高中化學(xué)《金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)》教學(xué)案7 新人教版選修4

1、高中化學(xué)金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)教學(xué)案7 新人教版選修4課題：金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù) 知識與技能：1、了解金屬腐蝕的種類，探究金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因 2、掌握化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的區(qū)別。3、認(rèn)識金屬腐蝕的危害及防腐措施，感受化學(xué)對人類生產(chǎn)和生活的影響。過程與方法：通過學(xué)習(xí)增強(qiáng)保護(hù)環(huán)境的意識，節(jié)約意識。教學(xué)重難點(diǎn)：吸氧腐蝕、析氫腐蝕的原理教學(xué)過程：指導(dǎo)閱讀：閱讀教材P84的第一、二段內(nèi)容，體會金屬的腐蝕的危害。引入課題： “金屬的腐蝕與防護(hù)”始終是一個世界性的異常棘手的科技難題。 在發(fā)達(dá)國家每年由于金屬腐蝕造成的直接經(jīng)濟(jì)損失約占全年國民生產(chǎn)總值的2%4%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過各種自然災(zāi)害造成損失的總和，面對

2、這樣驚人的數(shù)據(jù)和金屬腐蝕危害事實，大家有沒有想過，鐵怎么會被腐蝕？怎樣防腐？本節(jié)課我們來學(xué)習(xí)有關(guān)金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)的知識。板 書：第四節(jié) 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)指導(dǎo)閱讀：引導(dǎo)學(xué)生閱讀P8485金屬的電化學(xué)腐蝕內(nèi)容，回答下列問題。 1、什么是金屬腐蝕？其本質(zhì)是什么?2、金屬腐蝕有哪些種類？化學(xué)腐蝕和哪些因素有關(guān)？3、什么是電化學(xué)腐蝕？歸納整理： 一、金屬的電化學(xué)腐蝕（一）、金屬腐蝕：1、定義：是指金屬或合金跟接觸的氣體或液體發(fā)生氧化還原反應(yīng)而腐蝕損耗的過程。2、本質(zhì)：M ne- Mn+（氧化反應(yīng)）3、類型：化學(xué)腐蝕直接反應(yīng) 電化學(xué)腐蝕原電池反應(yīng) （二）、化學(xué)腐蝕1、定義： 金屬與接觸到的干燥

3、氣體（如 、 、 等）或非電解質(zhì)液體（如 ）等直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。如：鋼管被原油中的 腐蝕，2、影響因素：與接觸物質(zhì)的氧化性有關(guān)和溫度越高，化學(xué)腐蝕越 。（三）、電化學(xué)腐蝕：1、定義：不純的金屬跟電解質(zhì)溶液接觸時。會發(fā)生 反應(yīng) 的金屬失去電子而被 。如 在潮濕的空氣中生銹。過 渡： 鋼鐵及其制品通常為含碳的鐵合金，若在潮濕的環(huán)境里或濕度較大的環(huán)境里長期放置，常易生銹變紅，是什么原因？下面我們就來討論鋼鐵在潮濕的空氣中生銹的原因？實驗探究：P85將經(jīng)過酸洗除銹的鐵釘，用飽和食鹽水浸泡一下，放入下圖具支試管中，觀察導(dǎo)管中水柱變化，并思考引起變化的原因？吸氧腐蝕 板 書：2、類型： 、吸氧

4、腐蝕：中性或酸性很弱或堿性條件下，易發(fā)生 腐蝕。負(fù)極：2Fe - 4e- = 2Fe2+ 正極：O2 + 2H2O + 4e-= 4OH- 電池反應(yīng)：2Fe+ O2 +2 H2O =2Fe(OH)2進(jìn)一步反應(yīng)：4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O = 4 Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O+(3-x) H2O、析氫腐蝕：當(dāng)鋼鐵處于酸性環(huán)境中 負(fù)極：Fe - 2e- = Fe2+ 正極：2H+ + 2e- =H2 電池反應(yīng)：Fe + 2H+ =Fe2+ + H2、析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較析氫腐蝕吸氧腐蝕條 件水膜呈水膜呈電極反應(yīng)負(fù)極（Fe極）正極（C極）總反應(yīng)聯(lián)系3

5、、化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的比較：電化腐蝕化學(xué)腐蝕條件不純金屬或合金與 接觸與 直接接觸有無電流有微弱電流產(chǎn)生無電流產(chǎn)生本質(zhì)較活潑的金屬被氧化金屬被氧化聯(lián)系兩種腐蝕往往 發(fā)生，但 腐蝕更普遍，速度快，危害更重。典型例題：例1、如圖, 水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天觀察：、若液面上升，則溶液呈 性，發(fā)生 腐蝕，電極反應(yīng)式為：負(fù)極： 正極： 、若液面下降，則溶液呈 性，發(fā)生 腐蝕，電極反應(yīng)式為：負(fù)極： 正極： 例2、鋼鐵在銹蝕過程中，下列5種變化可能發(fā)生的是 （ C. ） 、 Fe由+2價轉(zhuǎn)化為+3價 、O2被還原 、產(chǎn)生H2 、 、Fe(OH)3失水形成Fe2O3·H2O 、雜質(zhì)碳被氧化

6、除去A. B. C. D. 過 渡：請大家根據(jù)鐵生銹的原因，我們可以采取哪些措施防止鐵生銹？板 書：二、金屬的電化學(xué)防護(hù)1、犧牲陽極的陰極保護(hù)法、原理：形成原電池反應(yīng)時，讓被保護(hù)金屬做 極，不反應(yīng)，起到保護(hù)作用；而活潑金屬反應(yīng)受到腐蝕。、裝置圖：科學(xué)探究：驗證犧牲陽極的陰極保護(hù)法 板 書：2、外加電流陰極保護(hù)法：、原理：將被保護(hù)金屬與另一附加電極作為電解池的兩個極，使被保護(hù)的金屬作為 極，在外加直流電的作用下使陰極得到保護(hù)。此法主要用于防止土壤、海水及水中金屬設(shè)備的腐蝕。、裝置圖：輔助陽極過 渡：除此以外還有哪些防護(hù)方法？歸納小結(jié)：3、改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（鋼不銹鋼，在鋼中加入鎳和鉻）。4、覆蓋

7、保護(hù)膜（涂油漆，電鍍，鈍化等）。5、金屬被保護(hù)的效果比較：電解池的陰極保護(hù)得最好 > 原電池的正極 > 一般保護(hù)典型例題：例3、為了防止鋼鐵銹蝕，下列防護(hù)方法中正確的是 （ CD ） A. 在精密機(jī)床的鐵床上安裝銅螺釘B. 在排放海水的鋼鐵閥門上用導(dǎo)線連接一塊石墨，一同浸入海水中C. 在海輪舷上用鐵絲系住鋅板浸在海水里D. 在地下輸油的鑄鐵管上接直流電源的負(fù)極例4、下列事實不能用電化學(xué)理論解釋的是 （ B ）A.輪船水線以下的船殼上裝一定數(shù)量的鋅塊B.鋁片不用特殊方法保存C.純鋅與稀硫酸反應(yīng)時，滴入少量硫酸銅溶液后速率加快D.鍍鋅的鐵比鍍錫的鐵耐用解 析：A選項是通過構(gòu)成ZnFe原

8、電池，在船殼上加Zn塊構(gòu)成原電池負(fù)極，從而保護(hù)船體不被腐蝕。B選項是靠氧化膜保護(hù)鋁。C選項ZnCu2+=CuZn2+，生成的Cu與Zn在溶液中構(gòu)成原電池加快反應(yīng)的速率。D選項中ZnFe原電池Zn為負(fù)極，而FeSn原電池中Fe為負(fù)極，故前者Zn被氧化保護(hù)了鐵。答案：B問題探究：探究一：鍍鋅鐵皮和鍍錫鐵皮哪個更易被腐蝕？為什么？探究二：純鋅和粗鋅哪個更易和酸反應(yīng)？如向酸中再加硫酸銅又會什么現(xiàn)象？板 書：三、影響金屬腐蝕快慢比較典型例題：例5、下列各情況，在其中Fe片腐蝕由快到慢的順序是 52134 結(jié) 論：1、原電池正極、電解池陰極受到保護(hù) 2、在同一電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕的快慢規(guī)律如下：電解原理

9、引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕化學(xué)腐蝕防腐措施的腐蝕變式訓(xùn)練：1、下列裝置中四塊相同的Zn片，放置一段時間后腐蝕速率由慢到快的順序是（4）（2）（1）（3）2、埋在地下的鑄鐵輸油管道，在下列各種情況下被腐蝕的速度最慢的是（ C ） A. 在含鐵元素較多的酸性土壤中 B. 在潮濕疏松透氣的土壤中C. 在干燥致密不透氣的土壤中 D. 含碳粒較多、潮濕透氣的中性土壤中江蘇省五汛中學(xué)高二選修化學(xué)課課練(33) 教師版課題：金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù) 主備人:王洋先 日期:2009-04-291下列敘述中正確的是 （B ） 鋅跟稀硫酸制取氫氣，加入少量硫酸銅溶液能加快反應(yīng)速率 鍍層破壞后，白鐵（鍍鋅的鐵）比

10、馬口鐵（鍍錫的鐵）更易腐蝕 鋼鐵表面常易銹蝕生成 Fe2O3 · H2O A. 都正確 B. C. D. 2、下列事實不能用電化學(xué)原理解釋的是 （ A ） A.常溫條件下，在空氣中鋁不容易被腐蝕 B.鍍鋅鐵片比鍍錫鐵片更耐腐蝕C.用鋅與硫酸制氫氣時，往硫酸中滴少量硫酸銅 D.遠(yuǎn)洋海輪的尾部裝上一定數(shù)量的鋅板3、X、Y、Z、M代表四種金屬，金屬X和Z用導(dǎo)線連接放入稀硫酸中時，X溶解，Z極上有氫氣放出；若電解Y2+離子和Z2+離子共存的溶液時，Y先析出；又知M2+離子的氧化性強(qiáng)于Y2+離子。則這四種金屬的活動性由強(qiáng)到弱的順序為 （ A ） A. X>Z>Y>M B. X

11、>Y>Z>M C. M>Z>X>Y D. X>Z>M>Y4、以下現(xiàn)象與電化學(xué)腐蝕無關(guān)的是 （ D ） A. 黃銅（銅鋅合金）制作的銅鑼不易產(chǎn)生銅綠 B. 生鐵比軟鐵芯（純鐵）容易生銹C. 鐵制器件附有銅制配件，在接觸處易生鐵銹 D. 銀制獎牌久置后表面變暗5、白鐵皮（鍍鋅）發(fā)生析氫腐蝕時，若有0.2mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，下列說法正確的是（AD ）A. 有6.5g鋅被腐蝕 B. 在標(biāo)準(zhǔn)狀況下有22.4L氫氣放出C. 有2.8g鐵被腐蝕 D. 在標(biāo)準(zhǔn)狀況下有2.24L氣體放出6、最近，科學(xué)家冶煉出純度高達(dá)99.999 的鐵，你估計它具有性質(zhì)是 （

12、 AB ） A硬度比生鐵小 B在冷、濃H2SO4中可以鈍化 C在潮濕的空氣中放置比生鐵易生銹 D當(dāng)它與生鐵的粉碎粒度相同時，與4mol/L鹽酸反應(yīng)速率比生鐵大7、近年來，科學(xué)家正在探索利用鋁粉作燃料的可能性，以期鋁能成為一種石油的取代物。假如鋁作為一種普遍使用的新型能源被開發(fā)利用，關(guān)于其有利因素的下列說法，你認(rèn)為哪項是錯誤的 （ C ）A 鋁質(zhì)輕，便于運(yùn)輸、貯存，且安全B 鋁燃燒時放出的熱量大，且燃燒后新產(chǎn)物對環(huán)境的污染容易得到有效的控制C 在地球上，鋁礦資源豐富D 現(xiàn)代電解冶鋁的工業(yè)技術(shù)已為鋁作為新能源奠定了重要基礎(chǔ)8、2009年3月，佳得利集團(tuán)在法國拍賣會上拍賣在火燒圓明園時流失的國寶：銅

13、鑄的牛首、猴首和虎首。普通銅器時間稍久容易出現(xiàn)銅綠，其主要成分：Cu2(OH)2CO3。這三件1760年銅鑄的國寶在240年后看上去仍然熠熠生輝不生銹，下列對其原因的分析，最可能的是 （ D ） A.它們的表面都電鍍上了一層耐腐蝕的黃金 B.環(huán)境污染日趨嚴(yán)重，它們的表面的銅綠被酸雨溶解洗去 C.銅的金屬活動性比氫小，因此不易被氧化 D.它們是含一定比例金、銀、錫、鋅的銅合金9、由于Fe(OH)2極易被氧化，所以實驗室很難用亞鐵鹽溶液與燒堿溶液反應(yīng)制得純凈的Fe(OH)2沉淀。若用下圖所示實驗方法則可制得純凈的Fe(OH)2沉淀，已知兩極材料分別是石墨和鐵。 （1）、a電極材料為 ，其電極反應(yīng)式

14、為 （2）、在純水、NaCl溶液：NaOH溶液與CuC12溶液中選擇電解液d，可以是 ，此時白色沉淀在電極上生成；也可以是 ，此時白色沉淀在兩極之間的溶液中生成。 （3）、液體c為苯，其作用是 ，在加入苯之前，對溶液進(jìn)行加熱處理的目的是 （4) 、為了在較短時間內(nèi)看到白色沉淀，在 改用稀硫酸作電解液、 適當(dāng)增大兩極間電壓、 適當(dāng)縮小兩極板間距離、 適當(dāng)降低電解液的溫度這四項措施中，可以采取的合理措施有 （填序號）。 （5）、若d改為硫酸鈉溶液，當(dāng)電解一段時間看到白色沉淀后，再反接電源繼續(xù)電解，除了在電極上看到氣泡外，另一明顯現(xiàn)象是 解析：a極連接電源的正極，應(yīng)為陽極，在陽極發(fā)生氧化反應(yīng)。為獲得

15、Fe2+，應(yīng)用鐵作陽極，在此極上鐵原子失去電子變?yōu)镕e2+。若用NaOH溶液作電解液，則Fe2+立即與OH- 結(jié)合，在陽極上生成白色沉淀；若用NaCl溶液作電解液，則在陰極是H+ 得至電子產(chǎn)生H2，由于H+ 的濃度減少，OH- 的濃度相對增多，OH-離子向陽極移動，與在陽極生成而向陰極移動的Fe2+結(jié)合為白色沉淀。 由于Fe(OH)2極易被空氣中的O2所氧化，為防止此反應(yīng)發(fā)生，在電解液上面覆蓋一層苯（汽油也可）以隔絕空氣。在加苯前，將溶液煮沸，驅(qū)趕溶解在水中的O2。電解的速率與電壓成正比，與兩極間距離成反比；若加稀硫酸則沉淀溶解，若降低溫度則離子遷移速率減慢，均不利于沉淀生成，將電解液改為硫酸

16、鈉溶液，在生成白色沉淀后，若反接電源，則陽極是石墨，為惰性陽極，結(jié)果與電解水相同，在陽極產(chǎn)生O2，將Fe(OH)2氧化為紅褐色Fe(OH)3。答案：（1）鐵，F(xiàn)e一2e-Fe2+ 。 （2）NaOH；NaC1。 （3）隔絕空氣，防止Fe(OH)2被空氣氧化；趕走電解液中溶解的氧氣。 （4）， （5）白色沉淀迅速變成灰綠色，最后變?yōu)榧t褐色。10、鐵是自然界里分布最廣的金屬元素之一，在地殼中的質(zhì)量約占5%左右。鐵礦石的種類很多，重要的有磁鐵礦石（主要成分是Fe3O4）、赤鐵礦石（主要成分為Fe2O3）等。工業(yè)上用一氧化碳作還原劑煉鐵。鐵及其化合物是生活、生產(chǎn)中必須的元素之一。 （l）、寫出工業(yè)用赤

17、鐵礦煉鐵的主要化學(xué)反應(yīng)式：_ (2)、紅熱的鐵能與水蒸氣起反應(yīng)，有一種產(chǎn)物是可燃?xì)怏w，則其反應(yīng)式為：_。在常溫下，鐵跟水不起反應(yīng)。但是，在水和空氣里的氧氣及二氧化碳等的共同作用下，鐵很容易生銹而被腐蝕，每年因腐蝕而損失的鋼材占世界鋼材年產(chǎn)量的四分之一。刷油漆是重要的防腐蝕措施之一。油漆防腐蝕的主要原因是_。(3) 、一種冬季用“熱敷袋”，內(nèi)盛還原鐵粉、碳粉及其它必要物質(zhì)，用力搓此袋，袋則發(fā)熱。請解釋可能的原因_。10、 Fe2O3+3CO= 2Fe+3CO2 3Fe+ 4H2O= Fe3O4+ 4H2，油漆隔絕鐵與空氣接觸, 起保護(hù)層作用，以防發(fā)生電化腐蝕。 鐵作負(fù)極, 碳粉作正極, 發(fā)生吸氧腐蝕而放熱。11、裝置如右圖：D是允許通過離子的鹽橋，E是48V穩(wěn)壓電源，R是可變電阻，K是開關(guān)，G是靈敏電流計，C1、