高中化學(xué)選修四第四章第四節(jié)

高中化學(xué)選修四第四章第四節(jié).第一頁，共55頁。1、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：銅綠的主要成分：Cu2(OH)2CO32、金屬腐蝕的危害性很大一、金屬腐蝕概述第一頁第二頁，共55頁。金屬制品的腐蝕金屬腐蝕給生產(chǎn)生活帶來很多不便，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。全世界每年因?yàn)榻饘俑g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(tái)風(fēng)等自然災(zāi)害造成損失總和的6倍。我國(guó)因金屬腐蝕造成的損失占國(guó)民生產(chǎn)總值(GNP)的4%，鋼鐵因腐蝕而報(bào)廢的數(shù)量約占鋼鐵當(dāng)年產(chǎn)量的25%-30%。金屬腐蝕還可能造成環(huán)境污染。資料在線第二頁第三頁，共55頁。二、金屬的腐蝕1、定義:金屬或合金與周圍接觸到的氣體或液體進(jìn)行氧化還原反應(yīng)而引起損耗的現(xiàn)象。2、金屬腐蝕的類型（根據(jù)“介質(zhì)”不同）①化學(xué)腐蝕②電化學(xué)腐蝕M－ne－=Mn+（氧化）第三頁第四頁，共55頁。例如鐵與氯氣直接反應(yīng)鋼管被原油中的含硫化合物腐蝕①化學(xué)腐蝕金屬與接觸到的“干燥氣體(O2、Cl2、SO2等）”或“非電解質(zhì)液體”直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。原理：金屬與氧化劑直接反應(yīng)第四頁第五頁，共55頁。溫度對(duì)化學(xué)腐蝕的影響一般情況下，溫度越高，金屬腐蝕越快。第五頁第六頁，共55頁。不純的金屬(或合金)跟“電解質(zhì)溶液”接觸時(shí)，會(huì)發(fā)生原電池反應(yīng)，較活潑的金屬失去電子而被氧化的反應(yīng)。例如鋼鐵在潮濕的空氣中被腐蝕②電化學(xué)腐蝕原理：原電池反應(yīng)第六頁第七頁，共55頁。2.金屬腐蝕的類型①化學(xué)腐蝕：②電化學(xué)腐蝕：受溫度影響大受電解質(zhì)影響大（干燥氣體或非電解質(zhì)液體）（電解質(zhì)液體）第七頁第八頁，共55頁。三、金屬的電化學(xué)腐蝕鋼鐵在潮濕的空氣中被腐蝕例如第八頁第九頁，共55頁。鋼鐵表面形成的微小原電池示意圖負(fù)極：鐵正極：碳水膜電解質(zhì)溶液第九頁第十頁，共55頁。鋼鐵的析氫腐蝕示意圖鋼鐵的吸氧腐蝕示意圖鋼鐵在潮濕的空氣中發(fā)生的電化學(xué)腐蝕的原理：負(fù)極（Fe）：Fe—2e—=Fe2+正極（C）：2H++2e—=H2↑

或2H2O+O2+4e—=4OH—第十頁第十一頁，共55頁。①當(dāng)電解質(zhì)溶液的酸性較強(qiáng)時(shí)負(fù)極：正極：（Fe）（C）Fe－2e－=Fe2+2H++2e－=H2↑總式：2H++Fe=Fe2++H2

↑——析氫腐蝕三、金屬的電化學(xué)腐蝕第十一頁第十二頁，共55頁。三、金屬的電化學(xué)腐蝕②當(dāng)電解質(zhì)溶液的酸性很弱或中性時(shí)負(fù)極：正極：（Fe）（C）Fe－2e－=Fe2+2H2O+O2+4e－=4OH－總式：2H2O+O2+2Fe=2Fe(OH)2——吸氧腐蝕第十二頁第十三頁，共55頁。析氫腐蝕與吸氧腐蝕（以Fe為例）析氫腐蝕吸氧腐蝕(更普遍)條件水膜酸性較強(qiáng)（pH＜4.3）水膜酸性很弱或中性電極反應(yīng)負(fù)極正極O2+2H2O+4e－=4OH－2H++2e-=H2↑Fe-2e－=Fe2+第十三頁第十四頁，共55頁?；瘜W(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕

條件現(xiàn)象本質(zhì)關(guān)系金屬與氧化劑直接接觸不純金屬與電解質(zhì)溶液接觸無電流有微電流金屬被氧化較活潑金屬被氧化都是金屬被氧化（兩種腐蝕同時(shí)發(fā)生,但以電化腐蝕為主，且快）第十四頁第十五頁，共55頁。燒過菜的鐵鍋如果未及時(shí)洗凈（殘液中含NaCl），第二天便出現(xiàn)紅棕色銹斑（主要成分為Fe2O3?nH2O）。請(qǐng)問這種腐蝕是化學(xué)腐蝕還是電化學(xué)腐蝕?為什么?解析：屬于電化學(xué)腐蝕。因?yàn)殍F鍋是由生鐵做成的,鐵鍋生銹是因?yàn)镕e-C-NaCl形成原電池。鐵作負(fù)極，失去電子變成亞鐵離子，從而被腐蝕。思考與交流第十五頁第十六頁，共55頁。思考與交流給鏈條涂上機(jī)油,將鋼圈表面鍍上一層鉻,給支架烤上一層漆,將齒輪鍍上一層鉻并涂上機(jī)油。討論自行車的不同構(gòu)件如鏈條、鋼圈、支架和齒輪等分別采取了什么防銹措施？第十六頁第十七頁，共55頁。烤藍(lán)涂機(jī)油烤漆涂凡士林鍍鋅鍍鉻[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?第十七頁第十八頁，共55頁。方法防腐效果價(jià)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)好中等金屬常用防腐蝕方法的比較第十八頁第十九頁，共55頁。四、金屬的防護(hù)①改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)②在金屬表面覆蓋保護(hù)層③電化學(xué)防護(hù)——合金（不銹鋼）利用“原電池”和“電解池”保護(hù)金屬——電鍍、涂油脂第十九頁第二十頁，共55頁。五、金屬的電化學(xué)防護(hù)第二十頁第二十一頁，共55頁?！Ｋ撻l門鋅板利用“原電池原理”保護(hù)

極金屬正極負(fù)極e－e－正陽極陰極“犧牲陽極的陰極保護(hù)法”第二十一頁第二十二頁，共55頁。五、金屬的電化學(xué)防護(hù)1、“犧牲陽極的陰極保護(hù)法”利用“

原理”保護(hù)

極金屬原電池正第二十二頁第二十三頁，共55頁?！Ｋ撻l門惰性電極利用“電解池原理”保護(hù)

極金屬陽極陰極e－e－陰“外加電流的陰極保護(hù)法”第二十三頁第二十四頁，共55頁。

你還知道哪些防止金屬腐蝕的方法？請(qǐng)舉例說明。用犧牲鎂塊的方法來防止地下鋼鐵管道的腐蝕，鎂塊必須定期更換

制成不銹鋼，在金屬表面鍍一層比要保護(hù)的金屬耐腐蝕的金屬。用犧牲鋅塊的方法來保護(hù)船身，鋅塊必須定期更換鋅塊第二十四頁第二十五頁，共55頁。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個(gè)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。第二十五頁第二十六頁，共55頁。五、金屬的電化學(xué)防護(hù)1、“犧牲陽極的陰極保護(hù)法”利用“原電池原理”保護(hù)正極金屬2、“外加電流的陰極保護(hù)法”利用“

原理”保護(hù)

極金屬電解池陰第二十六頁第二十七頁，共55頁。課堂小結(jié)一.金屬的腐蝕

1.定義

2.本質(zhì)

3.分類化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕鋼鐵的析氫腐蝕(次要)鋼鐵的吸氧腐蝕(主要)二.金屬的防護(hù)1.電化學(xué)保護(hù)法2.改善金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)(內(nèi)因)3.在金屬表面覆蓋保護(hù)層第二十七頁第二十八頁，共55頁。1、下列各情況，在其中Fe片腐蝕由

快到慢的順序是⑸⑵⑴⑶⑷第二十八頁第二十九頁，共55頁。規(guī)律在同一電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕的快慢：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＞有一般防腐條件保護(hù)＞無防腐條件第二十九頁第三十頁，共55頁。2、下列事實(shí)不能用電化學(xué)理論解釋的是A．輪船水線以下的船殼上裝一定數(shù)量的鋅塊B．鋁片不用特殊方法保護(hù)C．純鋅與稀硫酸反應(yīng)時(shí)，滴入少量硫酸銅溶液后速率加快D．鍍鋅鐵比鍍錫鐵耐用第三十頁第三十一頁，共55頁。3、家用炒菜鐵鍋用水清洗放置后，出現(xiàn)紅棕色的銹斑，在此變化過程中不發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是A.4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3↓B.2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2↓C.2H2O＋O2＋4e－===4OH－D.Fe－3e－===Fe3＋第三十一頁第三十二頁，共55頁。4、鐵棒與石墨棒用導(dǎo)線連接后浸入0.01mol·L－1的食鹽溶液中，可能出現(xiàn)的現(xiàn)象是A.鐵棒附近產(chǎn)生OH－

B.鐵棒被腐蝕C.石墨棒上放出Cl2

D.石墨棒上放出O2第三十二頁第三十三頁，共55頁。5、表面鍍有保護(hù)金屬層的鐵片，當(dāng)鍍層有破損時(shí)比普通鐵片更易腐蝕的是A．白鐵（鍍鋅鐵）B．馬口鐵（鍍錫鐵）C．鍍鎳鐵D．鍍銅鐵第三十三頁第三十四頁，共55頁。方法防腐效果價(jià)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)好中等金屬常用防腐蝕方法的比較第三十四頁第三十五頁，共55頁。1．解釋下列現(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(shí)洗凈(殘液NaCl)，第二天便出現(xiàn)紅褐色銹斑。練習(xí)第三十五頁第三十六頁，共55頁。Cc練習(xí)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18mol/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(shí)甲是負(fù)極D.同價(jià)態(tài)的陽離子，甲比乙的氧化性強(qiáng)第三十六頁第三十七頁，共55頁。4、下列各情況，在其中Fe片腐蝕由快到慢的順序__________________(5)>(2)>(1)>(3)>(4)練習(xí)第三十七頁第三十八頁，共55頁。5、下列裝置中四塊相同的Zn片，放置一段時(shí)間后腐蝕速率由慢到快的順序是________________________練習(xí)(4)>(2)>(1)>(3)第三十八頁第三十九頁，共55頁。6、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：__________________________________________________2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3O2+2H2O+4e-＝4OH-2Fe–4e-＝2Fe2+練習(xí)第三十九頁第四十頁，共55頁。7、鹽酸與鋅片反應(yīng)時(shí)，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：_________________________________________。

H+與CH3COO－結(jié)合生成醋酸，使H+濃度減小，從而減慢了反應(yīng)速率Zn置換出Cu形成了原電池，從而加快了反應(yīng)速率練習(xí)第四十頁第四十一頁，共55頁。

[課堂練習(xí)]：一.選擇題（每小題有1～2個(gè)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(shí)與電解質(zhì)溶液接觸，錫先被腐蝕。D、銅鋅原電池工作時(shí)，若有13g鋅被溶解，電路中就有0.4mol電子通過D第四十一頁第四十二頁，共55頁。2.鋼鐵銹蝕過程中可能發(fā)生的變化是()①Fe由單質(zhì)轉(zhuǎn)化為+2價(jià)；②Fe由+2價(jià)轉(zhuǎn)化為+3價(jià)；③產(chǎn)生氫氣；④產(chǎn)生氧氣；⑤雜質(zhì)C被氧化除去；⑥Fe（OH）3失水變成Fe2O3·3H2O.

A.①

②

③

⑥

B.①

③

④

C.只有①

③

D.全部A第四十二頁第四十三頁，共55頁。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(shí)質(zhì)都是金屬被氧化ADCD第四十三頁第四十四頁，共55頁。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(shí)銅作負(fù)極C.形成原電池時(shí)，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(jiǎng)牌久置后表面變暗A(chǔ)D第四十四頁第四十五頁，共55頁。7．鋼鐵表面鍍有下列金屬時(shí)，當(dāng)鍍層部分被破壞時(shí)，鐵不易被腐蝕的是 ()A．Sn

B．Zn

C．Cu

D．Ag8.如圖各燒杯中盛有海水，鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序?yàn)? ()A.②①③④B.④③①②

C.④②①③D.③②④①BC第四十五頁第四十六頁，共55頁。9.下列事實(shí)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，鐵板易被腐蝕D、原電池中電子由正極流入負(fù)極CDCD第四十六頁第四十七頁，共55頁。11、下列敘述正確的是 （）A、原電池中陽離子向負(fù)極移動(dòng)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BCA第四十七頁第四十八頁，共55頁。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_____________________。析氫Fe-2e-=Fe2+吸氧O2+4H++4e-=2H2O第四十八頁第四十九頁，共55頁。2、燒過菜的鐵鍋未及時(shí)洗去含有NaCl的殘液，過一段時(shí)間便出現(xiàn)紅棕色的鐵銹斑點(diǎn)，已知該銹斑為Fe(OH)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）

。2Fe-4e-=2Fe2+O2+2H2O+4e-=4OH-2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3第四十九頁第五十頁，共55頁。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：

。吸氧O2+2H2O+4e-=4OH-

Ag-e-=Ag+

2Ag++H2S=