魯科版高中化學選擇性必修第一冊第1章第4節(jié)金屬的腐蝕與防護基礎課課件

第4節(jié)金屬的腐蝕與防護(基礎課)第1章化學反應與能量轉(zhuǎn)化第4節(jié)金屬的腐蝕與防護(基礎課)1．通過討論鋼鐵腐蝕的現(xiàn)象，認識金屬腐蝕的本質(zhì)，能用電化學腐蝕的原理解釋金屬腐蝕的現(xiàn)象。2．通過討論日常生活中金屬腐蝕的危害，能選擇并設計防腐措施。學習任務

1．鐵制品銹蝕的過程，實際上是鐵與空氣中的氧氣、水蒸氣等發(fā)生化學反應的過程。2．鋁與氧氣反應生成的致密的氧化鋁薄膜，能覆蓋鋁的表面，從而保護內(nèi)部的鋁不再與氧氣反應；而鐵與氧氣、水等反應生成的鐵銹(主要成分是Fe2O3·xH2O)很疏松，不能阻礙內(nèi)部的鐵繼續(xù)與氧氣、水等反應，因此鐵制品可以全部銹蝕。3．如果隔絕了空氣和水，就能在一定程度上防止鋼鐵生銹。在鋼鐵表面涂油、刷漆、鍍耐磨和耐腐蝕的鉻及制造耐腐蝕的合金如不銹鋼等，都能防止鋼鐵生銹。舊知回顧一、金屬電化學腐蝕的原理1．金屬腐蝕(1)金屬腐蝕的定義及本質(zhì)①定義：金屬表面因與周圍的物質(zhì)發(fā)生______________而遭到破壞的現(xiàn)象。必備知識自主預習氧化還原反應②本質(zhì)：金屬本身______電子變成陽離子的過程(發(fā)生______反應)：M－ne－===Mn＋。(2)金屬腐蝕的分類金屬腐蝕分為______腐蝕和________腐蝕；電化學腐蝕分為______腐蝕和______腐蝕。失去氧化化學電化學吸氧析氫2．化學腐蝕和電化學腐蝕

金屬腐蝕化學腐蝕電化學腐蝕定義金屬與接觸到的物質(zhì)直接反應不純的金屬在潮濕的空氣或電解質(zhì)溶液中形成原電池，發(fā)生氧化還原反應現(xiàn)象金屬被腐蝕較活潑金屬被腐蝕區(qū)別____電流產(chǎn)生____微弱電流產(chǎn)生實質(zhì)與聯(lián)系①實質(zhì)：都是金屬原子失去電子被______而損耗；②化學腐蝕與電化學腐蝕往往同時發(fā)生，但____________更普遍無有氧化電化學腐蝕3．鋼鐵的吸氧腐蝕和析氫腐蝕

分類析氫腐蝕吸氧腐蝕圖形描述

形成條件水膜酸性較強水膜酸性較弱電極反應負極__________________正極__________________________________________Fe－2e－===Fe2+2H＋＋2e－===H2↑O2＋2H2O＋4e－===4OH－分類析氫腐蝕吸氧腐蝕總反應__________________________2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)24Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)32Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O腐蝕速度一般較快一般較慢相互關系析氫腐蝕和吸氧腐蝕同時發(fā)生，金屬的腐蝕以吸氧腐蝕為主，吸氧腐蝕比析氫腐蝕普遍Fe＋2H＋===Fe2+＋H2↑判一判

(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)鋼鐵在潮濕的空氣中發(fā)生電化學腐蝕時，正極發(fā)生的主要反應是O2＋2H2O＋4e－===4OH－。 (

)(2)發(fā)生吸氧腐蝕時正極放出O2，發(fā)生析氫腐蝕時正極放出H2。 (

)(3)純鐵在稀硫酸中發(fā)生析氫腐蝕。 (

)(4)現(xiàn)實生活中電化學腐蝕比化學腐蝕更普遍。 (

)√××√二、金屬腐蝕的防護1．原理：防止金屬發(fā)生______反應。2．方法：(1)加________，如涂油漆、電鍍等。(2)改變金屬內(nèi)部組成、結構等，如制成不銹鋼。氧化保護層3．電化學防護電化學防護犧牲陽極保護法陰極電保護法(外加電流陰極保護法)原理________原理______原理措施被保護的金屬作____極(____極)，用一種活動性較強的金屬作____極(____極)被保護的金屬作____極，惰性電極作輔助____極，連上______電源原電池電解正陰負陽陰陽直流電化學防護犧牲陽極保護法陰極電保護法(外加電流陰極保護法)應用如鍋爐內(nèi)壁、船舶外殼、鐵塔、鐵管道裝上若干鋅塊，可保護鋼鐵設備如鋼閘門、輸送酸性溶液的鐵管道等示意圖

判一判

(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)某些合金也具有防腐蝕的功能。 (

)(2)金屬作為原電池的負極或電解池的陰極時均被保護。 (

)(3)犧牲陽極保護法屬于電解原理。 (

)√

××三、電化學腐蝕原理的應用1．鐵腐蝕原理的應用(1)測定空氣中______的含量。(2)食品包裝袋中以鐵粉為主要成分的雙吸劑，延長食物的保質(zhì)期。(3)制成一次性________，使用后其主要成分為______、氯化鈉固體、________________以及含鎂、鋁的鹽。氧氣保暖貼炭粉三氧化二鐵固體2．微電解技術處理工業(yè)廢水

鐵碳廢水氧化還原某課外小組學生為研究金屬腐蝕的條件和速率，用銅絲或鐵絲將三根大小相同的鐵釘分別固定在圖示的三個裝置中，再放置于玻璃鐘罩里保存一周后。關鍵能力情境探究金屬腐蝕的快慢與防護方法1．裝置Ⅰ與裝置Ⅱ的左側液面哪一個低？說明原因。提示：裝置Ⅰ發(fā)生化學腐蝕，裝置Ⅱ發(fā)生電化學腐蝕中的析氫腐蝕，后者反應速率快。Ⅱ液面更低。2．三個裝置鐵釘腐蝕程度由快到慢的順序如何？提示：裝置Ⅱ＞裝置Ⅰ＞裝置Ⅲ。1．金屬腐蝕的快慢比較(1)在同一種電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕由快到慢的順序是電解池的陽極＞原電池的負極＞化學腐蝕＞原電池的正極＞電解池的陰極。(2)在不同溶液中，金屬在電解質(zhì)溶液中的腐蝕＞金屬在非電解質(zhì)溶液中的腐蝕；金屬在強電解質(zhì)溶液中的腐蝕＞金屬在弱電解質(zhì)溶液中的腐蝕。(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。2．金屬的防護1．為了保護艦艇(主要是鋼合金材料)，在艦體表面鑲嵌金屬塊(R)。下列有關說法不正確的是(

)A．這種保護艦體的方法叫作犧牲陽極保護法B．金屬塊R可能是鎂或鋅C．海水呈弱堿性，艦艇在海水中易發(fā)生析氫腐蝕D．正極反應為O2＋2H2O＋4e－===4OH－√C

[在艦體表面鑲嵌金屬塊(R)，這種保護方法利用原電池原理，需要金屬塊R金屬活動性比鐵活潑，R作負極，鐵作正極，這種方法叫作犧牲陽極保護法，A正確；金屬塊R比鐵活潑，可能是鎂或鋅，B正確；鋼合金材料在弱堿性海水中主要發(fā)生吸氧腐蝕，在強酸性溶液中才發(fā)生析氫腐蝕，C錯誤；吸氧腐蝕過程中，正極上發(fā)生還原反應，電極反應式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D正確。]2．(雙選)如圖是鋼鐵在海水中銹蝕過程的模型，若有0.2mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，下列說法正確的是(

)A．該金屬腐蝕過程為析氫腐蝕B．有5.6g鐵被腐蝕C．鋼鐵表面出現(xiàn)氣體D．消耗氣體體積約為1.12L(標準狀況)√√

3．將金屬M連接在鋼鐵設施表面，可減緩水體中鋼鐵設施的腐蝕。在如圖所示的情境中，下列有關說法正確的是(

)A．陰極的電極反應為Fe－2e－===Fe2+B．金屬M的活動性比Fe的活動性弱C．鋼鐵設施表面因積累大量電子而被保護D．鋼鐵設施在河水中的腐蝕速率比在海水中的快√C

[該裝置中陰極發(fā)生還原反應，A項錯誤；金屬M被氧化，即金屬活動性：M>Fe，B項錯誤；鋼鐵設施為原電池的正極，表面積累大量電子而被保護，C項正確；海水中含有大量的NaCl等電解質(zhì)，而河水中電解質(zhì)較少，故鋼鐵設施在河水中的腐蝕速率比在海水中的慢，D項錯誤。][教材交流·研討]如圖所示，將緊緊纏繞不同金屬的鐵釘放入培養(yǎng)皿中，再加入含有適量酚酞和NaCl的瓊脂熱溶液，冷卻后形成瓊膠(離子在瓊膠內(nèi)可以移動)。(1)根據(jù)所學知識分析a中你能觀察到什么現(xiàn)象？并解釋其原因：__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。銅絲附近呈現(xiàn)紅色。因為a中鐵比銅活潑，鐵作負極，發(fā)生氧化反應，銅作正極，發(fā)生還原反應，電極反應分別為負極：2Fe－4e－===2Fe2+，正極：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，因此a中銅絲附近呈現(xiàn)紅色(2)根據(jù)所學知識分析b中你能觀察到什么現(xiàn)象？并解釋其原因：__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)a、b中鐵釘?shù)母g速率快慢是怎樣的：____________________。鐵釘附近呈現(xiàn)紅色。b中鋁比鐵活潑，鋁作負極，發(fā)生氧化反應，鐵作正極，發(fā)生還原反應，電極反應分別為負極：4Al－12e－===4Al3+，正極：3O2＋6H2O＋12e－===12OH－，因此b中鐵釘附近呈現(xiàn)紅色a中鐵釘腐蝕速率更快1．金屬腐蝕：金屬或合金與周圍的氣體或液體發(fā)生氧化還原反應而引起損耗的現(xiàn)象。2．金屬腐蝕分為化學腐蝕與電化學腐蝕，電化學腐蝕分為析氫腐蝕與吸氧腐蝕。3．金屬防護的方法：改變金屬材料的組成、在金屬表面覆蓋保護層、電化學保護法。

知識必備1．下列事實中，與電化學腐蝕無關的是(

)A．埋在潮濕土壤里的鐵管比埋在干燥土壤里的鐵管更易被腐蝕B．在空氣中，金屬銀的表面生成一層黑色物質(zhì)C．在電工操作中，銅導線和鐵導線不能放在一起使用D．鍍銀的鐵制品，鍍層部分受損后，露出的鐵表面易被腐蝕5學習效果隨堂評估√243題號12．如圖是研究鐵釘腐蝕的裝置圖，下列說法不正確的是(

)A．鐵釘在兩處的腐蝕速率：a＜bB．a(chǎn)、b兩處鐵釘中碳均為正極C．a(chǎn)、b兩處鐵釘中的鐵均失電子被氧化D．a(chǎn)、b兩處的正極反應式均為O2＋4e－＋4H＋===2H2O523題號14√D

[a中電解質(zhì)溶液顯中性，鐵釘發(fā)生吸氧腐蝕，b中電解質(zhì)溶液為稀硫酸，顯酸性，鐵釘發(fā)生析氫腐蝕，a中正極反應為O2＋4e－＋2H2O===4OH－，b中正極反應式為2H＋＋2e－===H2↑，D錯誤。]3．錐形瓶內(nèi)壁用某溶液潤洗后，放入混合均勻的新制鐵粉和碳粉，塞緊瓶塞，同時測量錐形瓶內(nèi)壓強的變化，如圖所示。下列說法錯誤的是(

)A．0～t1時，鐵可能發(fā)生了析氫腐蝕B．0～t1時，鐵可能發(fā)生了吸氧腐蝕C．t1～t2時，鐵一定發(fā)生了吸氧腐蝕D．用于潤洗錐形瓶的溶液一定顯酸性523題號41√B

[0～t1時，壓強逐漸增大，說明錐形瓶中氣體體積增大，鐵可能發(fā)生了析氫腐蝕，A項正確；0～t1時，壓強逐漸增大，說明錐形瓶中氣體體積增大，吸氧腐蝕會導致錐形瓶中氣體體積減小，與題給信息不符，故0～t1時，鐵不可能發(fā)生吸氧腐蝕，B項錯誤；t1～t2時，壓強逐漸減小，說明錐形瓶中氣體體積減小，鐵發(fā)生了吸氧腐蝕，C項正確；0～t1時，壓強逐漸增大，說明錐形瓶中氣體體積增大，鐵可能發(fā)生了析氫腐蝕，也可能是鐵與酸性溶液發(fā)生了化學反應導致，D項正確。]523題號41

5243題號1A．圖Ⅱ中鋼管附近土壤的pH可能會上升B．圖Ⅰ中鋼管腐蝕的含鐵產(chǎn)物有FeS和Fe(OH)2C．圖Ⅱ中金屬棒X可能為銅，可使鋼管表面腐蝕電流接近于零D．圖Ⅱ中金屬棒X的作用是作為損耗正極材料和傳遞電流5243題號1√√CD

[題圖Ⅱ中沒有外加電源，采用的是犧牲陽極保護法，根據(jù)原電池原理，金屬棒X應作負極，金屬棒X的活潑性應大于鐵，才能保護鋼管，使其免受腐蝕，若金屬棒X是銅，則形成Fe-Cu原電池，會加速鐵的腐蝕；題圖Ⅱ中鋼管作正極，正極上H2O發(fā)生還原反應生成H2，電極反應為2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，故鋼管附近土壤中的c(OH－)會增大，pH可能會上升，A正確，C錯誤；題圖Ⅰ鋼管腐蝕的過程中，負極上Fe失去電子發(fā)生氧化反應生成的Fe2+與正極周圍的S2-和OH－反應分別生成FeS和Fe(OH)2，B正確；由上述分析可知，金屬棒X應作負極，D錯誤。]5243題號15．利用如圖裝置，可以模擬鐵的電化學防護。243題號15為減緩鐵的腐蝕：(1)若開關K置于N處，則X應為___________________，該電化學防護法為_____________________。(2)若開關K置于M處，則X應為_____________________，該電化學防護法為_________________。碳棒或Pt等惰性電極外加電流陰極保護法比鐵活潑的金屬Zn等犧牲陽極保護法(選擇題只有一個選項符合題目要求)1．家用炒菜鍋用水清洗放置后，會出現(xiàn)紅棕色的銹斑。在此變化過程中不可能發(fā)生的化學反應是(

)A．4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3B．2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2C．正極反應：2H2O＋O2＋4e－===4OH－D．負極反應：Fe－3e－===Fe3+課時分層作業(yè)(十)金屬的腐蝕與防護題11D

[在潮濕的環(huán)境中鐵發(fā)生電化學腐蝕，負極反應為Fe－2e－===Fe2+，正極反應為2H2O＋O2＋4e－===4OH－，總反應為2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2，生成的Fe(OH)2易被空氣中的氧氣氧化為Fe(OH)3。故D項錯誤。]題號13524687910112．下列表面上鍍有金屬保護層的鐵板中，當鍍層破損后，在相同條件下最不易被腐蝕的是(

)A．鍍鋅鐵板B．鍍錫鐵板C．鍍銀鐵板D．鍍銅鐵板題11A

[鐵板在鍍層破損后不易被腐蝕，是指鍍層破損后仍能對鐵板構成有效保護。A項，鐵板鍍鋅，鍍層破損后發(fā)生電化學腐蝕時，鋅為負極，鐵為正極，鐵被保護；B、C、D項，錫、銀、銅不如鐵活潑，鍍層破損后發(fā)生電化學腐蝕時，鐵為負極，失去電子被氧化，從而加速了鐵的腐蝕。綜上所述，A項符合題意。]

題11D

[金屬在潮濕的空氣中易發(fā)生吸氧腐蝕而變質(zhì)，A錯誤；金屬的化學腐蝕的實質(zhì)為M－ne－===Mn＋，是金屬直接和氧化劑反應的過程，不產(chǎn)生電流，B錯誤；金屬的化學腐蝕在酸性或堿性環(huán)境下均可進行，如金屬鋁在鹽酸或NaOH溶液中均發(fā)生化學腐蝕，C錯誤；在潮濕的中性環(huán)境中，金屬的電化學腐蝕以吸氧腐蝕為主，D正確。]題號13524687910114．實驗室模擬在海水環(huán)境和河水環(huán)境下對焊接金屬材料使用的影響(如圖)。下列相關描述中正確的是(

)題號1352468791011A．由圖示的金屬腐蝕情況說明了Fe元素的金屬性弱于Sn元素

B．由圖示可以看出甲是海水環(huán)境下的腐蝕情況，乙是河水環(huán)境下的腐蝕情況C．兩種環(huán)境下鐵被腐蝕時的電極反應均為Fe－3e－===Fe3+D．為了防止艦艇在海水中被腐蝕，可在焊點附近用鋅塊打“補丁”題號1352468791011D

[Fe元素的金屬性強于Sn元素，A錯誤；海水含大量的鹽，腐蝕較快，由圖示可以看出乙是海水環(huán)境下的腐蝕情況，B錯誤；兩種環(huán)境下鐵被腐蝕時的電極反應均為Fe－2e－===Fe2+，C錯誤；焊點附近用鋅塊打“補丁”，可以防止艦艇在海水中被腐蝕，D正確。]√5．如圖，各燒杯中盛有海水，鐵在其中被腐蝕的速率由快到慢的順序為(

)A．①②③④⑤ B．④③②①⑤C．④③①②⑤ D．④②③①⑤題號1352468791011√C

[根據(jù)裝置圖可知，②③裝置是原電池，在②中Fe作正極，被保護，在③中Fe作負極，被腐蝕；④⑤裝置是電解池，④中Fe為陽極，被腐蝕，⑤中Fe為陰極，被保護。根據(jù)腐蝕速率：電解池陽極>原電池負極>化學腐蝕>原電池正極>電解池陰極，可知鐵腐蝕速率由快到慢的順序為④③①②⑤。]題號13524687910116．深埋在潮濕土壤中的鐵管道，在硫酸鹽還原菌作用下，能被硫酸根離子腐蝕，其電化學腐蝕原理如圖所示。下列說法正確的是(

)A．鐵管道發(fā)生的是吸氧腐蝕B．輸送暖氣的管道也易發(fā)生此類腐蝕C．這種情況下，土壤的pH增大D．管道上刷富銅油漆可以延緩管道的腐蝕題11

題號13524687910117．如圖裝置中，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(顯酸性)，各加入生鐵塊，放置一段時間。下列有關描述錯誤的是(

)A．生鐵塊中的碳是原電池的正極B．紅墨水水柱兩邊的液面變?yōu)樽蟮陀腋逤．兩試管中相同的電極反應式是Fe－2e－===Fe2+D．a(chǎn)試管中發(fā)生了吸氧腐蝕，b試管中發(fā)生了析氫腐蝕題11B

[a試管發(fā)生了吸氧腐蝕，試管內(nèi)氣體壓強減小，b試管發(fā)生了析氫腐蝕，試管內(nèi)氣體壓強增大，故紅墨水水柱兩邊液面變?yōu)樽蟾哂业停珺錯誤。]8．根據(jù)如圖裝置，回答下列問題。題號1352468791011(1)C中Fe極的電極反應為___________________。(2)B中Fe極的電極反應為_________________，Cu極附近溶液的pH______(填“增大”“減小”

或“不變”)。比較A、B、C中鐵被腐蝕的速率，由快到慢的順序是______________。題號13524687910112H＋＋2e－===H2↑

Fe－2e－===Fe2+增大B＞A＞C[解析]

(1)裝置C中Zn-Fe-稀硫酸構成原電池，其中Zn作負極，電極反應為Zn－2e－===Zn2+，F(xiàn)e作正極，電極反應為2H＋＋2e－===H2↑。(2)裝置B中，F(xiàn)e-Cu-海水構成原電池，其中負極(Fe)：2Fe－4e－===2Fe2+，正極(Cu)：2H2O＋O2＋4e－===4OH－。該裝置本質(zhì)上發(fā)生的是吸氧腐蝕，故Cu極附近c(OH－)增大，pH增大。經(jīng)比較，鐵被腐蝕的快慢順序為B＞A＞C。題號1352468791011(選擇題有一個或兩個選項符合題目要求)9．考古發(fā)掘出的古代青銅器(含銅、錫等金屬)表面經(jīng)常出現(xiàn)小孔腐蝕，這是一種電化學腐蝕現(xiàn)象。小孔腐蝕的過程及銅腐蝕產(chǎn)物(銅銹)的成分如圖所示。題號1352468791011下列分析不正確的是(

)A．氧氣是正極反應物B．銅銹中銅的化合價相同C．圖乙中，Cl－從小孔內(nèi)向小孔外移動D．青銅中的錫也會發(fā)生電化學腐蝕題號1352468791011√√BC

[青銅器中含銅、錫等金屬，也含有其他金屬及非金屬雜質(zhì)，由于物質(zhì)金屬性不同，且周圍存在電解質(zhì)溶液，形成了原電池，且電解質(zhì)溶液顯中性，發(fā)生吸氧腐蝕，正極上氧氣發(fā)生得電子的還原反應生成OH－，因此氧氣是正極反應物，A正確；根據(jù)圖乙可知，在銹蝕小孔外銅銹成分為Cu2(OH)2CO3、Cu2(OH)3Cl，Cu元素化合價為＋2價，在小孔附近和小孔內(nèi)壁中銅銹成分為Cu2O、CuCl，Cu元素化合價為＋1價，B錯誤；由CuCl是在小孔內(nèi)壁生成，可知Cl－會從小孔外向小孔內(nèi)移動，C錯誤；由于Sn的金屬性比Cu強，與Cu構成原電池時，Sn作負極，被氧化而發(fā)生電化學腐蝕，D正確。]題號135246879101110．如圖兩套實驗裝置，都涉及金屬的腐蝕反應，假設其中的金屬塊和金屬絲都是足量的。下列敘述正確的是(

)A．裝置Ⅰ在反應過程中只生成NO2氣體B．裝置Ⅱ開始階段鐵絲只發(fā)生析氫腐蝕C．裝置Ⅱ在反應過程中能產(chǎn)生氫氣D．裝置Ⅰ在反應結束時溶液中的金屬陽離子有Cu2+和Fe2+題號1352468791011√√CD

[裝置

Ⅰ

中，鐵遇濃硝酸鈍化，銅與濃硝酸反應，在這種條件下，銅作原電池的負極，鐵作正極，反應生成紅棕色的NO2，隨著反應的進行，濃硝酸變?yōu)橄∠跛?，隨后鐵作負極，Cu作正極，稀硝酸發(fā)生還原反應生成無色的NO，金屬過量，故反應結束時溶液中既有Fe2+又有Cu2+，A錯誤、D正確；因為裝置