第四節(jié)金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)

1、全方位教學(xué)輔導(dǎo)教案 學(xué)科：化學(xué) 任課教師：秦政宏 授課時間：2012年 月 日 星期姓 名性 別年 級總課時： 第 次課教 學(xué)內(nèi) 容金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)重 點難 點1金屬的腐蝕本質(zhì)和類型2吸氧腐蝕和析氫腐蝕3金屬的防護(hù)方法教 學(xué)目 標(biāo)1知道金屬的腐蝕本質(zhì)和類型2掌握吸氧腐蝕和析氫腐蝕的原理3了解金屬的防護(hù)方法教學(xué)過程課前檢查與交流作業(yè)完成情況：交流與溝通：針對性授課請比較下列Fe腐蝕的快慢？鐵與酸反應(yīng)，鐵被腐蝕。鐵與碳形成原電池鐵作負(fù)極被腐蝕。 腐蝕速率較慢。腐蝕速率較快。金屬的腐蝕現(xiàn)象非常普遍：1、鋼鐵生銹：鐵銹的主要成分： Fe2O3·XH2O2、銅器表面生成銅綠：銅綠的主要成

2、分：Cu2(OH)2CO3金屬腐蝕的不利后果有哪些？2007年8月1日，美國明尼蘇達(dá)州一座跨越密西西比河的大橋發(fā)生坍塌。事故造成6人死亡金屬制品的腐蝕：³ 金屬腐蝕給生產(chǎn)生活帶來很多不便，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。³ 全世界每年因為金屬腐蝕造成的直接經(jīng)濟(jì)損失約達(dá)7000億美元，是地震、水災(zāi)、臺風(fēng)等自然災(zāi)害造成損失總和的6倍。³ 我國因金屬腐蝕造成的損失占國民生產(chǎn)總值(GNP)的4%，鋼鐵因腐蝕而報廢的數(shù)量約占鋼鐵當(dāng)年產(chǎn)量的25%-30%。³ 金屬腐蝕還可能造成環(huán)境污染。一、金屬腐蝕的本質(zhì)：是金屬或合金與周圍接觸到的氣體或液體發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起損耗的過程。

3、M - ne- = Mn+二、金屬腐蝕的類型：（1）化學(xué)腐蝕 金屬跟接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕叫做化學(xué)腐蝕。（2）電化學(xué)腐蝕 不純的金屬跟電解質(zhì)溶液接觸時，會發(fā)生原電池反應(yīng)，比較活潑的金屬失電子而被氧化的腐蝕叫做電化學(xué)腐蝕?；瘜W(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的比較：化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕條件金屬跟接觸的物質(zhì)反應(yīng)不純金屬或合金跟電解質(zhì)溶液接觸現(xiàn)象 不產(chǎn)生電流有微弱的電流產(chǎn)生反應(yīng) 金屬被氧化較活潑的金屬被氧化相互關(guān)系 化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕同時發(fā)生，但電化學(xué)腐蝕更普遍鋼鐵在干燥的空氣里長時間不易被腐蝕,但在潮濕的空氣里卻很快被腐蝕,這是什么原因呢?在潮濕的空氣里,鋼鐵表面吸附了一層薄薄的水膜。水中溶有O

4、2、CO2、SO2等氣體，這樣在鋼鐵表面形成了一層電解質(zhì)溶液的薄膜,它跟鋼鐵里的鐵和少量的碳構(gòu)成無數(shù)微小的原電池。鋼鐵表面形成的微小原電池示意圖鋼鐵的析氫腐蝕示意圖鋼鐵的吸氧腐蝕示意圖思考：你能寫出它們的電極反應(yīng)式？4.鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較：析氫腐蝕吸氧腐蝕條件水膜呈酸性。水膜呈中性或酸性很弱。電極反應(yīng)負(fù)極Fe(-)：正極C(+)：總反應(yīng):Fe-2e=Fe2+2H2O+2e= H2+2OH Fe+2H2O=Fe(OH)2+ H2 2Fe-4e=2Fe2+O2+2H2O+4e=4OH-2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3Fe2O3

5、 · nH2O（鐵銹）聯(lián)系通常兩種腐蝕同時存在，但以后者更普遍。思考與交流：1、 鐵銹的成份是什么？是怎樣形成的？2、將經(jīng)過酸洗除銹的鐵釘，用飽和食鹽水浸泡一下，放入如圖所示的具支試管中幾分鐘后，導(dǎo)管中的水柱上升了，你知道為什么嗎？課堂練習(xí)：1、如圖, 水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天觀察：（1）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：_（2）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：_2如圖所示，甲、乙兩試管中各放一枚鐵釘，甲試管中為NaCl溶液，乙試管為NH4Cl溶液(溶液呈弱酸性).數(shù)天后觀察到是 ，甲中正極反應(yīng)為_.乙

6、中正極反應(yīng)為 .試管中殘留氣體平均相對分子質(zhì)量的變化為甲 ，乙 . (Fe被腐蝕,U型管中甲端的液面高于乙端的液面, 減少,減少)5.金屬腐蝕快慢的判斷：(1)與構(gòu)成微電池兩極的材料有關(guān)。兩極材料的活動性差別越大，氧化還原反應(yīng)的速率越 ，活潑金屬被腐蝕的速度越 。(2) 一般說來：電解原理引起的腐蝕 原電池原理引起的腐蝕 化學(xué)腐蝕 有防腐措施的腐蝕。（3）同一種金屬的腐蝕：在強(qiáng)電解質(zhì)中 弱電解質(zhì)中 非電解質(zhì)中注意：在鋼鐵的腐蝕過程中，其電化學(xué)腐蝕更嚴(yán)重，在電化學(xué)腐蝕中，吸氧腐蝕更普遍。課堂練習(xí)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_思考與交流:請根據(jù)生活常識以及

7、下圖總結(jié)金屬防護(hù)常用的方法，并解釋這些方法為什么可以達(dá)到防止金屬腐蝕的目的。健身器材刷油漆以防銹 衣架和電線的外面包上一層塑料層某些工具的“機(jī)械轉(zhuǎn)動部位”選用 自行車的鋼圈和車鈴是在鋼上油脂來防銹，為什么不能用油漆 鍍上一層既耐腐蝕又耐磨的Cr三、金屬的防護(hù) (1) 改善金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)(內(nèi)因) 制成合金（不銹鋼） (2)在金屬表面覆蓋保護(hù)層電鍍、油漆、鈍化等(3)電化學(xué)保護(hù)法犧牲陽極的陰極保護(hù)法、外加直流電源的陰極保護(hù)法犧牲陽極的陰極保護(hù)法: 形成原電池反應(yīng)時，讓被保護(hù)金屬做正極，不反應(yīng)，起到保護(hù)作用；而活潑金屬反應(yīng)受到腐蝕。外加電流的陰極保護(hù)法: 將被保護(hù)金屬與另一附加電極作為電解池的兩

8、個極，使被保護(hù)的金屬作為陰極，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。交流研討:你知道自行車的金屬部件采用了什么樣的防護(hù)措施嗎?金屬常用防腐蝕方法的比較：方法防腐效果價格鍍塑差便宜 涂油漆 一般便宜 鍍錫 好中等鍍鉻好昂貴 鍍鋅很好中等使用不銹鋼很好昂貴 鐵器烤藍(lán) 好中等例：下列各情況，在其中Fe片腐蝕由快到慢的順序是_小結(jié)：在同一電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕的快慢規(guī)律如下：電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕化學(xué)腐蝕有防腐措施的腐蝕防腐措施由好到壞的順序如下：外接電源的陰極保護(hù)法犧牲陽極的陰極保護(hù)法有一般防腐條件的腐蝕無防腐條件的腐蝕練一練：1解釋下列

9、現(xiàn)象：(1)馬口鐵(鍍Sn鐵皮)做的罐頭，打開后為什么極易生銹? (2) 輪船船殼的水線以下部分，為什么要裝上一定數(shù)量Zn塊?(3)燒過菜的鐵鍋未及時洗凈(殘液NaCl)，第二天便出現(xiàn)紅褐色銹斑。 2.下列制氫氣的反應(yīng)速率最快的是( ) A. 純鋅和1mol/L 硫酸 B. 純鋅和18 mol/L 硫酸 C. 粗鋅和1mol/L 硫酸 D. 粗鋅和18mol/L 硫酸3.下列敘述中可說明金屬甲比乙活潑性強(qiáng)的是( ) A. 甲和乙用導(dǎo)線連接插入稀鹽酸溶液中，乙溶解，甲上有H2氣放出； B. 在氧化還原反應(yīng)中，甲比乙失去的電子多 C. 將甲乙作電極組成原電池時甲是負(fù)極 D. 同價態(tài)的陽離子，甲比乙

10、的氧化性強(qiáng)4、分析右圖，按要求寫出有關(guān)反應(yīng)方程式：（1）鐵棒上的電極反應(yīng)式為：_（2）碳棒上的電極反應(yīng)式為：_（3）溶液中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：_5、鹽酸與鋅片反應(yīng)時，若加入可溶性醋酸銅晶體(CH3COO)2Cu，將產(chǎn)生兩種影響生成速率的因素.其一是： _ _ _ _, 其二是： _ _ _。課堂練習(xí):一.選擇題（每小題有12個正答案確） 1.下列敘述正確的是（ ） A、構(gòu)成原電池正極和負(fù)極的材料必須是兩種金屬 B、由Cu、Zn作電極與CuSO4溶液組成的原電池中Cu是負(fù)極。 C、馬口鐵（鍍錫鐵）破損時與電解質(zhì)溶液接觸，錫先被腐蝕。 D、銅鋅原電池工作時，若有13g鋅被溶解，電路中就有0.4m

11、ol電子通過2.鋼鐵銹蝕過程中可能發(fā)生的變化是( ) Fe由單質(zhì)轉(zhuǎn)化為+2價； Fe由+2價轉(zhuǎn)化為+3價； 產(chǎn)生氫氣；產(chǎn)生氧氣； 雜質(zhì)C被氧化除去； Fe（OH）3失水變成Fe2O3·3H2O.   A.    B.    C. 只有    D. 全部3.為保護(hù)地下鋼管不被腐蝕，可采用的方法是( )A、與直流電源負(fù)極相連接 B、與直流電源的正極相連接C、與銅板相連接 D、與鋅板相連接4.下列說法正確的是 （ ）A鋼鐵因含雜質(zhì)而容易發(fā)生電化腐蝕，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

12、屬的腐蝕C鋼鐵電化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D無論哪種類型的腐蝕，其實質(zhì)都是金屬被氧化5. 銅制品上的鋁質(zhì)鉚釘，在潮濕空氣中易腐蝕的原因可描述為( )A. 形成原電池鋁作負(fù)極 B. 形成原電池時銅作負(fù)極C. 形成原電池時，電流由鋁經(jīng)導(dǎo)線流向銅D. 鋁質(zhì)鉚釘發(fā)生了化學(xué)腐蝕6. 以下現(xiàn)象與電化腐蝕無關(guān)的是( )A. 黃銅(銅鋅合金)制作的銅鑼不易產(chǎn)生銅銹B. 生鐵比軟鐵芯(幾乎是純鐵)容易生銹C. 鐵質(zhì)器件附有銅質(zhì)配件，在接觸處易生銹D. 銀質(zhì)獎牌久置后表面變暗7鋼鐵表面鍍有下列金屬時，當(dāng)鍍層部分被破壞時，鐵不易被腐蝕的是( ) ASn  &#

13、160;   BZn       CCu      DAg 8. 如圖各燒杯中盛有海水，鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序為( )A. B. C. D. 9.下列事實不能用電化學(xué)理論解釋的是（ ） A. 輪船水線以下的船殼上鑲嵌有一定量的 鋅塊 B鍍鋅的鐵制品比鍍錫的鐵制品耐用 C. 鋁片不用特殊方法保存 D常溫下鋁跟稀硫酸快速反應(yīng)，跟濃硫酸幾 乎不反應(yīng)10、下列敘述中不正確的是（ ） A、金屬的電化腐蝕比化學(xué)腐蝕普遍 B、鋼鐵在干燥空氣里不易腐蝕 C、用鋁質(zhì)鉚釘鉚接鐵板

14、，鐵板易被腐蝕 D、原電池中電子由正極流入負(fù)極11、下列敘述正確的是（ ） A、原電池中陽離子向負(fù)極移動 B、原電池的負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng) C、馬口鐵（鍍錫）的表面一旦破損，鐵腐 蝕加快 D、白鐵（鍍鋅）的表面一旦破損，鐵腐蝕 加快12.自來水管與下列材料做成的水龍頭連接，銹蝕最快的鐵水管連接的是 （ ） A、銅水龍頭 B、鐵水龍頭 C、塑料水龍頭 D、陶瓷水龍頭二、填空題1、在經(jīng)常受酸雨危害的地區(qū)，金屬制品易受腐蝕。其中鐵制品主要發(fā)生_ 腐蝕，負(fù)極反應(yīng)式為_；銅制品發(fā)生_腐蝕，正極反應(yīng)式是_。2、燒過菜的鐵鍋未及時洗去含有NaCl的殘液，過一段時間便出現(xiàn)紅棕色的鐵銹斑點，已知該銹斑為Fe(OH)

15、3失水的產(chǎn)物。表示Fe(OH)3生成的電極反應(yīng)式、離子方程式和化學(xué)方程式分別為；（1）負(fù)極 ， 正極 ； （2） ； （3） 3、在含有H2S氣體的空氣中，銀器表面易變黑（生成了Ag2S），原因是銀發(fā)生了_（填“析氫”或“吸氧”）腐蝕，其電極反應(yīng)式為：正極 ， 負(fù)極 ，最終在銀器表面生成Ag2S的離子方程式是： 。為了除去銀器表面的Ag2S，可采用如下方法：在一個鋁制的容器中放入食鹽溶液，將銀器浸入食鹽溶液，使銀器與鋁接觸良好。過一段時間，銀器表面變?yōu)殂y白色，并聞到臭雞蛋的氣味，觀察到有少量白色絮狀沉淀生成。請用電極反應(yīng)式和離子方程式表示上述過程。 4、市場上出售的“熱敷袋”其中的成分主要是鐵

16、粉、碳粉、木屑和少量氯化鈉、水等，熱敷袋用塑料袋密封，使用時從袋中取出輕輕揉搓就會放出熱量，用完后袋內(nèi)有大量鐵銹生成，回答下列各問：(1) 熱敷袋放出的熱是來自 .(2) 碳粉和氯化鈉的作用分別是： (3) 寫出有關(guān)的電極反應(yīng)式和化學(xué)方程式： 課堂練習(xí)1把a(bǔ)、b、c、d4塊金屬片浸入稀硫酸中，用導(dǎo)線兩兩相連可以組成幾個原電池。若a、b相連時a為負(fù)極；c、d相連時電流由d到c；a、c相連時c極上產(chǎn)生大量氣泡；b、d相連時b上有大量氣泡產(chǎn)生；則四種金屬的活動性順序由強(qiáng)到弱為：2.有M、N兩種金屬，分別與鹽酸反應(yīng)，產(chǎn)生H2速率相近，試設(shè)計一個實驗比較M、N兩種金屬的活潑性。3.有人設(shè)計以Pt和Zn為

17、電極材料，埋入人體內(nèi)作為某種心臟病人的心臟起搏器的能源。它依靠人體內(nèi)血液種含有一定濃度的溶解氧、H+和Zn2+進(jìn)行工作。它的兩極電極反應(yīng)式分別為： ，_。課 堂檢 測課 后作 業(yè)1.析氫, Fe - 2e- = Fe2+,吸氧, O2+4H+4e-= 2H2O2.2Fe - 4e- = 2Fe2+,O2+2H2O+4e-=4OH-,2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2,4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)33. 吸氧, O2+2H2O+4e- = 4OH- , Ag-e- = Ag+ , 2Ag+H2S=Ag2S+2H+ 除去銀器表面的Ag2S時:（-）2Al-6e=2Al3+（+）3Ag2S+6e=6Ag+3S2-溶液中發(fā)生如下反應(yīng)：2Al3+3S2-+6H2