2018高中化學(xué) 第三單元 化學(xué)與材料的發(fā)展 3.2.2 金屬的腐蝕及防止課件 新人教版選修2.ppt

第2課時金屬的腐蝕及防止 1 能說出金屬的幾種腐蝕情況 會運用鐵的吸氧腐蝕 2 能記住常用的幾種金屬防護(hù)方法和電解 電鍍的原理 一 二 一 金屬的腐蝕1 金屬腐蝕及其分類 1 金屬腐蝕的本質(zhì)是金屬與其接觸的其他物質(zhì)在一定條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng)而受到損害 2 金屬腐蝕主要包括化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕 2 電化學(xué)腐蝕及其分類 1 電化學(xué)腐蝕是指不同金屬或不純金屬與電解質(zhì)溶液接觸 因發(fā)生原電池反應(yīng) 比較活潑的金屬失電子而被氧化 2 鋼鐵腐蝕通常分為吸氧腐蝕和析氫腐蝕 一 二 化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的區(qū)別在哪里 提示化學(xué)腐蝕的過程中無電流產(chǎn)生 而電化學(xué)腐蝕因發(fā)生原電池反應(yīng)而有電流產(chǎn)生 一 二 二 金屬腐蝕的防止和利用1 金屬防護(hù)措施的 三角度 金屬的防護(hù)主要從金屬 與金屬接觸的物質(zhì)及兩者相互反應(yīng)的條件等方面來考慮 2 金屬腐蝕的防止 1 將金屬制品與周圍物質(zhì)隔離開是一種普遍采用的防護(hù)方法 例如 用化學(xué)方法在鋼鐵部件表面發(fā)藍(lán) 利用陽極氧化處理鋁制品的表面使之形成致密的氧化膜而鈍化 另外 采用離子注入 表面滲鍍等方式在表面也可形成穩(wěn)定的鈍化膜等 一 二 2 金屬腐蝕的防止 1 將金屬制品與周圍物質(zhì)隔離開是一種普遍采用的防護(hù)方法 例如 用化學(xué)方法在鋼鐵部件表面發(fā)藍(lán) 利用陽極氧化處理鋁制品的表面使之形成致密的氧化膜而鈍化 另外 采用離子注入 表面滲鍍等方式在表面也可形成穩(wěn)定的鈍化膜等 2 電鍍是應(yīng)用電解原理在金屬表面鍍上一層其他金屬或合金的過程 其目的是增強(qiáng)金屬的抗腐蝕能力 增加美觀和表面強(qiáng)度 鍍層金屬通常是一些在空氣或溶液里不易發(fā)生化學(xué)變化的金屬或合金 電鍍時 把待鍍金屬制品作陰極 把鍍層金屬作陽極 用含有鍍層金屬離子的溶液作電鍍液 例如 在鐵制品上鍍銅時 陽極反應(yīng)為 一 二 金屬腐蝕大都發(fā)生在金屬與其他介質(zhì)接觸的部位 由此推斷控制金屬腐蝕主要從哪些方面來考慮 提示主要從金屬 如正確的選材 合金化 與金屬接觸的物質(zhì)及兩者相互反應(yīng)的條件 如調(diào)整介質(zhì)環(huán)境 金屬鍍層 涂層 加入緩蝕劑 等方面考慮 3 金屬腐蝕的利用金屬的化學(xué)蝕刻 印刷電路的銅布線腐蝕 半導(dǎo)體器件與集成電路制造中的精細(xì)加工都是利用了金屬腐蝕的原理 一 二 一 金屬腐蝕的不同類型比較1 化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕 一 二 2 析氫腐蝕與吸氧腐蝕 一 二 特別提示析氫腐蝕和吸氧腐蝕均生成Fe OH 2 Fe OH 2轉(zhuǎn)化為鐵銹的反應(yīng) 4Fe OH 2 O2 2H2O4Fe OH 3 2Fe OH 3Fe2O3 xH2O 3 x H2O 一 二 二 金屬腐蝕快慢的判斷及電化學(xué)保護(hù)法的原理1 金屬腐蝕快慢的判斷不純的金屬或合金 在潮濕的空氣中形成微電池發(fā)生電化學(xué)腐蝕 金屬腐蝕的快慢與下列兩種因素有關(guān) 1 與構(gòu)成原電池的材料有關(guān) 兩極材料的活動性差別越大 電動勢越大 氧化還原反應(yīng)的速率越快 活潑金屬被腐蝕就越快 2 與金屬所接觸的電解質(zhì)強(qiáng)弱有關(guān) 活潑金屬在電解質(zhì)溶液中的腐蝕快于在非電解質(zhì)溶液中的腐蝕 在強(qiáng)電解質(zhì)溶液中的腐蝕快于在弱電解質(zhì)溶液中的腐蝕 3 判斷原則 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 一 二 2 金屬腐蝕的電化學(xué)保護(hù)方法 1 犧牲陽極的陰極保護(hù)法 將還原性較強(qiáng)的金屬作為保護(hù)極與被保護(hù)金屬相連構(gòu)成原電池 還原性較強(qiáng)的金屬將作為負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)而被損耗 被保護(hù)金屬作為正極就可以避免被腐蝕 這種保護(hù)法犧牲了陽極保護(hù)了陰極 如 一 二 2 外加電流的陰極保護(hù)法 將被保護(hù)金屬與外加直流電源的負(fù)極相連讓其成為陰極 而將外加直流電源的正極接到惰性電極上 讓其成為陽極 如 知識點1 知識點2 知識點3 金屬的腐蝕 例題1 如圖所示 燒杯中試管內(nèi)有一枚鐵釘 放置數(shù)天觀察 1 鐵釘在逐漸生銹 則鐵釘?shù)母g屬于腐蝕 2 若試管內(nèi)液面上升 則原溶液呈性 發(fā)生腐蝕 電極反應(yīng) 負(fù)極 正極 3 若試管內(nèi)液面下降 則原溶液呈性 發(fā)生腐蝕 電極反應(yīng) 負(fù)極 正極 知識點1 知識點2 知識點3 解析 根據(jù)原電池的構(gòu)成條件 兩種不同的材料在有電解質(zhì)溶液時 若形成閉合回路 即可構(gòu)成原電池 根據(jù)金屬腐蝕的條件 原理及實驗結(jié)果可知 試管內(nèi)液面上升 說明試管內(nèi)壓強(qiáng)減小 氣體被吸收 則鐵釘發(fā)生了吸氧腐蝕 據(jù)此寫出電極反應(yīng)式 試管內(nèi)液面下降 說明試管內(nèi)氣體壓強(qiáng)變大 試管內(nèi)產(chǎn)生了新氣體 即鐵釘發(fā)生了析氫腐蝕 據(jù)此寫出電極反應(yīng)式 答案 1 電化學(xué) 2 弱酸性或中吸氧 3 較強(qiáng)的酸析氫 知識點1 知識點2 知識點3 金屬腐蝕的快慢比較 例題2 某學(xué)生在A B C D四只小燒瓶中分別放入干燥的細(xì)鐵絲 浸過食鹽水的細(xì)鐵絲 浸過清水的細(xì)鐵絲 食鹽水及細(xì)鐵絲 并使鐵絲完全浸沒在食鹽水中 然后分別裝配成如圖所示的裝置 每隔一段時間測量導(dǎo)管中水面上升的高度 結(jié)果如表所示 表中所列數(shù)據(jù)為導(dǎo)管中水面上升的高度 cm 回答下列問題 知識點1 知識點2 知識點3 1 為什么有的導(dǎo)管中水面會上升 2 上述實驗中 鐵生銹的速率由大到小的排列順序為 填小燒瓶的字母編號 3 影響鐵生銹的因素除氧氣外還有 4 日常生活中常見到鐵制品生成鐵銹 試寫出鐵制品生成鐵銹 Fe2O3 xH2O 的化學(xué)方程式 知識點1 知識點2 知識點3 解析 1 金屬腐蝕在電解質(zhì)溶液近于中性的情況下會發(fā)生吸氧腐蝕 其正極反應(yīng)為2H2O O2 4e 4OH 從而使燒瓶內(nèi)氧氣被消耗 導(dǎo)致燒瓶內(nèi)壓強(qiáng)減小 因此導(dǎo)管中水面上升 2 導(dǎo)管中水面上升的速率越快 表示鐵生銹的速率越快 從表中數(shù)據(jù)可知鐵生銹的速率由大到小的順序為B C A D 3 將A B C對比可知影響鐵生銹的因素除氧氣外還有電解質(zhì)溶液 4 發(fā)生的反應(yīng)為4Fe 3O2 2xH2O2 Fe2O3 xH2O 答案 1 中性條件下 鐵絲發(fā)生吸氧腐蝕 氧氣消耗后 燒瓶內(nèi)氣體減少 導(dǎo)致燒瓶內(nèi)壓強(qiáng)減小 因此導(dǎo)管中水面上升 2 B C A D 3 電解質(zhì)溶液 4 4Fe 3O2 2xH2O2 Fe2O3 xH2O 知識點1 知識點2 知識點3 金屬腐蝕的防止 例題3 下列關(guān)于金屬保護(hù)方法的說法正確的是 A 我們使用的快餐杯表面有一層搪瓷 若搪瓷層破損后仍能起到防止鐵生銹的作用B 白鐵 鍍鋅鐵 鍍層破損后鐵皮的腐蝕速率很慢C 輪船船殼的吃水線以下常裝有一些鋅塊 這是利用了犧牲陰極的陽極保護(hù)法D 鋼鐵制造的暖氣管道外常涂有一層瀝青 這是鋼鐵的電化學(xué)保護(hù)法 知識點1 知識點2 知識點3 解析 A選項中涂層破損后金屬鐵直接曝露在空氣中 因而搪瓷層不能對破損部位形成有效保護(hù) B選項中鍍層破損后由于鋅的還原性比較強(qiáng) 發(fā)生電化學(xué)腐蝕時鋅作負(fù)極被腐蝕 從而保護(hù)鐵不被腐蝕 C選項應(yīng)是犧牲陽極的陰極保護(hù)法 D選項暖氣管道外涂有一層瀝青 這是鋼鐵的表面保護(hù)法 不是電化學(xué)保護(hù)法 答案 B 12345 1有關(guān)金屬腐蝕的敘述 正確的是 A 金屬的腐蝕一定伴有電流產(chǎn)生B 鐵在干燥的空氣中比在潮濕的空氣中更易被腐蝕C 發(fā)生化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿母g時 較活潑的金屬總是作正極而被腐蝕D 發(fā)生電化學(xué)腐蝕時有能量的轉(zhuǎn)變 且被腐蝕的金屬總是失電子解析 金屬的腐蝕不一定伴有電流產(chǎn)生 鐵在潮濕的空氣中可形成原電池 加快腐蝕 原電池是化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置 一般是活潑金屬作負(fù)極 伴隨著能量變化 答案 D 12345 2建筑用的鋼材在出廠之前都要經(jīng)過發(fā)藍(lán)處理 使其表面生成一層Fe3O4 其目的是 A 增加鋼材的硬度B 增強(qiáng)鋼材的抗腐蝕能力C 使鋼材美觀D 增加鋼材的韌性解析 發(fā)藍(lán)處理 鋼材 表面生成一層Fe3O4 是為了在金屬表面覆蓋保護(hù)層 增強(qiáng)抗腐蝕能力 答案 B 12345 3下列所示各試管中的鐵釘最易銹蝕的是 解析 含有少量銅的鐵釘放在自來水中 會發(fā)生電化學(xué)腐蝕且鐵釘作為負(fù)極 腐蝕得最快 答案 C 12345 4下列金屬的防護(hù)方法錯誤的是 A 對健身器材涂油漆以防止生銹B 對某些工具的 機(jī)械轉(zhuǎn)動部位 選用刷油漆的方法來防銹C 用犧牲鋅塊的方法來保護(hù)船體D 自行車的鋼圈上鍍上一層鉻防銹解析 機(jī)械轉(zhuǎn)動部位 應(yīng)涂油脂防銹 油脂既能防水又能防止氣體對金屬的腐蝕 還能使轉(zhuǎn)動部位靈活 答案 B 12345 5每年全世界鋼產(chǎn)量的四分之一因腐蝕而損失 1 鋼鐵腐蝕主要是吸氧腐蝕 該腐蝕過程中的電極反應(yīng)式為 2 為降低某水庫的鐵閘門的被腐蝕速率 可以采用圖甲方案 其中焊接在鐵閘門上的固體材料R可以采用 A 銅B 鈉C 鋅D 石墨 12345 3 圖乙所示方案也可降低鐵閘門的被腐蝕速率 其中鐵閘門應(yīng)該連接在直流電源的極 解析 1 發(fā)生吸氧腐蝕時 Fe為負(fù)極 2Fe 4e 2Fe2 而腐蝕 正極上 O2 4e 2H2O4OH 2 鐵閘門上連接一塊比鐵更活潑且不與水反應(yīng)的金屬 如鋅就可失去電子被腐蝕而把Fe保護(hù)起來 3 屬外接電流的陰極保護(hù)法 需把被保護(hù)的物件 閘門 與電源的負(fù)極相連接 2 C 3 負(fù)