《金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)》-導(dǎo)學(xué)案

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第4節(jié)金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)1.了解金屬腐蝕的種類,能解釋金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因;認(rèn)識金屬腐蝕的危害,知道防止金屬腐蝕的方法。2.通過科學(xué)探究,培養(yǎng)動手操作能力和根據(jù)所學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力。3.通過了解金屬發(fā)生腐蝕的原因及現(xiàn)代的防腐措施,感受化學(xué)對人類生產(chǎn)和生活的影響。1.金屬腐蝕的概念金屬腐蝕是指金屬與周圍的氣體或液體物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起損耗的現(xiàn)象。2.金屬腐蝕的分類(1)化學(xué)腐蝕:金屬與接觸到的干燥氣體(如O2、Cl2等)或非電解質(zhì)液體等直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。(2)電化學(xué)腐蝕:概念:不純的金屬與電解質(zhì)溶液接觸時,會發(fā)生原電池反應(yīng),比較活潑的金屬

2、失去電子而被氧化的腐蝕過程叫作電化學(xué)腐蝕。分類:根據(jù)腐蝕過程中電解質(zhì)溶液的不同,又可分為析氫腐蝕和吸氧腐蝕兩種。3.鋼鐵的析氫腐蝕(1)條件:鋼鐵表面的電解質(zhì)溶液的薄膜呈酸性。(2)電極反應(yīng):負(fù)極:Fe-2e- Fe2+,發(fā)生氧化反應(yīng); 正極:2H+2e- H2,發(fā)生還原反應(yīng); 總反應(yīng):Fe+2H+ Fe2+ H2。 4.鋼鐵的吸氧腐蝕(1)條件:鋼鐵表面的吸附水膜酸性很弱或呈中性。(2)電極反應(yīng):負(fù)極:2Fe-4e-2Fe2+,發(fā)生氧化反應(yīng);正極:O2+2H2O+4e- 4OH-,發(fā)生還原反應(yīng);總反應(yīng):2Fe+O2+2H2O 2Fe(OH)2

3、。(3)鐵銹的形成:Fe(OH)2繼續(xù)與氧氣反應(yīng),化學(xué)方程式:4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3。生成的Fe(OH)3脫去一部分水,從而生成鐵銹(Fe2O3·xH2O)。5.金屬的防護(hù)(1)犧牲陽極的陰極保護(hù)法:利用原電池原理,讓被保護(hù)的金屬作為正極,用更活潑的金屬作為負(fù)極,負(fù)極金屬不斷遭受腐蝕被消耗,被保護(hù)的金屬避免了腐蝕。(2)外加電流的陰極保護(hù)法:讓被保護(hù)金屬與外加直流電源的負(fù)極相連,讓其成為陰極,另一惰性電極作陽極,讓兩者都處在電解質(zhì)溶液中。通電后,電子被強(qiáng)制流向被保護(hù)的金屬,抑制被保護(hù)金屬失去電子,從而起到保護(hù)作用。(3)在金屬表面覆蓋保護(hù)層:可以采用噴油漆、

4、涂油脂、電鍍、噴鍍或表面鈍化等方法使金屬與空氣、水等物質(zhì)隔離,以防止金屬腐蝕。1.電鍍、油漆、搪瓷、刷油這些防腐措施有什么共同點(diǎn)?2.純鐵與生鐵哪一個在空氣中更容易被腐蝕?3.為什么電化學(xué)腐蝕是鋼鐵腐蝕的主要原因?4.為了保護(hù)鐵制海輪的外殼,不讓其受到腐蝕,可在其表面裝上哪些金屬?探究1:金屬的電化學(xué)腐蝕下圖裝置中,U形管內(nèi)為紅墨水,a、b試管內(nèi)分別盛有食鹽水和氯化銨溶液,各加入生鐵塊,放置一段時間。(1)我們可以發(fā)現(xiàn)a、b中的生鐵塊都發(fā)生了腐蝕,紅墨水柱兩邊的液面變?yōu)樽笥?填“低”或“高”),從而我們得出a試管中發(fā)生了腐蝕,b試管中發(fā)生了腐蝕。在腐蝕中作原電池的負(fù)極,作原電池的正極。

5、0;(2)寫出下列電極反應(yīng)式:a試管中負(fù)極反應(yīng)式為,總反應(yīng)式為; b試管中正極反應(yīng)式為,總反應(yīng)式為。 1.與銅質(zhì)水龍頭連接處的鋼質(zhì)水管易生銹,為什么?2.你認(rèn)為在硫酸廠附近的金屬發(fā)生的主要是哪一類腐蝕?探究2:金屬腐蝕的防護(hù)某科研人員發(fā)現(xiàn)劣質(zhì)不銹鋼在酸中腐蝕緩慢,但在某些鹽溶液中腐蝕現(xiàn)象明顯。提供的藥品:Cl2、濃H2SO4、NaOH溶液、CuO、Cu、FeCl2、Fe、Zn、ZnCl2、Ag、AgNO3(1)請從上面提供的藥品中選擇兩種(水可任選),設(shè)計(jì)最佳實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證上述結(jié)論需選擇的藥品:  有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式:; 劣質(zhì)不銹鋼腐蝕的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

6、:。 (2)某化學(xué)興趣小組討論在劣質(zhì)不銹鋼上電鍍一層金屬防止生銹,實(shí)驗(yàn)室有下列金屬可供電鍍:鐵、銅、鋅、銀。你選擇的金屬是(填金屬),你選擇的理由是。 要想電鍍你選擇的金屬,請?jiān)龠x擇合適的藥品完成電鍍:。 1.鍍鋅鐵和鍍錫鐵均是在鐵片表面覆蓋了保護(hù)層,當(dāng)保護(hù)層損壞時,哪類鐵腐蝕速率較快?2.在同一電解質(zhì)溶液中,對于電解原理引起的腐蝕(金屬作電解池的陽極)、原電池原理引起的腐蝕(金屬作原電池的負(fù)極)、化學(xué)腐蝕、有防護(hù)措施的腐蝕,這些腐蝕的快慢先后順序是怎樣的?1.下列變化屬于金屬的化學(xué)腐蝕的是()。A.運(yùn)送濃硫酸的鋁罐口生成白色固體B.暖氣片生銹C.酸雨過后從樓頂流

7、下的雨水發(fā)黃D.自行車車鎖經(jīng)雨淋后打不開2.下列關(guān)于金屬腐蝕的敘述中不正確的是()。A.金屬被腐蝕的本質(zhì)是M-ne-Mn+(M表示金屬)而被氧化B.金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕一定是在酸性環(huán)境中C.銅制品上的鋁質(zhì)鉚釘,在潮濕的空氣中易被腐蝕D.金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕時是較活潑的金屬作負(fù)極先被腐蝕3.下列現(xiàn)象中與電化學(xué)腐蝕無關(guān)的是()。A.黃銅(銅鋅合金)制作的銅鑼不易產(chǎn)生銅綠B.生鐵比軟鐵(幾乎是純鐵)容易生銹C.鐵質(zhì)器件附著銅質(zhì)配件,在接觸處易生鐵銹D.銀質(zhì)獎牌久置后表面變暗4.鋼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鐵產(chǎn)量的四分之一。(1)鋼鐵腐蝕主要是吸氧腐蝕,該腐蝕過程中的電極反應(yīng)為、

8、。 (2)為了降低某水庫的鐵閘門被腐蝕的速率,可以采用圖甲所示的方案,其中焊接在鐵閘門上的固體材料R可以采用(填字母)。 A.銅B.鈉C.鋅D.石墨(3)圖乙所示的方案也可以降低鐵閘門的腐蝕速率,其中鐵閘門應(yīng)該連接在直流電源的極。 (4)圖丙中哪種金屬被腐蝕:。 金屬的腐蝕與防護(hù)-金屬的腐蝕化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕_腐蝕_腐蝕金屬的防護(hù)形成_層改善_防止形成_電化學(xué)保護(hù)法_的陰極保護(hù)法_的陰極保護(hù)法  。  答案知識體系梳理氣體液體氧化還原直接不純電解質(zhì)溶液原電池析氫吸氧酸Fe-2e- Fe2+氧化2H+2e- H2還原Fe+2H

9、+ Fe2+ H2很弱中性2Fe-4e-2Fe2+氧化O2+2H2O+4e- 4OH-還原2Fe+O2+2H2O 2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3正極負(fù)極負(fù)極陰陽電解質(zhì)油漆電鍍空氣水基礎(chǔ)學(xué)習(xí)交流1.使金屬與空氣隔離。2.生鐵更易被腐蝕,因?yàn)樯F中含有雜質(zhì)碳,鐵與碳、潮濕的空氣構(gòu)成原電池,發(fā)生電化學(xué)腐蝕。3.電化學(xué)腐蝕速率遠(yuǎn)大于化學(xué)腐蝕,而且鋼鐵與直接能發(fā)生化學(xué)腐蝕的物質(zhì)(如酸堿等)接觸較少,與潮濕的空氣接觸非常普遍,所以鋼鐵主要發(fā)生電化學(xué)腐蝕。4.可裝上鎂合金、鋅塊等比鐵活潑的金屬。重點(diǎn)難點(diǎn)探究探究1:互動探究(1)高;低;吸氧;析氫;鐵;碳(2)Fe-2e-

10、Fe2+;2Fe+2H2O+O2 2Fe(OH)2;2H+2e-H2;Fe+2H+Fe2+H2【解析】a試管中:生鐵中的碳、鐵作兩極,食鹽水作電解質(zhì)溶液構(gòu)成原電池,發(fā)生吸氧腐蝕,吸收氧氣,氣體壓強(qiáng)減小;b試管中:生鐵中的碳、鐵作兩極,氯化銨溶液作電解質(zhì)溶液也構(gòu)成原電池,發(fā)生析氫腐蝕,析出氫氣,氣體壓強(qiáng)增大,U形管中液面左邊升高,右邊降低。無論是吸氧腐蝕還是析氫腐蝕,鐵均作負(fù)極,Fe-2e-Fe2+,碳作正極。探究拓展1.鐵與銅及空氣中的水蒸氣構(gòu)成原電池,形成電化學(xué)腐蝕,腐蝕速率加快,鐵作負(fù)極,易失電子,所以易生銹。2.析氫腐蝕;硫酸廠附近空氣中的二氧化硫的含量較高,導(dǎo)致金屬接觸到的溶液酸性較強(qiáng)

11、,所以易發(fā)生析氫腐蝕。探究2:互動探究(1)濃H2SO4、CuO、H2O;CuO+H2SO4CuSO4+H2O、CuSO4+FeFeSO4+Cu;不銹鋼表面有紅色物質(zhì)生成(2)鋅;鐵易生銹不宜電鍍鐵,銅、銀不如鐵活潑,鍍層破壞后鐵腐蝕更快,鋅比鐵活潑,鍍層破壞后鐵被保護(hù)因而更耐腐蝕,所以選擇鍍鋅;Zn、ZnCl2【解析】(1)驗(yàn)證劣質(zhì)不銹鋼在某些鹽溶液中腐蝕,從提供的藥品看鹽應(yīng)是CuSO4,從環(huán)保角度考慮,制備CuSO4可用濃H2SO4、CuO,劣質(zhì)不銹鋼可置換出CuSO4中的Cu。(2)鐵易生銹不宜電鍍鐵,銅、銀不如鐵活潑,鍍層破壞后鐵腐蝕更快,鋅比鐵活潑,鍍層破壞后鐵被保護(hù)因而更耐腐蝕,所以選擇鍍鋅,用Zn作陽極、ZnCl2作電解質(zhì)溶液。探究拓展1.鍍錫鐵。2.在同一電解質(zhì)溶液中:電解原理引起的腐蝕(金屬作電解池的陽極)>原電池原理引起的腐蝕(金屬作原電池的負(fù)極)>化學(xué)腐蝕>有防護(hù)措施的腐蝕?；A(chǔ)智能檢測1.A2.B【解析】金屬的電化學(xué)腐蝕也可以在中性或堿性環(huán)境下進(jìn)行;Cu、Al在潮濕的空氣中會構(gòu)成原電池,鋁易被腐蝕。3.D4.(1)負(fù)極:Fe-2e-Fe2+