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

第3課時金屬的腐蝕與保護(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 而遭到破壞的過程。 2實質(zhì)：金屬 電子被 。化學(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 接觸時發(fā)生 反應(yīng)，較活潑金屬 電子被 的過程。 2實質(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，正極上O2被還原。 (2)析氫腐蝕：在水膜酸性 時，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?；瘜W(xué)化學(xué)噴漆、涂油脂、電鍍噴漆、涂油脂、電鍍犧牲陽極犧牲陽極陰極陰極 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)而損耗的過程，不需要通過電流，所以B錯誤；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錯誤；只有選項D正確。 答案：D 2鐵制自來水管與下列材料做成的水龍頭連接，自來水管銹蝕最快的是() 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：鋅的活動性強(qiáng)于鐵，形成原電池時鋅做負(fù)極先被腐蝕使船體得到保護(hù)。 答案：C 一、鋼鐵的腐蝕 1實驗探究吸氧腐蝕 (1)實驗?zāi)康模禾骄拷葸^食鹽水的鐵釘發(fā)生吸氧腐蝕。 (2)實驗步驟：將經(jīng)過酸洗除銹的鐵釘，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)實現(xiàn)現(xiàn)象：導(dǎo)管中水柱上升，鐵釘表面有鐵銹生成。 (4)實驗分析：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，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，放置一段時間。下列有關(guān)描述錯誤的是() 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)生析氫腐蝕時有H2放出，發(fā)生吸氧腐蝕時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)生吸氧腐蝕時電極反應(yīng)為O22H2O4e4OH，在發(fā)生析氫腐蝕時電極反應(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，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，D對。 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)。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，電極反應(yīng)為：AlAl33e；故D項錯；b中鐵釘作正極，發(fā)生還原反應(yīng)，B項正確。 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為：電解原理引起的腐蝕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為：強(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對于活動性不同的兩種金屬，活動性差別越大，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，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，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，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，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。容器是一個電解池，在這里Fe是陽極，不斷地以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)境下的腐蝕實質(zhì)是MnH2O=M(OH)nn/2H2 B金屬的化學(xué)腐蝕實質(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)生陽極氧化 解析：金屬被腐蝕的實質(zhì)是MMnne，A項說法錯誤。 答案：A 2下列事實不能用電化學(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，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A是通過構(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B可形成氧化膜保護(hù)鋁。選項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.炒過菜的鐵鍋未及時洗凈(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。生鐵鍋生鐵鍋 炒過菜的鐵鍋未及時洗凈(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