1-4-金屬的腐蝕和防護(hù)

第四節(jié)金屬的腐蝕與防護(hù)【課標(biāo)要求】1.知道金屬腐蝕的危害，認(rèn)識(shí)金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的本質(zhì)，理解金屬電化學(xué)腐蝕的原理，能正確書(shū)寫(xiě)析氫腐蝕和吸氧腐蝕的電極反應(yīng)式。2.了解防止金屬腐蝕的措施。理解金屬的電化學(xué)腐蝕原理在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用，進(jìn)一步從能量的角度理解化學(xué)科學(xué)對(duì)人類(lèi)生活的重要貢獻(xiàn)?！竞诵乃仞B(yǎng)】1.科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任：樹(shù)立防止金屬腐蝕的意識(shí)，將金屬腐蝕的防護(hù)方法應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)。2.科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)：通過(guò)實(shí)驗(yàn)科學(xué)探究金屬腐蝕的本質(zhì)及其原因。探究學(xué)習(xí)一金屬電化學(xué)腐蝕的原理1．金屬腐蝕的定義和分類(lèi)(1)定義：金屬表面因與周?chē)奈镔|(zhì)發(fā)生而遭到破壞的現(xiàn)象。(2)實(shí)質(zhì)：金屬原子的過(guò)程。(3)分類(lèi)：化學(xué)腐蝕和。氧化還原反應(yīng)失電子被氧化成陽(yáng)離子電化學(xué)腐蝕2．金屬電化學(xué)腐蝕的原理(1)定義：不純的金屬接觸到發(fā)生原電池反應(yīng)而發(fā)生的腐蝕。(2)實(shí)質(zhì)：被腐蝕的金屬作原電池的極而失電子被氧化。電解質(zhì)溶液負(fù)(3)析氫腐蝕與吸氧腐蝕(以鋼鐵的腐蝕為例)類(lèi)別吸氧腐蝕析氫腐蝕條件水膜酸性.水膜酸度.負(fù)極反應(yīng)

正極反應(yīng)

原電池反應(yīng)

不強(qiáng)較強(qiáng)O2＋2H2O＋4e－=4OH－2H＋＋2e－=H2↑Fe－2e－=Fe2＋Fe－2e－=Fe2＋2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)2Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑想一想？(1)銅板上鐵鉚釘處雨天過(guò)后生成鐵銹(Fe2O3·xH2O)，寫(xiě)出生銹過(guò)程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式。

2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)2、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3、2Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O想一想？(2)如圖裝置中，小試管內(nèi)為紅墨水，具支試管內(nèi)盛有pH＝4的雨水和生鐵片。觀察到：開(kāi)始導(dǎo)管內(nèi)液面下降，一段時(shí)間后導(dǎo)管內(nèi)液面回升，略高于小試管液面。①導(dǎo)管內(nèi)液面下降時(shí)，發(fā)生(填“析氫腐蝕”或“吸氧腐蝕”)。②墨水回升時(shí)，發(fā)生(填“析氫腐蝕”或“吸氧腐蝕”)，此時(shí)正極反應(yīng)式為：。③析氫腐蝕消耗(填“H＋”或“OH－”，下同)，吸氧腐蝕產(chǎn)生，具支試管中溶液pH逐漸(填“增大”或“減小”)。析氫腐蝕吸氧腐蝕O2＋2H2O＋4e－=4OH－H＋OH－增大3．金屬腐蝕的快慢規(guī)律(1)對(duì)同一電解質(zhì)溶液來(lái)說(shuō)，金屬腐蝕由快到慢的順序是：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。(2)對(duì)同一金屬來(lái)說(shuō)，在不同溶液中腐蝕速率的快慢：強(qiáng)電解質(zhì)溶液中>弱電解質(zhì)溶液中>非電解質(zhì)溶液中。(3)活動(dòng)性不同的兩種金屬，活動(dòng)性差別越大，活動(dòng)性強(qiáng)的金屬腐蝕速率越快。(4)對(duì)同一種電解質(zhì)溶液來(lái)說(shuō)，一般電解質(zhì)溶液濃度越大，金屬腐蝕速率越快。想一想？如圖所示，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?yàn)開(kāi)_________________。⑤④②①③⑥【理解應(yīng)用】1．判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)(1)無(wú)論化學(xué)腐蝕還是電化學(xué)腐蝕，金屬的腐蝕都是失電子被氧化的過(guò)程()(2)鋼鐵的腐蝕以吸氧腐蝕為主()(3)鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕的負(fù)極反應(yīng)式為Fe－3e－=Fe3＋()(4)銅在酸性條件也可以發(fā)生析氫腐蝕()(5)Al、Fe、Cu在潮濕的空氣中腐蝕均生成氧化物()(6)純銀器表面變黑和鋼鐵表面生銹腐蝕原理一樣()×√×√√××××【理解應(yīng)用】2．(2019·上海高考)關(guān)于右圖裝置，敘述錯(cuò)誤的是()A．石墨電極反應(yīng)O2＋4H＋＋4e－=2H2OB．鼓入少量空氣，會(huì)加快Fe的腐蝕C．加入少量的NaCl，會(huì)加快Fe的腐蝕D．加入HCl，石墨電極反應(yīng)式：2H＋＋2e－=H2↑×√×化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕往往同時(shí)發(fā)生，只是電化學(xué)腐蝕比化學(xué)腐蝕更普遍，危害更大。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(shí)際情況中以吸氧腐蝕為主。鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕或吸氧腐蝕時(shí)，負(fù)極都是鐵，失電子生成Fe2＋，而非Fe3＋。金屬活動(dòng)性順序中位于氫前面和氫后面的金屬都能發(fā)生吸氧腐蝕，但只有在金屬活動(dòng)性順序中排在氫前面的金屬才可發(fā)生析氫腐蝕?！痉此?xì)w納】探究學(xué)習(xí)二金屬腐蝕的防護(hù)1．在金屬表面覆蓋保護(hù)層①涂耐腐蝕物質(zhì)，如涂油漆等。②鍍抗腐蝕金屬，如電鍍等。③鍍膜，如烤藍(lán)等。2．改變金屬內(nèi)部組成、結(jié)構(gòu)等，如制成不銹鋼。3．電化學(xué)防護(hù)方法(1)犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法——原電池原理負(fù)極：比被保護(hù)金屬活潑的金屬；正極：被保護(hù)的金屬設(shè)備。(2)外加電流的陰極保護(hù)法——電解原理a．陰極：被保護(hù)的金屬設(shè)備；b．陽(yáng)極：惰性電極?！練w納總結(jié)】【理解應(yīng)用】1．判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)(1)在海輪外殼連接鋅塊保護(hù)外殼不受腐蝕是采用了犧牲陰極保護(hù)法()(2)鐵管鍍鋅層局部破損后，鐵管仍不易生銹()(3)當(dāng)鍍錫鐵制品的鍍層破損時(shí)，鍍層仍能對(duì)鐵制品起保護(hù)作用()(4)原電池反應(yīng)是導(dǎo)致金屬腐蝕的主要原因，故不能用來(lái)減緩金屬的腐蝕()(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(duì)金屬的保護(hù)作用()(6)外加電流陰極保護(hù)法，在通電時(shí)被保護(hù)的金屬表面腐蝕電流降至零或接近于零()×√×√√××××【理解應(yīng)用】2．(2020·江蘇，11)將金屬M(fèi)連接在鋼鐵設(shè)施表面，可減緩水體中鋼鐵設(shè)施的腐蝕。在題圖所示的情境中，下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()

A．陰極的電極反應(yīng)式為Fe－2e－=Fe2＋B．金屬M(fèi)的活動(dòng)性比Fe的活動(dòng)性弱C．鋼鐵設(shè)施表面因積累大量電子而被保護(hù)D．鋼鐵設(shè)施在河水中的腐蝕速率比在海水中的快×√×探究學(xué)習(xí)三金屬腐蝕的防護(hù)1．一次性保暖貼工作原理

負(fù)極正極電極材料電極反應(yīng)離子導(dǎo)體使用后固體成分鐵粉活性炭Fe－2e－=Fe2＋O2＋2H2O＋4e－=4OH－食鹽水炭粉、氯化鈉固體、三氧化二鐵固體及含鎂和鋁的鹽2．微電解技術(shù)處理工業(yè)廢水

負(fù)極正極電極材料電極反應(yīng)離子導(dǎo)體原理鐵屑中的鐵鐵屑中的碳Fe－2e－=Fe2＋O2＋2H2O＋4e－=4OH－2H＋＋2e－=H2↑工業(yè)廢水新生成的電極反應(yīng)產(chǎn)物具有很高的反應(yīng)活性，能與廢水中的某些污染物發(fā)生氧化還原反應(yīng)，從而達(dá)到去除污染物的目的【歸納總結(jié)】【理解應(yīng)用】糕點(diǎn)包裝中常用的脫氧劑組成為還原性鐵粉、氯化鈉、炭粉等，其脫氧原理與鋼鐵的吸氧腐蝕相同。下列分析正確的是()A．脫氧過(guò)程是吸熱反應(yīng)，可降低溫度，延長(zhǎng)糕點(diǎn)保質(zhì)期B．脫氧過(guò)程中鐵做原電池正極，電極反應(yīng)：Fe－3e－===Fe3＋C．脫氧過(guò)程中碳做原電池正極，電極反應(yīng)：2H2O＋O2＋4e－===4OH－D．含有1.12g鐵粉的脫氧劑，理論上最多能吸收氧氣336mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)【基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)】1．下列有關(guān)金屬電化學(xué)腐蝕的說(shuō)法正確的是()A．銅既可以發(fā)生析氫腐蝕也可以發(fā)生吸氧腐蝕B．鐵只能發(fā)生析氫腐蝕C．銅只能發(fā)生吸氧腐蝕D．吸氧腐蝕比析氫腐蝕普遍【基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)】2．埋在地下的鑄鐵輸油管道，在下列情況下被腐蝕得最慢的是()A．在潮濕疏松的堿性土壤中B．在干燥致密的酸性土壤中C．將輸油管道與電源負(fù)極相連D．在輸油管道接口處包上銅皮【基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)】5．根據(jù)右圖，下列判斷中正確的是()

A．燒杯a中的溶液pH升高B．燒杯a中發(fā)生的反應(yīng)為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－C．燒杯b中發(fā)生還原反應(yīng)D．燒杯b中發(fā)生的反應(yīng)為2Cl－－2e－=Cl2↑【素養(yǎng)提升】6．(2017·全國(guó)卷Ⅰ，11)支撐海港碼頭基礎(chǔ)的鋼管樁，常用外加電流的陰極保護(hù)法進(jìn)行防腐，工作原理如圖所示，其中高硅鑄鐵為惰性輔助陽(yáng)極。下列有關(guān)表述不正確的是()

A．通入保護(hù)電流使鋼管樁表面腐蝕電流接近于零B．通電后外電路電子被強(qiáng)制從高硅鑄鐵流向鋼管樁C．高硅鑄鐵的作用是作為損耗陽(yáng)極材料和傳遞電流D．通入的保護(hù)電流應(yīng)該根據(jù)環(huán)境條件變化進(jìn)行調(diào)整操作現(xiàn)象

取一塊打磨過(guò)的生鐵片，在其表面滴一滴含酚酞和K3[Fe(CN)6]的食鹽水

放置一段時(shí)間后，生鐵片上出現(xiàn)如圖所示“斑痕”，其邊緣為紅色，中心區(qū)域?yàn)樗{(lán)色，在兩色環(huán)交界處出現(xiàn)鐵銹7．某同學(xué)進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)。已知Fe2＋與K3[Fe(CN)6]反應(yīng)生成藍(lán)色的鐵氰化亞鐵沉淀。請(qǐng)回答：(1)生鐵片發(fā)生________腐蝕，中心區(qū)的電極反應(yīng)式為_(kāi)_______________；(2)邊緣處的電極反應(yīng)式為_(kāi)_____________________，交界處發(fā)生的反應(yīng)為