2013高中化學(xué) 441金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)導(dǎo)學(xué)案 新人教版選修4

1、第四章 第四節(jié) 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1了解金屬腐蝕的危害及金屬腐蝕的本質(zhì)原因；2了解金屬腐蝕的種類，發(fā)生腐蝕的反應(yīng)式的書寫；3掌握金屬防護(hù)的方法?！緦W(xué)習(xí)重點(diǎn)】 金屬的電化學(xué)腐蝕【學(xué)習(xí)過(guò)程】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 反應(yīng)而腐蝕損耗的過(guò)程。2、本質(zhì)：M n e- M n+（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)兩種腐蝕往往 發(fā)生，但 腐蝕更普遍，速度更快，危害更嚴(yán)重。（二）、化學(xué)腐蝕：1、定義：金屬與接觸到的干燥氣體（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

2、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(shí)。會(huì)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。2、類型：(以鋼鐵腐蝕為例)（1）、析氫腐蝕 (酸性較強(qiáng)的溶液) 負(fù)極: 正極: 總方程式： （2）、 吸氧腐蝕 (堿性、中性或弱酸性溶液)負(fù)極: 正極: 總方程式： Fe(OH)2繼續(xù)與空氣中的氧氣作用： 鐵銹的主要成分是 ， 阻止鋼鐵繼續(xù)腐蝕。（能、不能）（3）、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)（四）、影響金屬腐蝕快慢的因素： 內(nèi)因

3、：（1）金屬的活動(dòng)性：金屬越 ，越容易被腐蝕（2）純度：不純的金屬比純金屬 腐蝕，如純鐵比鋼 腐蝕。（難、易）電化學(xué)腐蝕：兩電極活動(dòng)性差別越大，氧化還原反應(yīng)速率越 ，活潑金屬被腐蝕得越快。 （3）氧化膜：如果金屬被氧化形成致密的氧化膜，那么會(huì)保護(hù)內(nèi)層金屬，如 、 ；如果金屬被氧化形成疏松的氧化膜，那么不會(huì)保護(hù)內(nèi)層金屬，如 。外因：環(huán)境（腐蝕性氣體，電解質(zhì)溶液）（五）、化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的共同點(diǎn)和不同點(diǎn)：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(wú)電流產(chǎn)生本 質(zhì)較活潑的金屬被氧化金屬被氧化相互聯(lián)系練習(xí)：下列各情況，F(xiàn)e片被腐蝕由快到慢的是 二、金屬的防護(hù)1、金屬的防護(hù)： 覆蓋保

4、護(hù)膜（涂油漆，電鍍，鈍化等） 改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（鋼不銹鋼，在鋼中加入鎳和鉻）2、電化學(xué)保護(hù) 犧牲陽(yáng)的極陰極保護(hù)法（較活潑金屬作 極，鋼鐵作 極被保護(hù)）原電池的負(fù)極（也稱為陽(yáng)極）的金屬被腐蝕 原電池的正極（也稱為陰極）的金屬被保護(hù)原理：形成原電池反應(yīng)時(shí)，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： 看課本86 頁(yè)圖科學(xué)探究：看課本87 頁(yè)：驗(yàn)證犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法 討論：1. 電壓表指針有何變化？為什么？2. Zn、Fe兩個(gè)電極上發(fā)生了什么反應(yīng)？3. Fe2+ 與Fe(CN) 63- 反應(yīng)生成帶有特征藍(lán)色的鐵氰化亞鐵沉淀：3 Fe2+ + 2 Fe(CN) 63

5、- = Fe 3 Fe(CN) 6 2 在這個(gè)裝置中沒(méi)有Fe2+ 產(chǎn)生？說(shuō)明什么問(wèn)題？ 外加電流陰極保護(hù)法（外加電流，使鋼鐵被迫成為 極受保護(hù)）、原理：將被保護(hù)金屬與另一附加電極作為電解池的兩個(gè)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：看課本87 頁(yè)圖【疑點(diǎn)反饋】：（通過(guò)本課學(xué)習(xí)、作業(yè)后你還有哪些沒(méi)有搞懂的知識(shí)，請(qǐng)記錄下來(lái)） 【基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)】1下列各種方法中，能對(duì)金屬起到防止或減緩腐蝕作用的是()金屬表面涂抹油漆改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)保持金屬表面清潔干燥金屬表面進(jìn)行電鍍使金屬表面形成致密的氧化物薄膜A BC D全部2為了避免

6、青銅器生成銅綠，以下方法正確的是()將青銅器放在銀質(zhì)托盤上將青銅器保存在干燥的環(huán)境中將青銅器保存在潮濕的空氣中在青銅器的表面覆蓋一層防滲的高分子膜A BC D3下列有關(guān)金屬腐蝕與防護(hù)的說(shuō)法不正確的是()A純銀器表面在空氣中因化學(xué)腐蝕漸漸變暗B當(dāng)鍍錫鐵制品的鍍層破損時(shí)，鍍層不能對(duì)鐵制品起保護(hù)作用C在海輪外殼連接鋅塊保護(hù)外殼不受腐蝕是采用了犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法D可將地下輸油鋼管與外加直流電源的正極相連以保護(hù)它不受腐蝕4以下現(xiàn)象與電化學(xué)腐蝕無(wú)關(guān)的是()A黃銅(銅鋅合金)制作的銅鑼不易產(chǎn)生銅綠B生鐵比純鐵芯(幾乎是純鐵)容易生銹C鐵質(zhì)器件附有銅質(zhì)配件，在接觸處易生鐵銹D銀質(zhì)獎(jiǎng)牌(純銀制成)久置后表面變

7、暗5下列有關(guān)金屬的保護(hù)方法的說(shuō)法中正確的是()A常使用的快餐杯表面有一層搪瓷，若搪瓷層破損后仍能起到防止鐵生銹的作用B白鐵(鍍鋅鐵)鍍層破損后，鐵皮的腐蝕速度很慢C輪船的船殼水線以下常裝有一些鋅塊，這是利用了犧牲陰極的陽(yáng)極保護(hù)法D鋼鐵制造的暖氣管道外常涂有一層瀝青，這是鋼鐵的電化學(xué)保護(hù)法6相同材質(zhì)的鐵在下圖中各情形下最不易被腐蝕的是()7鍍鋅鐵在發(fā)生析氫腐蝕時(shí)，若有0.2 mol 電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，下列說(shuō)法正確的是()有5.6 g金屬被腐蝕有6.5 g金屬被腐蝕在標(biāo)準(zhǔn)狀況下有2.24 L氣體放出在標(biāo)準(zhǔn)狀況下有1.12 L氣體放出A B C D8為保護(hù)地下鋼管不受腐蝕，可采取的措施有()與石墨棒相連

8、與直流電源負(fù)極連接與直流電源正極連接與鋅板相連A B C D9如圖所示水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天觀察：(1)鐵釘在逐漸生銹，則鐵釘?shù)母g屬于_腐蝕。(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)：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： _?！就卣固岣摺?0鐵生銹是比較常見(jiàn)的現(xiàn)象，某實(shí)驗(yàn)小組為研究鐵生銹的條件，設(shè)計(jì)了以下快速、易行的方法：首先檢查制氧氣裝置的氣密性，然后按圖連接好裝置，點(diǎn)燃酒精燈給藥品加熱，持續(xù)3分鐘左右，觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為：直形管中用蒸餾水浸過(guò)的光亮鐵絲表面顏色變得灰暗，發(fā)生銹蝕；直形管中干燥的

9、鐵絲表面依然光亮，沒(méi)有發(fā)生銹蝕；燒杯中潮濕的鐵絲表面依然光亮。試回答以下問(wèn)題：(1)由于與金屬接觸的介質(zhì)不同，金屬腐蝕分成不同類型，本實(shí)驗(yàn)中鐵生銹屬于_。(2)儀器A的名稱為_，其中裝的藥品可以是_，其作用是_。(3)由實(shí)驗(yàn)可知，該類鐵生銹的條件為_。決定鐵生銹快慢的一個(gè)重要因素是_。11關(guān)于鐵生銹的機(jī)理有人提出如下步驟：Fe(s)2e=Fe2；He=H；4HO2(g)=2H2O；4Fe2O2(g)(42x)H2O=(2Fe2O3·xH2O)(s)8H根據(jù)以上過(guò)程，回答下列問(wèn)題：(1)根據(jù)以上機(jī)理，判斷下列說(shuō)法正確的是()A以上銹蝕過(guò)程是發(fā)生的化學(xué)腐蝕B從銹蝕反應(yīng)的最終結(jié)果看，水既是

10、氧化劑，又是還原劑C反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是氧氣被還原，金屬鐵被氧化D從反應(yīng)機(jī)理看，銹蝕過(guò)程發(fā)生的是析氫腐蝕(2)某鐵件需長(zhǎng)期浸于水下，為了減少腐蝕，想采取下列措施，其中正確的有()A給鐵件鉚上一些鋅板B給鐵件通入直流電，把鐵件與電源正極連接C在制造鐵件時(shí)，在鐵中摻入一定比例的銅制成合金D在鐵件表面涂上一層較厚的瀝青 (3)現(xiàn)有質(zhì)量為1 000 g的某鐵件已在水下生銹，若測(cè)知整個(gè)銹蝕過(guò)程中有6 mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，則參加反應(yīng)的O2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為_L，反應(yīng)后鐵件的質(zhì)量為_g(已知鐵銹Fe2O3·xH2O中x值為1)?！緟⒖即鸢浮?D金屬的腐蝕主要是電化學(xué)腐蝕，題目中中的方法都可以起到避免金屬

11、和電解質(zhì)溶液接觸形成原電池的目的；中如在金屬中加入某些其他元素改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)也可以起到防腐蝕的效果。2CCu比較活潑，放在銀質(zhì)托盤上更易受腐蝕，錯(cuò)；將其保存在干燥的環(huán)境中避免與空氣中的水分和CO2等物質(zhì)接觸，可避免腐蝕，正確，則錯(cuò)誤；覆蓋防滲的高分子膜也可以隔絕潮濕空氣，正確。3D純銀器表面在空氣中易生成硫化物失去光澤；當(dāng)鍍錫鐵制品鍍層破損時(shí)，由于鐵比錫活潑，形成原電池時(shí)，鐵作原電池的負(fù)極，加快鐵的腐蝕；鋅比鐵活潑，當(dāng)在海輪外殼上連接鋅塊后，鋅失電子而海輪外殼被保護(hù)；要采用電解原理保護(hù)金屬，應(yīng)將金屬與電源的負(fù)極相連，即作電解池的陰極。4D黃銅(銅鋅合金)若發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)，被腐蝕的金屬應(yīng)是金

12、屬性較活潑的鋅而不是銅，故黃銅制作的銅鑼不易產(chǎn)生銅綠，A項(xiàng)正確；生鐵中含有較多的碳，比純鐵芯在電解質(zhì)作用下更容易形成原電池，也更容易生銹，B項(xiàng)正確；鐵質(zhì)器件附有銅配件時(shí)，在接觸電解質(zhì)溶液時(shí)，鐵是原電池的負(fù)極，易被腐蝕生成鐵銹，C項(xiàng)正確；銀質(zhì)獎(jiǎng)牌久置后可與氧氣或H2S反應(yīng)生成銀的化合物而表面變暗，這是化學(xué)腐蝕，與電化學(xué)腐蝕無(wú)關(guān)，答案為D項(xiàng)。5BA項(xiàng)中涂層破損后，鐵直接暴露在空氣中，因而搪瓷層不能對(duì)破損部分進(jìn)行保護(hù)； B項(xiàng)中鍍層破損后由于鋅的金屬性比鐵強(qiáng)，和鐵構(gòu)成原電池，鋅作負(fù)極，保護(hù)鐵不被腐蝕；C選項(xiàng)應(yīng)是犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法；D項(xiàng)中應(yīng)是用瀝青作涂層的涂層保護(hù)法。6CA、B、D均形成原電池而使鐵腐

13、蝕，而C中鐵被銅鍍層保護(hù)則不易被腐蝕。7B在鍍鋅鐵的析氫腐蝕中：負(fù)極(Zn)：Zn2e=Zn2，有0.2 mol e轉(zhuǎn)移時(shí)，有0.1 mol Zn溶解，即6.5 g；正極(Fe)：2H2e=H2，生成0.1 mol H2，標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為2.24 L。8C本題考查金屬腐蝕一種防護(hù)方法電化學(xué)保護(hù)法。該方法的理論根據(jù)是：金屬晶體(如Fe)中存在如下平衡：Fe2e,Fe2。顯然，鐵接觸到的物質(zhì)若易失電子，使平衡向左移動(dòng)，即鐵不易失電子；否則，將加速Fe失電子被腐蝕，Zn比Fe活潑。9(1)電化學(xué)(2)弱酸性或中吸氧2Fe4e=2Fe2O22H2O4e=4OH(3)較強(qiáng)的酸析氫Fe2e=Fe22H2

14、e=H2解析根據(jù)原電池的構(gòu)成條件可知鐵釘?shù)母g屬于電化學(xué)腐蝕。試管內(nèi)液面上升，說(shuō)明試管內(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)；試管內(nèi)液面下降，說(shuō)明試管內(nèi)氣體壓強(qiáng)變大，試管內(nèi)產(chǎn)生了新氣體所致，是鐵釘?shù)奈鰵涓g的結(jié)果，據(jù)此寫出電極反應(yīng)。10(1)電化學(xué)腐蝕(2)球形干燥管堿石灰(或無(wú)水CaCl2)干燥O2(3)與O2接觸，與水接觸氧氣濃度解析鋼鐵在潮濕環(huán)境下形成原電池，發(fā)生電化學(xué)腐蝕。此實(shí)驗(yàn)在直形管中的現(xiàn)象說(shuō)明，潮濕是鐵生銹的必需前提，而沒(méi)有涉及潮濕程度對(duì)生銹快慢的影響，直形管實(shí)驗(yàn)與燒杯實(shí)驗(yàn)的對(duì)比，則說(shuō)明O2濃度是影響生銹快慢的一個(gè)重要因素。11(1)C(2)AD(3)33