(學(xué)案)4.3金屬的腐蝕與防護(hù)含答案

第三節(jié)金屬的腐蝕與防護(hù)學(xué)習(xí)目標(biāo)核心素養(yǎng)了解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的本質(zhì)，知道金屬腐蝕的危害。了解防止金屬腐蝕的措施。.通過實驗科學(xué)探究金屬腐蝕的本質(zhì)及其原因，培養(yǎng)科學(xué)探究與創(chuàng)新意識。.通過認(rèn)識金屬腐蝕產(chǎn)生的危害和影響，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度和社會責(zé)任意識。新課情境呈現(xiàn)聳立于美國紐約港外一個海島上15層樓高的自由女神銅像，歷來被認(rèn)為是美利堅合眾國的象征。然而，經(jīng)過近百年的風(fēng)風(fēng)雨雨，它和人一樣，已經(jīng)生“病”了。自由女神銅像近百年來一直受著一種“疾病”的折磨，那就是電化學(xué)腐蝕。“自由女神”的外殼材料是銅，而支撐整個雕像的內(nèi)支架卻是鐵的，在它們之間僅用一層浸透油的毛氈隔開。隨著時光的流逝，那一層毛氈失去了隔離作用，而大西洋夾帶著鹽分的潮濕空氣不斷地向自由女神進(jìn)行攻擊，無數(shù)的原電池便在“自由女神”的身上形成了。這種原電池以鐵為負(fù)極，銅為正極，夾帶鹽分的濕空氣正好在兩極之間起著電解質(zhì)溶液的作用，結(jié)果加速了鐵的腐蝕。面對自由女神雕像的腐蝕問題，應(yīng)采取什么措施和方法？秦始皇兵馬俑一號坑在沉寂了24年后，考古學(xué)者對它進(jìn)行了第三次大規(guī)模發(fā)掘，同前兩次一樣，這一次也出土了大量的青銅器，其中有的青銅兵器在地下埋藏兩千多年，但出土后依然光亮如新，鋒利無比。這些兵器為什么會保存的完整無損呢？在生產(chǎn)生活中如何保護(hù)金屬制品不受腐蝕呢？課前素能奠基新知預(yù)習(xí)一、金屬的電化學(xué)腐蝕1.金屬腐蝕：

2.化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕:化學(xué)腐蝕〕如電氣、茉氣、:輒化硫等;2.化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕:化學(xué)腐蝕〕如電氣、茉氣、:輒化硫等;件條￡體，如石油(北學(xué)腐觸)無，不鈍的金廚發(fā)生原電池反應(yīng)而引起帕腐初

劍一（接觸到電斛質(zhì)溶液(北學(xué)腐觸)3.鋼鐵的電化學(xué)腐蝕：⑴實質(zhì)。鐵：負(fù)極水膜：電解質(zhì)溶液）在鋼鐵表面形成無數(shù)微小原電池碳：正極J（2）析氫腐蝕和吸氧腐蝕。類別項目、、、一、析氫腐蝕吸氧腐蝕圖形描述*曲卜c-薩條件水膜酸性較強水膜酸性較弱或呈中性電極反應(yīng)負(fù)極Fe2eFe2+正極2H++2e-==HJ2HO+Oc+4e-===4OH-222總反應(yīng)Fe+2H+===Fe2++HT2Fe+2HO+Oq===2Fe(OHZ2222聯(lián)系通常兩種腐蝕同時存在，但后者更普遍二、金屬的電化學(xué)防護(hù)電化學(xué)防護(hù)犧牲陽極的陰極保護(hù)法外加電流的陰極保護(hù)法依據(jù)原電池原理電解池原理

原理實例

示意圖被保護(hù)金屬作正極原理實例

示意圖被保護(hù)金屬作正極（陰極）；活潑金屬作負(fù)極__■陽極）。陽極要定期予以更換將被保護(hù)金屬與電源的__負(fù)極—相連作_陰極__;另一附加電極與電源的正極相連作陽極三、金屬的其他防護(hù)方法.加涂保護(hù)層：如采用噴油漆、涂油脂、電鍍、噴鍍或表面鈍化等方法，使金屬與__至氣、水等物質(zhì)隔離，防止金屬被氧化腐蝕。.改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)：如把鉻、鎳等金屬加入普通鋼中制成耐腐蝕的不銹鋼。預(yù)習(xí)自測.正誤判斷（正確的打“J”，錯誤的打“X”）（1）純銀器表面變黑和鋼鐵表面生銹腐蝕原理一樣。（X）⑵Al、Fe、Cu在潮濕的空氣中腐蝕均生成氧化物。（X）⑶鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕時，負(fù)極鐵失去電子生成Fe3+。（X）（4）鋼柱在水下部分比在空氣與水交界處更容易腐蝕。（X）（5）在金屬表面覆蓋保護(hù)層，若保護(hù)層破損后，就完全失去了對金屬的保護(hù)作用。（X）（6）若在海輪外殼上附著一些銅塊，則可以減緩海輪外殼的腐蝕。（X）⑺鐵表面鍍鋅可增強其抗腐蝕性。（V）2.下列有關(guān)金屬腐蝕與防護(hù)的說法正確的是（C）A.鋼鐵析氫腐蝕和吸氧腐蝕的速率一樣快B.當(dāng)鍍錫鐵制品的鍍層破損時，鍍層仍能對鐵制品起保護(hù)作用C海輪外殼焊接鋅塊是采用了犧牲陽極的陰極保護(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)它不受腐蝕解析：鋼鐵的腐蝕主要是析氫腐蝕和吸氧腐蝕，由于所處的溶液酸堿性不同，因此二者的腐蝕速率不同，故A錯誤；Fe、Sn形成原電池時，F(xiàn)e為負(fù)極，負(fù)極失電子被腐蝕，所以當(dāng)鍍錫鐵制品的鍍層破損時，鍍層不能對鐵制品起保護(hù)作用，故B錯誤；Fe、Zn形成原電池時，F(xiàn)e為正極，Zn為負(fù)極失電子，則Fe被保護(hù)，屬于犧牲陽極的陰極保護(hù)法，故C正確；Fe與正極相連作陽極，活性電極作陽極時，電極失電子被腐蝕，則地下輸油鋼管與外加直流電源的負(fù)極相連以保護(hù)它不受腐蝕，故D錯誤。.鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時，正極上發(fā)生的電極反應(yīng)式是（C）2H++2e-===H2Fe2++2e-===Fe2H2O+o2+4e-=4OH-Fe3++e-==Fe2+解析：鋼鐵在接近中性或弱堿性的空氣中發(fā)生的腐蝕為吸氧腐蝕。各電極反應(yīng)式為負(fù)極:Fe-2e-Fe2+；正極：2H2。+o2+4e-=40H-綜上所述，C項正確。.下列關(guān)于金屬腐蝕的說法正確的是（C）A.金屬腐蝕的本質(zhì)是金屬原子失去電子而被還原B.金屬的化學(xué)腐蝕必須在酸性條件下進(jìn)行C.金屬的化學(xué)腐蝕實質(zhì)是M—〃e-===M〃+,電子直接轉(zhuǎn)移給氧化劑D.在潮濕環(huán)境中，金屬的電化學(xué)腐蝕一定是析氫腐蝕解析：金屬腐蝕的本質(zhì)是金屬原子失去電子而被氧化的過程，A錯誤；金屬的化學(xué)腐蝕在酸性或堿性環(huán)境中均有可能進(jìn)行，如金屬鋁的化學(xué)腐蝕在堿性條件下進(jìn)行，B錯誤；金屬的化學(xué)腐蝕實質(zhì)是金屬原子失去電子變?yōu)榻饘訇栯x子，可表示為M-加一==m〃+，電子由金屬原子直接轉(zhuǎn)移給氧化劑，C正確；在潮濕環(huán)境中，金屬的電化學(xué)腐蝕主要以吸氧腐蝕為主，D錯誤。課堂素能探究知識點金屬的腐蝕問題探究：.純鐵片放入稀硫酸中發(fā)生的是什么腐蝕？.在鐵的表面鍍上一層其他金屬是常見的防止鐵生銹的方法，常見的有鍍錫（馬□鐵）和鍍鋅（白鐵皮），為什么鍍層破損后，鍍鋅鋼板（白鐵皮）比鍍錫鋼板（馬口鐵）耐腐蝕？探究提示：.提示：純鐵片放入稀硫酸中發(fā)生反應(yīng)：Fe+H2sO4（?。?==FeSO4+H23發(fā)生的是化學(xué)腐蝕。.提示：鍍層破損后，白鐵皮形成原電池，因鋅比鐵活潑，易失去電子，從而保護(hù)了鐵;而馬口鐵破損后，因為形成原電池時，鐵比錫活潑，鐵被腐蝕。所以在鍍層破損后，馬口鐵比白鐵皮更易被腐蝕。知識歸納總結(jié)：1.金屬的化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的聯(lián)系和區(qū)別:化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕吸氧腐蝕析氫腐蝕條件金屬與干燥氣體或非電解質(zhì)液體等直接接觸水膜中溶有O2,酸性很弱或呈中性水膜酸性較強現(xiàn)象無電流產(chǎn)生有微弱電流產(chǎn)生反應(yīng)式(以鐵腐蝕為例)2Fe+3Cl2===2FeCl3負(fù)極：2Fe4e2Fe2+正極：2H2O+O2+4e-===4OH-正極：4H++4e-===2H2f聯(lián)系兩種腐蝕往往同時發(fā)生，只是電化學(xué)腐蝕比化學(xué)腐蝕更普遍、危害更大本質(zhì)金屬被氧化而腐蝕較活潑金屬被氧化而腐蝕2.金屬的腐蝕類題目的解題思路：⑴正確判斷金屬的腐蝕是化學(xué)腐蝕還是電化學(xué)腐蝕。發(fā)生原電池反應(yīng)引起的腐蝕為電化學(xué)腐蝕，無原電池反應(yīng)發(fā)生的腐蝕為化學(xué)腐蝕。(2)如果是電化學(xué)腐蝕，判斷出正、負(fù)極，較活潑的金屬為負(fù)極被腐蝕，較不活潑的金屬為正極被保護(hù)。(3)正確判斷“介質(zhì)”溶液的酸堿性是分析析氫腐蝕和吸氧腐蝕的關(guān)鍵。潮濕的空氣、中性溶液中發(fā)生吸氧腐蝕；NH4C1溶液、稀H2SO4等酸性溶液中發(fā)生析氫腐蝕。(4)根據(jù)金屬活動性順序表分析析氫腐蝕和吸氧腐蝕。金屬活動性順序表中氫前面的金屬，在酸性較強的電解質(zhì)溶液中發(fā)生析氫腐蝕，在中性或酸性較弱的電解質(zhì)溶液中發(fā)生吸氧腐蝕;金屬活動性順序在氫后面的金屬只可能發(fā)生吸氧腐蝕。3.金屬腐蝕受多種因素影響(1)就金屬本性來說，金屬越活潑，越易失電子被腐蝕。(2)金屬越純越難腐蝕，如純鐵即使在酸性溶液中反應(yīng)也很慢，但生鐵在潮濕空氣中就會發(fā)生腐蝕而生銹。(3)介質(zhì)對金屬腐蝕的影響也很大，如金屬在潮濕的空氣中，接觸腐蝕性氣體或電解質(zhì)溶液，都易被腐蝕。沖^■典例1如圖所示裝置，若開始時a、b兩端液面相平，放置一段時間后，下列有關(guān)敘述中正確的是(C)生鐵絲CC14A.鐵絲在兩處的腐蝕速率：a>bB.a、b兩端相同的電極反應(yīng)式為Fe-3e-===Fe3+C一段時間后，a端液面高于b端液面D.a處總反應(yīng)為Fe+2H2O===Fe(OH)2+H2f解析：左邊試管中，生鐵發(fā)生吸氧腐蝕，右邊試管中，生鐵發(fā)生析氫腐蝕。A項，生鐵發(fā)

生析氫腐蝕的速率比吸氧腐蝕的速率大，錯誤；B項，a處負(fù)極上鐵失電子，正極上氧氣得電子，b處負(fù)極上鐵失電子，正極上氫離子得電子，所以a、b兩處相同的電極反應(yīng)式為Fe-2e-==Fe2+,錯誤；C項，a處發(fā)生吸氧腐蝕，b處發(fā)生析氫腐蝕，一段時間后，a處氣體壓強減小，b處氣體壓強增大，導(dǎo)致溶液從b處向a處移動，所以a處液面高于b處液面，正確；D項，a處發(fā)生吸氧腐蝕，其總反應(yīng)為2Fe+02+2H2O^2Fe(OH)2，錯誤。〔變式訓(xùn)練1〕下列說法不正確的是(A)A.鋼鐵因含雜質(zhì)而容易發(fā)生電化學(xué)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，但人們可以利用原電池原理來減緩金屬的腐蝕C.鋼鐵電化學(xué)腐蝕兩種類型主要區(qū)別在于水膜的酸性不同，正極反應(yīng)不同D.無論哪種類型的腐蝕，其實質(zhì)都是金屬被氧化解析：不銹鋼和鋁合金等耐腐蝕，A項錯誤；金屬作原電池正極時被保護(hù)，B項正確；水膜酸性較強時，鐵主要發(fā)生析氫腐蝕，水膜中性或弱酸性時發(fā)生吸氧腐蝕，C項正確；金屬被腐蝕的實質(zhì)是金屬失電子，被氧化，D項正確。知識點金屬的防護(hù)問題探究：.為保護(hù)地下鋼管不被腐蝕，可采取的電化學(xué)保護(hù)措施有哪些？.鐵制品在潮濕的環(huán)境中和在干燥環(huán)境中哪種環(huán)境更易生銹？其原因是什么？探究提示：.提示：將鋼管與鋅板相連，或?qū)摴芘c直流電源負(fù)極相連。.提示：潮濕環(huán)境中更易生銹；鐵制品中含有雜質(zhì)碳，在潮濕環(huán)境下的電解質(zhì)溶液中構(gòu)成原電池，加快了鐵被氧化的反應(yīng)速率。知識歸納總結(jié)：.常見金屬的防護(hù)措施：措施柄叫忸川闞，皿被保護(hù)金屆作原電池正極外加電流的陰極保護(hù)法?被保護(hù)金屬作電解池陰極改變金屬內(nèi)部黜吸，加制成防腐合金、不鑄鋼等在金屬表面他蓋防護(hù)"，如噴油漆■,涂湖旨、電鍍、措施3噴鍍等.金屬腐蝕快慢的判斷方法:(1)對同一種金屬來說，腐蝕的快慢：強電解質(zhì)溶液＞弱電解質(zhì)溶液＞非電解質(zhì)溶液。(2)活動性不同的兩金屬：活動性差別越大，活動性強的金屬腐蝕越快。(3)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，且氧化劑的濃度越高，氧化性越強，腐蝕越快。(4)不同原理引起的腐蝕的速率：電解原理引起的腐蝕,原電池原理引起的腐蝕,化學(xué)腐蝕,有防護(hù)措施的腐蝕。(5)從防腐措施方面分析腐蝕的快慢：外加電流的保護(hù)法防腐〈犧牲陽極的保護(hù)法防腐〈有一般防護(hù)條件的防腐〈無防護(hù)條件的防腐?！疽族e提醒】不要因為“陽極”“陰極”而把犧牲陽極的保護(hù)法的工作原理當(dāng)作電解原理。■典例2下列說法不正確的是(C)A.一般來說，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)B.溶液中Fe2+可以用K3[Fe(CN)J溶液來檢測C.鐵銹覆蓋在鋼鐵表面，阻止鋼鐵繼續(xù)腐蝕D.在船身上裝鋅塊來避免船體遭受腐蝕解析：不純的金屬，雜質(zhì)和金屬構(gòu)成原電池的兩個電極，與電解質(zhì)溶液接觸時，會發(fā)生原電池反應(yīng)，故A正確；溶液中Fez+遇到溶液可以產(chǎn)生藍(lán)色沉淀，故B正確；鐵銹的結(jié)構(gòu)比較疏松，無法隔絕空氣中的水分和氧氣，所以無法阻止鋼鐵繼續(xù)腐蝕，故C錯誤；在船身上裝鋅塊，鋅比較活潑，先被腐蝕，是利用原電池原理來避免船體遭受腐蝕，故D正確?！沧兪接?xùn)練2〕據(jù)最近報道，中國生產(chǎn)的首艘國產(chǎn)航母已經(jīng)下水。為保護(hù)航母、延長服役壽命可采用兩種電化學(xué)方法。方法L艦體鑲嵌一些金屬塊；方法2：航母艦體與電源相連。下列有關(guān)說法正確的是(D)A.方法1叫外加電流的保護(hù)法B.方法2叫犧牲陽極的保護(hù)法C.方法1中金屬塊可能是鋅、錫和銅D.方法2中艦體連接電源的負(fù)極解析：艦體上鑲嵌活潑性比鐵強的金屬，如鋅，該方法為犧牲陽極保護(hù)法，A、C錯誤；艦體與直流電源的負(fù)極相連，該法為外加電流保護(hù)法，B錯，D正確，故選Do名師博客呈現(xiàn)補牙劑與原電池常用的補牙劑中有一種汞合金，它含有幾乎等質(zhì)量的汞、銀、錫、銅和鋅。這種補牙劑十分堅固，耐腐蝕，不產(chǎn)生有毒物質(zhì)或可溶性物質(zhì)。但是，用了這種補牙劑的人可能會碰到一個麻煩，當(dāng)他們享用口香糖或糖果時，如果補過的牙不小心咬到包裝用的鋁箔—