极负极阴阳电解质油漆电镀空气水基础学习交流1.使金属与空气隔离。2.生铁更易被腐蚀,因为生铁中含有杂质碳

9、,铁与碳、潮湿的空气构成原电池,发生电化学腐蚀。3.电化学腐蚀速率远大于化学腐蚀,而且钢铁与直接能发生化学腐蚀的物质(如酸碱等)接触较少,与潮湿的空气接触非常普遍,所以钢铁主要发生电化学腐蚀。4.可装上镁合金、锌块等比铁活泼的金属。重点难点探究探究1:互动探究(1)高;低;吸氧;析氢;铁;碳(2)Fe-2e- Fe2+;2Fe+2H2O+O2 2Fe(OH)2;2H+2e-H2;Fe+2H+Fe2+H2【解析】a试管中:生铁中的碳、铁作两极,食盐水作电解质溶液构成原电池,发生吸氧腐蚀,吸收氧气,气体压强减小;b试管中:生铁中的碳、铁作两极,氯化铵溶液作电解质溶液也构成原电池,发生析氢腐蚀,析出

10、氢气,气体压强增大,U形管中液面左边升高,右边降低。无论是吸氧腐蚀还是析氢腐蚀,铁均作负极,Fe-2e-Fe2+,碳作正极。探究拓展1.铁与铜及空气中的水蒸气构成原电池,形成电化学腐蚀,腐蚀速率加快,铁作负极,易失电子,所以易生锈。2.析氢腐蚀;硫酸厂附近空气中的二氧化硫的含量较高,导致金属接触到的溶液酸性较强,所以易发生析氢腐蚀。探究2:互动探究(1)浓H2SO4、CuO、H2O;CuO+H2SO4CuSO4+H2O、CuSO4+FeFeSO4+Cu;不锈钢表面有红色物质生成(2)锌;铁易生锈不宜电镀铁,铜、银不如铁活泼,镀层破坏后铁腐蚀更快,锌比铁活泼,镀层破坏后铁被保护因而更耐腐蚀,所以

11、选择镀锌;Zn、ZnCl2【解析】(1)验证劣质不锈钢在某些盐溶液中腐蚀,从提供的药品看盐应是CuSO4,从环保角度考虑,制备CuSO4可用浓H2SO4、CuO,劣质不锈钢可置换出CuSO4中的Cu。(2)铁易生锈不宜电镀铁,铜、银不如铁活泼,镀层破坏后铁腐蚀更快,锌比铁活泼,镀层破坏后铁被保护因而更耐腐蚀,所以选择镀锌,用Zn作阳极、ZnCl2作电解质溶液。探究拓展1.镀锡铁。2.在同一电解质溶液中:电解原理引起的腐蚀(金属作电解池的阳极)原电池原理引起的腐蚀(金属作原电池的负极)化学腐蚀有防护措施的腐蚀。基础智能检测1.A2.B【解析】金属的电化学腐蚀也可以在中性或碱性环境下进行;Cu、Al在潮湿的空气中会构成原电池,铝易被腐蚀。3.D4.(1)负极:Fe-2e-Fe2+;