高中化學(xué) 第1章第3節(jié) 第3課時(shí) 金屬的腐蝕與保護(hù)課件同步導(dǎo)學(xué) 魯科版選修4

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1、第3課時(shí)金屬的腐蝕與保護(hù) 1了解金屬腐蝕的原因，能辨別金屬發(fā)生腐蝕的類型。 2理解金屬電化學(xué)腐蝕的原理及類型。 3掌握金屬防護(hù)的方法以及金屬的電化學(xué)防護(hù)的原理。 一、金屬的腐蝕 1定義：金屬表面與周圍物質(zhì)發(fā)生 或因 而遭到破壞的過(guò)程。 2實(shí)質(zhì)：金屬 電子被 ?；瘜W(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)電化學(xué)作用電化學(xué)作用失去失去氧化氧化 二、金屬電化學(xué)腐蝕的原理 1定義：不純的金屬或合金跟 接觸時(shí)發(fā)生 反應(yīng)，較活潑金屬 電子被 的過(guò)程。 2實(shí)質(zhì)：被腐蝕金屬成為原電池的 極而被溶解。 3分類 (1)吸氧腐蝕：在水膜 時(shí)，正極上O2被還原。 (2)析氫腐蝕：在水膜酸性 時(shí)，正極上H被還原。 電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液原電池原電池

2、失去失去氧化氧化負(fù)負(fù)酸性很弱或呈中性酸性很弱或呈中性較強(qiáng)較強(qiáng) 開放探究(1)現(xiàn)實(shí)生活中化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕哪種更普遍？析氫腐蝕與吸氧腐蝕哪個(gè)更普遍？ (2)影響金屬腐蝕的因素有哪些？ 提示：(1)電化學(xué)腐蝕更普遍；吸氧腐蝕更普遍。 (2)有金屬的本性和介質(zhì)兩個(gè)方面。就金屬本性而言，金屬越活潑，就越易失電子而被腐蝕。介質(zhì)對(duì)金屬腐蝕的影響也很大，如果金屬在潮濕空氣中，接觸腐蝕性氣體或電解質(zhì)溶液，都容易被腐蝕 三、金屬的防護(hù) 1本質(zhì)：阻止金屬發(fā)生 反應(yīng)。 2方法 (1)改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如制成合金等。 (2)加防護(hù)層，如在金屬表面 等。 (3)電化學(xué)防護(hù) 電化學(xué)保護(hù)分為 保護(hù)法和 保護(hù)法。化學(xué)化學(xué)噴

3、漆、涂油脂、電鍍噴漆、涂油脂、電鍍犧牲陽(yáng)極犧牲陽(yáng)極陰極陰極 3金屬的防護(hù)措施圖示 1下列有關(guān)金屬腐蝕的說(shuō)法中正確的是() A金屬腐蝕指不純金屬與接觸到的電解質(zhì)溶液進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而損耗的過(guò)程 B電化學(xué)腐蝕指在外加電流的作用下不純金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而損耗的過(guò)程 C鋼鐵腐蝕最普遍的是吸氧腐蝕，負(fù)極吸收氧氣，產(chǎn)物最終轉(zhuǎn)化為鐵銹 D金屬的電化學(xué)腐蝕和化學(xué)腐蝕本質(zhì)相同，但電化學(xué)腐蝕伴有電流作用 解析：金屬腐蝕的本質(zhì)，主要是金屬原子失電子被氧化，腐蝕的內(nèi)因是金屬的化學(xué)性質(zhì)比較活潑，外因是金屬與空氣、水和其他腐蝕性的物質(zhì)接觸，腐蝕主要包括化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕，所以A錯(cuò)誤；電化學(xué)腐蝕指不純金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而損耗的過(guò)

4、程，不需要通過(guò)電流，所以B錯(cuò)誤；鋼鐵腐蝕最普遍的是吸氧腐蝕，正極吸收氧氣，而不是負(fù)極吸收氧氣，所以C錯(cuò)誤；只有選項(xiàng)D正確。 答案：D 2鐵制自來(lái)水管與下列材料做成的水龍頭連接，自來(lái)水管銹蝕最快的是() A鐵水龍頭B銅水龍頭 C塑料水龍頭 D陶瓷水龍頭 答案：B 3下列防腐措施中，屬于電化學(xué)保護(hù)法的是() A用氧化劑使金屬表面生成致密穩(wěn)定的氧化物保護(hù)膜 B在金屬中加入一些鉻或鎳制成金屬合金 C在輪船的船殼水線以下部分，裝上一定數(shù)量的鋅錠 D金屬表面噴漆 解析：鋅的活動(dòng)性強(qiáng)于鐵，形成原電池時(shí)鋅做負(fù)極先被腐蝕使船體得到保護(hù)。 答案：C 一、鋼鐵的腐蝕 1實(shí)驗(yàn)探究吸氧腐蝕 (1)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄拷葸^(guò)食

5、鹽水的鐵釘發(fā)生吸氧腐蝕。 (2)實(shí)驗(yàn)步驟：將經(jīng)過(guò)酸洗除銹的鐵釘，用飽和食鹽水浸泡一下，放入如圖所示的試管中，然后撒少量炭粉，幾分鐘后，觀察導(dǎo)管中水柱的變化。 (3)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)象：導(dǎo)管中水柱上升，鐵釘表面有鐵銹生成。 (4)實(shí)驗(yàn)分析：裝置中FeC食鹽水一起構(gòu)成了原電池，F(xiàn)e做負(fù)極，C做正極，由于食鹽水呈中性，故電極反應(yīng)如下： 負(fù)極：2Fe2Fe24e 正極：O22H2O4e4OH 總反應(yīng)方程式：2FeO22H2O=2Fe(OH)2，又4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3，氫氧化鐵進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為鐵銹。 2鋼鐵的析氫腐蝕與吸氧腐蝕的比較 電化學(xué)電化學(xué)腐蝕類型腐蝕類型析氫腐蝕析氫腐蝕吸氧腐蝕吸氧腐

6、蝕條件條件水膜酸性較強(qiáng)水膜酸性較強(qiáng)水膜酸性很弱或水膜酸性很弱或呈中性、堿性呈中性、堿性電電極極反反應(yīng)應(yīng)負(fù)負(fù)極極FeFe22e正正極極2H2eH2O22H2O4e 4OH總反應(yīng)總反應(yīng)式式Fe2H=Fe2H22FeO22H2O=2Fe(OH)2 (1)原電池的負(fù)極材料與電解質(zhì)溶液不能發(fā)生自發(fā)的化學(xué)反應(yīng)時(shí)，正極反應(yīng)一般為：O24e2H2O4OH。 (2)金屬的吸氧腐蝕比析氫腐蝕更普遍，按照金屬活動(dòng)性順序，“H”前金屬既可以發(fā)生析氫腐蝕也可以發(fā)生吸氧腐蝕，“H”后金屬只能發(fā)生吸氧腐蝕。(上海高考)右圖裝置中，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(呈酸性)，各加入生鐵塊，放置一段時(shí)間

7、。下列有關(guān)描述錯(cuò)誤的是() A生鐵塊中的碳是原電池的正極 B紅墨水柱兩邊的液面變?yōu)樽蟮陀腋?C兩試管中相同的電極反應(yīng)式是：FeFe22e Da試管中發(fā)生了吸氧腐蝕，b試管中發(fā)生了析氫腐蝕 思路點(diǎn)撥：解答本題要注意以下兩點(diǎn)： (1)溶液的酸堿性決定鐵釘發(fā)生電化學(xué)腐蝕的類別。 (2)發(fā)生析氫腐蝕時(shí)有H2放出，發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)O2被吸收。 生鐵塊中的鐵比含有的碳活潑，在形成的原電池中充當(dāng)負(fù)極，電極反應(yīng)為FeFe22e，碳充當(dāng)正極，在發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)電極反應(yīng)為O22H2O4e4OH，在發(fā)生析氫腐蝕時(shí)電極反應(yīng)為2H2eH2，故A、C正確。a試管中盛裝NaCl溶液為中性環(huán)境，故生鐵塊發(fā)生吸氧腐蝕，氧氣被消耗，

8、試管內(nèi)氣體壓強(qiáng)降低；b試管內(nèi)盛裝NH4Cl溶液，酸性較強(qiáng)，產(chǎn)生析氫腐蝕，產(chǎn)生H2，試管內(nèi)氣體壓強(qiáng)增大，故紅墨水柱兩邊的液面應(yīng)左高右低，故B錯(cuò)，D對(duì)。 答案：D 1如下圖所示，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(dòng))。下列敘述正確的是() Aa中鐵釘附近呈現(xiàn)紅色 Bb中鐵釘上發(fā)生還原反應(yīng) Ca中銅絲上發(fā)生氧化反應(yīng) Db中鋁條附近有氣泡產(chǎn)生 解析：a、b兩裝置中金屬接觸中性電解質(zhì)溶液，都發(fā)生吸氧腐蝕。a中Fe釘作負(fù)極，銅絲作正極，正極上的反應(yīng)為：O22H2O4e4OH，堿性增強(qiáng)，銅絲附近呈紅色；b中形成的原電池Al作負(fù)極

9、，電極反應(yīng)為：AlAl33e；故D項(xiàng)錯(cuò)；b中鐵釘作正極，發(fā)生還原反應(yīng)，B項(xiàng)正確。 答案：B 二、金屬腐蝕快慢規(guī)律 1在同一電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕由快到慢的順序?yàn)椋弘娊庠硪鸬母g原電池原理引起的腐蝕化學(xué)腐蝕應(yīng)用原電池原理有保護(hù)措施的腐蝕應(yīng)用電解池原理有保護(hù)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?yàn)椋簭?qiáng)電解質(zhì)溶液中的腐蝕弱電解質(zhì)溶液中的腐蝕非電解質(zhì)溶液中的腐蝕。 3對(duì)于活動(dòng)性不同的兩種金屬，活動(dòng)性差別越大，氧化還原反應(yīng)速率越快，活潑金屬腐蝕越快。 4對(duì)于同一種電解質(zhì)溶液，電解質(zhì)溶液濃度越大，金屬腐蝕越快(除鈍化外)。 5純度越高的金屬，腐蝕的速率越慢(純金屬幾乎不腐蝕)。 6不

10、純的金屬或合金，在潮濕的空氣中腐蝕速率遠(yuǎn)大于在干燥、隔絕空氣條件下的腐蝕速率。 比較金屬腐蝕快慢時(shí)，先分清金屬活潑與否，電解質(zhì)溶液成分；確定“裝置”類型：是電解池還是原電池。如圖所示，各容器中盛有海水，鐵在其中被腐蝕時(shí)，由快到慢的順序是() AB C D 金屬的腐蝕，從本質(zhì)上講也是組成化學(xué)電池發(fā)生氧化還原反應(yīng)的結(jié)果。在原電池中，活潑金屬為負(fù)極，該金屬被氧化，不活潑金屬便被保護(hù)起來(lái)，其被腐蝕的速率大大減小，所以裝置中的鐵被腐蝕的速率比中的慢；反之，當(dāng)鐵與比它不活潑的金屬，如Sn、Cu等連接起來(lái)，則其被腐蝕的速度增大，所以在容器中的鐵比容器中的鐵腐蝕得快。容器是一個(gè)電解池，在這里Fe是陽(yáng)極，不斷地

11、以Fe2的形式進(jìn)入容器中，從而加速了鐵的腐蝕，在上述四容器中，容器中的鐵腐蝕過(guò)程是最快的。 答案：A 2相同材質(zhì)的鐵在下列情形下最不易被腐蝕的是() 解析：A、B、D都形成原電池，鐵做負(fù)極，腐蝕速度加快；C中鐵表面鍍銅，鐵被保護(hù)不易被腐蝕。 答案：C 1(2011牡丹江高二質(zhì)檢)下列關(guān)于金屬腐蝕的敘述不正確的是() A金屬在潮濕環(huán)境下的腐蝕實(shí)質(zhì)是MnH2O=M(OH)nn/2H2 B金屬的化學(xué)腐蝕實(shí)質(zhì)是MMnne，電子直接轉(zhuǎn)移給氧化劑 C在潮濕的中性環(huán)境中，金屬的電化學(xué)腐蝕主要是吸氧腐蝕 D防止金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕，關(guān)鍵在于阻止金屬成為原電池的負(fù)極，避免其發(fā)生陽(yáng)極氧化 解析：金屬被腐蝕的實(shí)質(zhì)是M

12、Mnne，A項(xiàng)說(shuō)法錯(cuò)誤。 答案：A 2下列事實(shí)不能用電化學(xué)原理解釋的是() 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反應(yīng)速率增大 D鍍鋅鐵比鍍錫鐵耐用 解析：選項(xiàng)A是通過(guò)構(gòu)成ZnFe原電池，在船殼上加鋅塊作原電池的負(fù)極，從而保護(hù)正極鐵不受腐蝕。選項(xiàng)B可形成氧化膜保護(hù)鋁。選項(xiàng)C中由于發(fā)生ZnCu2=Zn2Cu，生成的銅附在鋅表面構(gòu)成了原電池，從而增大了反應(yīng)的速率。選項(xiàng)D中一旦金屬鍍層受損后，分別形成ZnFe原電池和FeSn原電池，前者Zn被腐蝕從而保護(hù)了鐵，而后者Fe首先被腐蝕，所以鍍鋅鐵比鍍錫鐵耐用。 答案：B 3(2011常熟

13、高二質(zhì)檢)將鐵棒與石墨用導(dǎo)線連接后浸入0.01 mol/L的食鹽溶液中，可能出現(xiàn)的現(xiàn)象是() A鐵棒附近產(chǎn)生OHB鐵棒被腐蝕 C石墨棒上放出Cl2 D石墨棒上放出O2 解析：鐵棒為原電池的負(fù)極，被腐蝕；石墨棒為原電池的正極，發(fā)生反應(yīng)：O22H2O4e4OH。 答案：B 4(2011亳州高二質(zhì)檢)下列金屬的防護(hù)方法中屬于犧牲陽(yáng)極保護(hù)法的是() A鐵塔上焊接大大小小的鋅塊 B體育器材表面涂上防護(hù)漆 C水下鐵閘門和直流電源的負(fù)極相連 D自行車鏈條上涂一層機(jī)油 解析：A中鐵塔上的鋅塊發(fā)生氧化反應(yīng)而被損耗；B、D屬于外加保護(hù)層的物理防護(hù)法；C屬于陰極電保護(hù)法。 答案：A 5.炒過(guò)菜的鐵鍋未及時(shí)洗凈(殘液

14、中含NaCl)，第二天便出現(xiàn)紅棕色的銹斑該銹斑為Fe(OH)3失水的產(chǎn)物。生鐵鍋生鐵鍋 炒過(guò)菜的鐵鍋未及時(shí)洗凈(殘液中含NaCl)，第二天便出現(xiàn)紅棕色的銹斑該銹斑為Fe(OH)3失水的產(chǎn)物。 (1)回答有關(guān)電化學(xué)腐蝕的問題： 負(fù)極反應(yīng)為：_； 正極反應(yīng)為：_； 原電池反應(yīng)為：_。 (2)寫出生成Fe(OH)3的化學(xué)方程式_ _。 解析：NaCl殘液是電解質(zhì)溶液，它跟鐵鍋中的鐵和少量的碳恰好構(gòu)成了原電池，在此原電池里，鐵是負(fù)極，鐵失電子而被氧化；碳為正極，主要是溶解于NaCl溶液里的O2得電子而被還原，這一過(guò)程可以表示如下： 負(fù)極(鐵極)：2Fe2Fe24e 正極(碳極)：O22H2O4e4OH 生成的Fe2 與OH結(jié)合生成Fe(OH)2：Fe2 2OH=Fe(OH)2 生成的Fe(OH)2極易被氧化成Fe(OH)3：4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3 答案：(1)2Fe2Fe24e O22H2O4e4OH 2FeO22H2O=2Fe(OH)2 (2)4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3