蘇教版高中化學選修化學反應(yīng)原理金屬的腐蝕與防護課件

專題1·

化學反應(yīng)與能量變化第三單元金屬的腐蝕與防護江蘇教育出版社高中化學|

選修4

專題1·化學反應(yīng)與能量變化金屬的腐蝕與防護江蘇教育出版社1江蘇教育出版社高中化學|

選修4

一、金屬的電化學腐蝕1．金屬的腐蝕及分類概念金屬或合金與周圍環(huán)境中的物質(zhì)發(fā)生__________而腐蝕損耗的現(xiàn)象本質(zhì)金屬原子失去電子而被_____的過程類型化學腐蝕金屬與其他物質(zhì)直接接觸發(fā)生_____________而引起的腐蝕電化學腐蝕不純的金屬或合金發(fā)生_______反應(yīng)，使較活潑的金屬_____________而引起的腐蝕化學反應(yīng)氧化氧化還原反應(yīng)原電池失電子被氧化江蘇教育出版社高中化學|選修4一、金屬的電化學腐2江蘇教育出版社高中化學|

選修4

2.鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕析氫腐蝕吸氧腐蝕不同點條件水膜_________水膜呈_____________正極反應(yīng)________________________________________電池反應(yīng)_________________________________________________普遍性_____腐蝕更普遍相同點負極反應(yīng)_______________正極材料碳最終產(chǎn)物鐵銹主要成分為____________酸性較強弱酸性或中性2H＋＋2e－===H2↑4OH－Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2吸氧Fe－2e－===Fe2＋Fe2O3·nH2O江蘇教育出版社高中化學|選修42.鋼鐵的析氫腐蝕3江蘇教育出版社高中化學|

選修4

鋼鐵腐蝕中發(fā)生的反應(yīng)還有：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3·nH2O＋(3－n)·H2O[特別提醒](1)電化學腐蝕現(xiàn)象比化學腐蝕現(xiàn)象嚴重得多。(2)鋼鐵在自然界中的腐蝕主要發(fā)生的是吸氧腐蝕。江蘇教育出版社高中化學|選修4鋼鐵腐蝕中發(fā)生的反4江蘇教育出版社高中化學|

選修4

總結(jié)金屬化學腐蝕與電化學腐蝕的比較化學腐蝕電化學腐蝕(主要)吸氧腐蝕(主要)析氫腐蝕條件金屬直接發(fā)生化學反應(yīng)水膜中溶有O2，呈弱酸性或中性水膜酸性較強本質(zhì)金屬被氧化而腐蝕較活潑金屬被氧化而腐蝕區(qū)別無電流產(chǎn)生有微弱電流產(chǎn)生反應(yīng)式2Fe＋3Cl2===2FeCl3Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2最終生成鐵銹(主要成分為Fe2O3·xH2O)，反應(yīng)為4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3,2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O聯(lián)系兩種腐蝕往往同時發(fā)生，只是電化學腐蝕比化學腐蝕更普遍、危害更大江蘇教育出版社高中化學|選修4總結(jié)金屬化學腐蝕與5江蘇教育出版社高中化學|

選修4

[特別提醒](1)析氫腐蝕和吸氧腐蝕取決于金屬表面電解質(zhì)溶液的酸堿性，實際情況中以吸氧腐蝕為主。(2)鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕或吸氧腐蝕時，負極均是Fe失電子生成Fe2＋，而非Fe3＋。(3)一般情況下，只有在金屬活動性順序中排在氫之前的金屬才有可能發(fā)生析氫腐蝕。江蘇教育出版社高中化學|選修4[特別提醒]6江蘇教育出版社高中化學|

選修4

練習1．如圖裝置中，小試管內(nèi)為紅墨水，具支試管內(nèi)盛有pH＝5的雨水和生鐵片。觀察到開始時導管內(nèi)液面下降，一段時間后導管內(nèi)液面回升，略高于小試管液面。以下有關(guān)解釋合理的是(

)A．生鐵片中的碳是原電池的陽極，發(fā)生還原反應(yīng)B．雨水酸性較強，生鐵片僅發(fā)生析氫腐蝕C．紅墨水回升時，碳極反應(yīng)式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－D．具支試管中溶液pH逐漸減小江蘇教育出版社高中化學|選修4練習1．如圖裝置中7江蘇教育出版社高中化學|

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解析：生鐵中的鐵、碳及電解質(zhì)溶液構(gòu)成原電池，鐵是負極，鐵失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，碳是正極，正極上發(fā)生還原反應(yīng)。開始時，因酸性較強發(fā)生析氫腐蝕，一段時間后導管內(nèi)液面回升且略高于小試管液面，說明具支試管中氣體壓強減小，即此時發(fā)生吸氧腐蝕，反應(yīng)式是2H2O＋O2＋4e－===4OH－，故溶液的pH增大，A、B、D錯誤；C正確。答案：C

江蘇教育出版社高中化學|選修4解析：生鐵中的鐵、8江蘇教育出版社高中化學|

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2．如圖所示，燒杯中試管內(nèi)有一段鐵絲，放置數(shù)天后觀察：(1)鐵絲在逐漸生銹，則鐵絲的腐蝕屬于________腐蝕(填“化學”或“電化學”)。(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：負極：______________________________；正極：________________________。江蘇教育出版社高中化學|選修42．如圖所示，燒杯9江蘇教育出版社高中化學|

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解析：(1)由于鐵絲不純含有碳，則鐵為負極，碳為正極，又存在電解質(zhì)溶液，所以可形成原電池，因此鐵絲的腐蝕為電化學腐蝕。(2)試管內(nèi)液面上升，說明此時試管內(nèi)的壓強減小，應(yīng)為試管內(nèi)的氣體被消耗所致，結(jié)合電化學腐蝕的原理，鐵絲發(fā)生了吸氧腐蝕。(3)試管內(nèi)液面下降，說明此時試管內(nèi)的壓強增大，試管內(nèi)應(yīng)該有氣體產(chǎn)生，結(jié)合電化學腐蝕的原理，鐵絲發(fā)生了析氫腐蝕。江蘇教育出版社高中化學|選修4解析：(1)由于鐵10江蘇教育出版社高中化學|

選修4

二、金屬的電化學防護防止金屬腐蝕的方法1．在金屬的表面覆蓋保護層(1)具體方法：如在鋼鐵表面

或油漆、覆蓋塑料、_____________等。(2)目的：使鋼鐵與

、

隔絕，以達到防止鋼鐵銹蝕的目的。江蘇教育出版社高中化學|選修4二、金屬的電化學防11江蘇教育出版社高中化學|

選修4

2．電化學防護法(1)犧牲陽極的陰極保護法①原理：將被保護金屬與比其

的金屬連接在一起，更活潑的金屬(如鎂、鋅等)作

極(

極)不斷被腐蝕，可定期更換，而作為

極(

極)的金屬就能不被腐蝕而得到保護。②應(yīng)用：常用于保護海輪外殼及石油管道等。江蘇教育出版社高中化學|選修42．電化學防護法12江蘇教育出版社高中化學|

選修4

(2)外加電流的陰極保護法①原理：將被保護的鋼鐵設(shè)備作為

極，另一附加惰性電極作為

極，兩者都處在電解質(zhì)溶液(如海水)中，接上外加直流電源。通電后，電子流向被保護的鋼鐵設(shè)備，在鋼鐵表面積累了大量的負電荷，從而抑制鋼鐵失去電子，阻止鋼鐵被腐蝕。②應(yīng)用：用于防止土壤、海水及河水中的金屬設(shè)備的腐蝕。3．改變金屬組成和結(jié)構(gòu)如在金屬中添加其他元素形成

等。江蘇教育出版社高中化學|選修4(2)外加電流的陰13江蘇教育出版社高中化學|

選修4

練習1．下列關(guān)于金屬的保護的說法中正確的是(

)A．在特殊的電解質(zhì)溶液中，以鋁為陽極，可以在鋁表面生成一層致密的氧化膜，相應(yīng)的電極反應(yīng)式為Al－3e－===Al3＋B．在海輪外殼連接鋅塊保護外殼不受腐蝕是采用了犧牲陽極的陰極保護法C．生鐵(鐵碳合金)具有很強的耐酸能力D．可將地下輸油鋼管與外加直流電源的正極相連以保護它不受腐蝕江蘇教育出版社高中化學|選修4練習1．下列關(guān)于金14江蘇教育出版社高中化學|

選修4

解析：A中對應(yīng)的電極反應(yīng)式產(chǎn)物應(yīng)該是Al2O3：2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋，A項錯誤；在海輪外殼(鋼鐵)連接鋅塊，F(xiàn)e與Zn塊形成原電池，Zn為負極，從而保護作為正極的Fe，B項正確；生鐵是合金，更易與酸發(fā)生原電池反應(yīng)，C項錯誤；外加電流保護法應(yīng)該與直流電源的負極相連，D項錯誤。答案：B

江蘇教育出版社高中化學|選修4解析：A中對應(yīng)的電15江蘇教育出版社高中化學|

選修4

2．如下圖所示的四個裝置中(燒杯中均盛有海水)，能使鐵受到保護不被腐蝕的是(

)A．①②

B．②③

C．①③

D．②④解析：從裝置組成分析：②屬外加電流的陰極保護法，④屬犧牲陽極的陰極保護法。答案：D

江蘇教育出版社高中化學|選修42．如下圖所示的四16江蘇教育出版社高中化學|

選修4

3．如下圖所示，各燒杯中盛有海水，鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序為(

)A．②①③④⑤⑥

B．⑤④②①③⑥C．⑤④③①②⑥

D．⑤③②④①⑥解析：電解池引起的腐蝕(此時這種金屬作陽極)>原電池引起的腐蝕(此時這種金屬作負極)>一般金屬的腐蝕>有防護措施的金屬腐蝕。答案：B

江蘇教育出版社高中化學|選修43．如下圖所示，各17江蘇教育出版社高中化學|

選修4

總結(jié)金屬腐蝕快慢的判斷方法(1)在同一電解質(zhì)溶液中：電解原理引起的腐蝕>原電池原理引起的腐蝕>化學腐蝕>有防護措施的腐蝕。(2)同一種金屬在不同介質(zhì)中腐蝕由快到慢的順序為強電解質(zhì)溶液>弱電解質(zhì)溶液>非電解質(zhì)溶液。(3)無保護措施的金屬腐蝕>有一定保護措施的金屬腐蝕>犧牲陽極的陰極金屬腐蝕>有外接電源的陰極金屬腐蝕。(4)對同一種電解質(zhì)溶液來說，電解質(zhì)溶液濃度越大，腐蝕越快。江蘇教育出版社高中化學|選修4總結(jié)金屬腐蝕快慢的18江蘇教育出版社高中化學|

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提醒1．金屬腐蝕的本質(zhì)是金屬被氧化為金屬陽離子，分為化學腐蝕和電化學腐蝕。2．鋼鐵的電化學腐蝕分為析氫腐蝕和吸氧腐蝕，在中性或弱酸性環(huán)境中主要發(fā)生吸氧腐蝕，在酸性較強環(huán)境中主要發(fā)生析氫腐蝕。3．鋼鐵發(fā)生電化學腐蝕的負極反應(yīng)都是：Fe－2e－===Fe2＋，吸氧腐蝕正極反應(yīng)為O2＋4e－＋2H2O===4OH－，析氫腐蝕正極反應(yīng)為2H＋＋2e－===H2↑。4．金屬腐蝕由快到慢的順序：電解池的陽極>原電池的負極>化學腐蝕>

5．金屬電化學保護法分為犧牲陽極的陰極保護法和外加電流的陰極保護法。江蘇教育出版社高中化學|選修4提醒1．金屬腐蝕的19專題1·

化學反應(yīng)與能量變化第三單元金屬的腐蝕與防護江蘇教育出版社高中化學|

選修4

專題1·化學反應(yīng)與能量變化金屬的腐蝕與防護江蘇教育出版社20江蘇教育出版社高中化學|

選修4

一、金屬的電化學腐蝕1．金屬的腐蝕及分類概念金屬或合金與周圍環(huán)境中的物質(zhì)發(fā)生__________而腐蝕損耗的現(xiàn)象本質(zhì)金屬原子失去電子而被_____的過程類型化學腐蝕金屬與其他物質(zhì)直接接觸發(fā)生_____________而引起的腐蝕電化學腐蝕不純的金屬或合金發(fā)生_______反應(yīng)，使較活潑的金屬_____________而引起的腐蝕化學反應(yīng)氧化氧化還原反應(yīng)原電池失電子被氧化江蘇教育出版社高中化學|選修4一、金屬的電化學腐21江蘇教育出版社高中化學|

選修4

2.鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕析氫腐蝕吸氧腐蝕不同點條件水膜_________水膜呈_____________正極反應(yīng)________________________________________電池反應(yīng)_________________________________________________普遍性_____腐蝕更普遍相同點負極反應(yīng)_______________正極材料碳最終產(chǎn)物鐵銹主要成分為____________酸性較強弱酸性或中性2H＋＋2e－===H2↑4OH－Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2吸氧Fe－2e－===Fe2＋Fe2O3·nH2O江蘇教育出版社高中化學|選修42.鋼鐵的析氫腐蝕22江蘇教育出版社高中化學|

選修4

鋼鐵腐蝕中發(fā)生的反應(yīng)還有：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3·nH2O＋(3－n)·H2O[特別提醒](1)電化學腐蝕現(xiàn)象比化學腐蝕現(xiàn)象嚴重得多。(2)鋼鐵在自然界中的腐蝕主要發(fā)生的是吸氧腐蝕。江蘇教育出版社高中化學|選修4鋼鐵腐蝕中發(fā)生的反23江蘇教育出版社高中化學|

選修4

總結(jié)金屬化學腐蝕與電化學腐蝕的比較化學腐蝕電化學腐蝕(主要)吸氧腐蝕(主要)析氫腐蝕條件金屬直接發(fā)生化學反應(yīng)水膜中溶有O2，呈弱酸性或中性水膜酸性較強本質(zhì)金屬被氧化而腐蝕較活潑金屬被氧化而腐蝕區(qū)別無電流產(chǎn)生有微弱電流產(chǎn)生反應(yīng)式2Fe＋3Cl2===2FeCl3Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2最終生成鐵銹(主要成分為Fe2O3·xH2O)，反應(yīng)為4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3,2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O聯(lián)系兩種腐蝕往往同時發(fā)生，只是電化學腐蝕比化學腐蝕更普遍、危害更大江蘇教育出版社高中化學|選修4總結(jié)金屬化學腐蝕與24江蘇教育出版社高中化學|

選修4

[特別提醒](1)析氫腐蝕和吸氧腐蝕取決于金屬表面電解質(zhì)溶液的酸堿性，實際情況中以吸氧腐蝕為主。(2)鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕或吸氧腐蝕時，負極均是Fe失電子生成Fe2＋，而非Fe3＋。(3)一般情況下，只有在金屬活動性順序中排在氫之前的金屬才有可能發(fā)生析氫腐蝕。江蘇教育出版社高中化學|選修4[特別提醒]25江蘇教育出版社高中化學|

選修4

練習1．如圖裝置中，小試管內(nèi)為紅墨水，具支試管內(nèi)盛有pH＝5的雨水和生鐵片。觀察到開始時導管內(nèi)液面下降，一段時間后導管內(nèi)液面回升，略高于小試管液面。以下有關(guān)解釋合理的是(

)A．生鐵片中的碳是原電池的陽極，發(fā)生還原反應(yīng)B．雨水酸性較強，生鐵片僅發(fā)生析氫腐蝕C．紅墨水回升時，碳極反應(yīng)式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－D．具支試管中溶液pH逐漸減小江蘇教育出版社高中化學|選修4練習1．如圖裝置中26江蘇教育出版社高中化學|

選修4

解析：生鐵中的鐵、碳及電解質(zhì)溶液構(gòu)成原電池，鐵是負極，鐵失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，碳是正極，正極上發(fā)生還原反應(yīng)。開始時，因酸性較強發(fā)生析氫腐蝕，一段時間后導管內(nèi)液面回升且略高于小試管液面，說明具支試管中氣體壓強減小，即此時發(fā)生吸氧腐蝕，反應(yīng)式是2H2O＋O2＋4e－===4OH－，故溶液的pH增大，A、B、D錯誤；C正確。答案：C

江蘇教育出版社高中化學|選修4解析：生鐵中的鐵、27江蘇教育出版社高中化學|

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2．如圖所示，燒杯中試管內(nèi)有一段鐵絲，放置數(shù)天后觀察：(1)鐵絲在逐漸生銹，則鐵絲的腐蝕屬于________腐蝕(填“化學”或“電化學”)。(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：負極：______________________________；正極：________________________。江蘇教育出版社高中化學|選修42．如圖所示，燒杯28江蘇教育出版社高中化學|

選修4

解析：(1)由于鐵絲不純含有碳，則鐵為負極，碳為正極，又存在電解質(zhì)溶液，所以可形成原電池，因此鐵絲的腐蝕為電化學腐蝕。(2)試管內(nèi)液面上升，說明此時試管內(nèi)的壓強減小，應(yīng)為試管內(nèi)的氣體被消耗所致，結(jié)合電化學腐蝕的原理，鐵絲發(fā)生了吸氧腐蝕。(3)試管內(nèi)液面下降，說明此時試管內(nèi)的壓強增大，試管內(nèi)應(yīng)該有氣體產(chǎn)生，結(jié)合電化學腐蝕的原理，鐵絲發(fā)生了析氫腐蝕。江蘇教育出版社高中化學|選修4解析：(1)由于鐵29江蘇教育出版社高中化學|

選修4

二、金屬的電化學防護防止金屬腐蝕的方法1．在金屬的表面覆蓋保護層(1)具體方法：如在鋼鐵表面

或油漆、覆蓋塑料、_____________等。(2)目的：使鋼鐵與

、

隔絕，以達到防止鋼鐵銹蝕的目的。江蘇教育出版社高中化學|選修4二、金屬的電化學防30江蘇教育出版社高中化學|

選修4

2．電化學防護法(1)犧牲陽極的陰極保護法①原理：將被保護金屬與比其

的金屬連接在一起，更活潑的金屬(如鎂、鋅等)作

極(

極)不斷被腐蝕，可定期更換，而作為

極(

極)的金屬就能不被腐蝕而得到保護。②應(yīng)用：常用于保護海輪外殼及石油管道等。江蘇教育出版社高中化學|選修42．電化學防護法31江蘇教育出版社高中化學|

選修4

(2)外加電流的陰極保護法①原理：將被保護的鋼鐵設(shè)備作為

極，另一附加惰性電極作為

極，兩者都處在電解質(zhì)溶液(如海水)中，接上外加直流電源。通電后，電子流向被保護的鋼鐵設(shè)備，在鋼鐵表面積累了大量的負電荷，從而抑制鋼鐵失去電子，阻止鋼鐵被腐蝕。②應(yīng)用：用于防止土壤、海水及河水中的金屬設(shè)備的腐蝕。3．改變金屬組成和結(jié)構(gòu)如在金屬中添加其他元素形成

等。江蘇教育出版社高中化學|選修4(2)外加電流的陰32江蘇教育出版社高中化學|

選修4

練習1．下列關(guān)于金屬的保護的說法中正確的是(

)A．在特殊的電解質(zhì)溶液中，以鋁為陽極，可以在鋁表面生成一層致密的氧化膜，相應(yīng)的電極反應(yīng)式為Al－3e－===Al3＋B．在海輪外殼連接鋅塊保護外殼不受腐蝕是采用了犧牲陽極的陰極保護法C．生鐵(鐵碳合金)具有很強的耐酸能力D．可將地下輸油鋼管與外加直流電源的正極相連以保護它不受腐蝕江蘇教育出版社高中化學|選修4練習1．下列關(guān)于金33江蘇教育出版社高中化學|

選修4

解析：A中對應(yīng)的電極反應(yīng)式產(chǎn)物應(yīng)該是Al2O3：2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋，A項錯誤；在海輪外殼(鋼鐵)連接鋅塊，F(xiàn)e與Zn塊形成原電池，Zn為負極，從而保護作為正極的Fe，B項正確；生鐵是合金，更易與酸發(fā)生原電池反應(yīng)，C項錯誤；外加電流保護法應(yīng)該與直流電源的負極相連，D項錯誤。答案：B

江蘇教育出版社高中化學|選修4解析：A中對應(yīng)的電34江蘇教育出版社高中化學|

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2．如下圖所示的四個裝置中(燒杯中均盛有海水)，能使鐵受到保護不被腐蝕的是