2019_2020年高中化學(xué)專題1第3單元金屬的腐蝕與防護(hù)教案蘇教版選修4.docx

第三單元金屬的腐蝕與防護(hù)目標(biāo)與素養(yǎng)：1.了解金屬腐蝕及其危害。(科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任)2.了解金屬電化學(xué)腐蝕的原因及反應(yīng)原理。(宏觀辨識與微觀探析)3.了解金屬防護(hù)方法，特別是金屬的電化學(xué)防護(hù)。(宏觀辨識與微觀探析)一、金屬的電化學(xué)腐蝕1金屬的腐蝕(1)金屬的腐蝕是指金屬或合金與周圍環(huán)境中的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而腐蝕損耗的現(xiàn)象。(2)金屬腐蝕的實質(zhì)：金屬原子失去電子被氧化的過程，用反應(yīng)方程式表示(M代表金屬元素)為：Mne=Mn。(3)金屬腐蝕的類型化學(xué)腐蝕：指金屬與其他物質(zhì)直接接觸發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起的腐蝕。腐蝕過程中無電流產(chǎn)生。電化學(xué)腐蝕：指不純的金屬或合金發(fā)生原電池反應(yīng)，使較活潑的金屬失去電子被氧化而引起的腐蝕。2金屬的電化學(xué)腐蝕(1)吸氧腐蝕：鋼鐵表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性時，氧氣參加電極反應(yīng)，發(fā)生吸氧腐蝕。(2)析氫腐蝕：金屬表面的電解質(zhì)溶液酸性較強(qiáng)，腐蝕過程中不斷有H2放出。微點撥：化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的本質(zhì)區(qū)別在于是否發(fā)生原電池反應(yīng)。在電化學(xué)腐蝕中，只有在金屬活動性順序中位于氫前面的金屬才可能發(fā)生析氫腐蝕，而位于氫之后的金屬只能發(fā)生吸氧腐蝕。二、金屬的電化學(xué)防護(hù)1本質(zhì)：阻止金屬發(fā)生氧化反應(yīng)。2方法(1)改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如制成合金等。(2)加防護(hù)層，如在金屬表面涂油或油漆、覆蓋塑料、鍍不活潑金屬等。(3)電化學(xué)防護(hù)方法犧牲陽極的陰極保護(hù)法外加電流的陰極保護(hù)法原理原電池原理電解原理被保護(hù)金屬作正極作陰極構(gòu)成被保護(hù)金屬、比被保護(hù)金屬活潑的金屬等被保護(hù)金屬、惰性電極及直流電源等優(yōu)、缺點無需外加電源，但需要定期更換被腐蝕的金屬無需更換電極，但消耗電能示意圖聯(lián)系被保護(hù)的金屬都因為電子的流入而免遭腐蝕1判斷正誤(正確的打“”，錯誤的打“”)。(1)金屬的腐蝕分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。()(2)因為CO2普遍存在，所以鋼鐵的腐蝕以析氫腐蝕為主。()(3)在金屬表面覆蓋保護(hù)層，若保護(hù)層破損后，就完全失去了對金屬的保護(hù)作用。()(4)鋼鐵水閘可用犧牲陽極或外加電流的陰極保護(hù)法防止其腐蝕。()答案：(1)(2)(3)(4)2鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕時，負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)是()A2H2e=H2B2H2OO24e=4OHCFe2e=Fe2D4OH4e=2H2OO2C鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕時，負(fù)極上發(fā)生的電極反應(yīng)是Fe2e=Fe2；正極上發(fā)生吸氧腐蝕的電極反應(yīng)是2H2OO24e=4OH，析氫腐蝕的電極反應(yīng)是2H2e=H2。3如右圖所示，水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天后觀察：(1)鐵釘在逐漸生銹，則鐵釘?shù)母g屬于_腐蝕(填“化學(xué)”或“電化學(xué)”)。(2)若試管內(nèi)液面上升，則原溶液呈_性，發(fā)生_腐蝕，電極反應(yīng)式：負(fù)極：_；正極：_。(3)若試管內(nèi)液面下降，則原溶液呈_性，發(fā)生_腐蝕，電極反應(yīng)式：負(fù)極：_；正極：_。解析：根據(jù)原電池的構(gòu)成條件：有兩種不同的材料(Fe為負(fù)極，碳為正極)，有電解質(zhì)溶液，形成閉合回路，可知鐵釘?shù)母g屬于電化學(xué)腐蝕。根據(jù)金屬腐蝕的條件原理及結(jié)果可知：試管內(nèi)液面上升，說明是試管內(nèi)壓強(qiáng)減小，試管內(nèi)氣體被吸收所致，是鐵釘吸氧腐蝕的結(jié)果，據(jù)此寫出電極反應(yīng)式；試管內(nèi)液面下降，說明是試管內(nèi)氣體壓強(qiáng)變大，試管內(nèi)產(chǎn)生了新氣體所致，是鐵釘析氫腐蝕的結(jié)果，據(jù)此寫出電極反應(yīng)式。答案：(1)電化學(xué)(2)弱酸性或中吸氧2Fe4e=2Fe2O24e2H2O=4OH(3)較強(qiáng)的酸析氫Fe2e=Fe22H2e=H2金屬腐蝕快慢的比較1影響金屬腐蝕的因素影響金屬腐蝕的因素包括金屬的本性、純度和介質(zhì)三個方面：(1)就金屬本性來說，金屬越活潑，就越容易失去電子而被腐蝕。(2)同一金屬越純，越難腐蝕。如純鐵即使在潮濕空氣中反應(yīng)也會很慢，而含雜質(zhì)的生鐵在潮濕的空氣中會很快生銹而被腐蝕。(3)介質(zhì)對金屬腐蝕的影響也很大，如果金屬在潮濕的空氣中，接觸腐蝕性氣體或電解質(zhì)溶液，都容易被腐蝕。2不同條件下金屬腐蝕快慢的判斷條件快慢順序腐蝕類型不同電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕化學(xué)腐蝕有防護(hù)措施的腐蝕(原電池原理的防護(hù)電解原理的防護(hù))同種金屬強(qiáng)電解質(zhì)溶液弱電解質(zhì)溶液非電解質(zhì)溶液活潑性不同的兩金屬活潑性差別越大，活潑性強(qiáng)的金屬腐蝕越快同種電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液濃度越大，腐蝕越快【例】相同材料的鐵在圖中的四種情況下最不易被腐蝕的是()C在A中，食醋提供電解質(zhì)溶液環(huán)境，鐵勺和銅盆是相互接觸的兩個金屬電極，形成原電池，鐵是活潑金屬作負(fù)極；在B中，食鹽水提供電解質(zhì)溶液環(huán)境，炒鍋和鐵鏟都是鐵碳合金，符合原電池形成的條件，鐵是活潑金屬作負(fù)極，碳作正極；在C中，銅鍍層將鐵球覆蓋，使鐵被保護(hù)，所以鐵不易被腐蝕；在D中，酸雨提供電解質(zhì)溶液環(huán)境，易形成原電池發(fā)生電化學(xué)腐蝕。如圖所示，各燒杯中盛有海水，鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序為()ABCDC根據(jù)圖知，裝置是原電池，在中，金屬鐵作負(fù)極，中金屬鐵作正極。由于作負(fù)極的腐蝕速率快，并且兩個電極金屬活潑性相差越大，負(fù)極金屬腐蝕速率越快，正極被保護(hù)，并且原電池原理引起的腐蝕化學(xué)腐蝕，所以，裝置是電解池，中金屬鐵為陽極，中金屬鐵為陰極，陽極金屬被腐蝕速率快，陰極被保護(hù)，即，根據(jù)電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕化學(xué)腐蝕有防護(hù)措施的腐蝕，并且原電池的正極金屬腐蝕速率大于電解池的陰極金屬腐蝕速率，即，故答案選C。1下列說法正確的是()A鋼鐵因含雜質(zhì)而容易發(fā)生電化學(xué)腐蝕，所以合金都不耐腐蝕B原電池反應(yīng)是導(dǎo)致金屬腐蝕的主要原因，故不能用來減緩金屬的腐蝕C鋼鐵電化學(xué)腐蝕的兩種類型主要區(qū)別在于水膜的pH不同，引起的負(fù)極反應(yīng)不同D無論哪種類型的腐蝕，其實質(zhì)都是金屬被氧化D有些合金耐腐蝕性較好，如不銹鋼等，A項錯誤；犧牲陽極的陰極保護(hù)法就是利用原電池反應(yīng)原理，B項錯誤；鋼鐵電化學(xué)腐蝕的兩種類型主要區(qū)別在于水膜的pH不同，引起的正極反應(yīng)不同，C項錯誤；金屬腐蝕的實質(zhì)就是金屬被氧化，D項正確。2銅制品上的鋁質(zhì)鉚釘，在潮濕的空氣中易腐蝕的主要原因可描述為()A形成原電池，鋁作負(fù)極B形成原電池，銅作負(fù)極C形成原電池時，電流由鋁流向銅D鋁質(zhì)鉚釘發(fā)生了化學(xué)腐蝕A電化學(xué)腐蝕與化學(xué)腐蝕的本質(zhì)區(qū)別在于是否發(fā)生原電池反應(yīng)，金屬鋁發(fā)生的是電化學(xué)腐蝕，鋁比銅活潑，故金屬鋁是負(fù)極；電流的流動方向與電子的流動方向恰好相反，應(yīng)是由銅流向鋁。3為探究鋼鐵的吸氧腐蝕原理，設(shè)計了如圖所示的裝置，下列有關(guān)說法中錯誤的是()A正極的電極反應(yīng)方程式為O22H2O4e=4OHB將石墨電極改成Mg電極，難以觀察到鋼鐵銹生成C若向自來水中加入少量NaCl(s)，可較快地看到鋼鐵銹D斷開連接石墨和鋼鐵的導(dǎo)線，鋼鐵便不會生銹D吸氧腐蝕的正極反應(yīng)為O24e2H2O=4OH，A正確；若把石墨改為Mg電極，此時Mg作負(fù)極，鋼鐵較難失電子，難以觀察到鋼鐵銹生成，B正確；若向自來水中加入少量NaCl(s)，溶液中離子濃度增大，腐蝕變快，C正確；若斷開導(dǎo)線連接，因鋼鐵中含有碳，仍會發(fā)生腐蝕，D錯誤。4下列金屬防腐的措施中，使用外加電流的陰極保護(hù)法的是()A水中的鋼閘門連接電源的負(fù)極B金屬護(hù)欄表面涂漆C汽車底盤噴涂高分子膜D地下鋼管連接鎂塊AA.水中的鋼閘門連接電源的負(fù)極，即使用了外加電流，正確；B.金屬護(hù)欄表面涂漆，是一種使用外加涂層而使金屬隔絕空氣和水分的保護(hù)方法；C.汽車底盤噴涂高分子膜，也是一種使用外加涂層而使金屬隔絕空氣和水分的保護(hù)方法；D.地下鋼管連接鎂塊，是犧牲陽極的陰極保護(hù)法。5鋼鐵是目前應(yīng)用最廣泛的金屬材料，了解鋼鐵腐蝕的原因與防護(hù)方法具有重要意義，對鋼鐵制品進(jìn)行抗腐蝕處理，可適當(dāng)延長其使用壽命。(1)抗腐蝕處理前，生產(chǎn)中常用鹽酸來除鐵銹?，F(xiàn)將一表面生銹的鐵件放入鹽酸中，當(dāng)鐵銹除盡后，溶液中發(fā)生的化合反應(yīng)的化學(xué)方程式為：_。(2)利用如圖裝置，可以模擬鐵的電化學(xué)防護(hù)。若X為碳棒，為減緩鐵件的腐蝕，開關(guān)K應(yīng)置于_處。若X為鋅，開關(guān)K置于M處，該電化學(xué)防護(hù)法稱為_。