高二化学教案-知识讲解_金属的腐蚀与防护_基础.doc

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1、金属的腐蚀与防护编稿：宋杰 审稿：张灿丽【学习目标】1、理解金属发生电化学腐蚀的原因，了解电化学腐蚀的类型及差异并能写出电极反应；2、知道防治金属腐蚀的方法，并能从实验探究中获得体会。【要点梳理】要点一、金属的腐蚀 金属腐蚀是指金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。 1金属腐蚀的实质。 金属腐蚀的实质都是金属原子失去电子被氧化的过程，用反应方程式表示为：MneMn+（M代表金属元素）。 2金属腐蚀的分类。 【高清课堂：金属的腐蚀与防护#化学腐蚀和电化学腐蚀】 3化学腐蚀和电化学腐蚀的比较。化学腐蚀电化学腐蚀相同点金属原子失去电子而被氧化的过程，即金属原子转化为阳离子的

2、过程不同点条件金属与氧化剂直接接触不纯金属与电解质溶液接触现象无电流有微弱电流本质金属被氧化活泼金属被氧化相互关系往往同时发生，电化学腐蚀比化学腐蚀普遍得多，危害更严重【高清课堂：金属的腐蚀与防护#钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较】 4钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀的比较。类型吸氧腐蚀析氢腐蚀条件水膜呈弱酸性或中性水膜呈酸性正极反应（O2）O2+2H2O+4e4OH2H+2eH2负极反应（Fe）Fe2eFe2+Fe2eFe2+其他反应Fe2+2OHFe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3Fe(OH)3失去部分水转化为铁锈 要点诠释：由于金属表面一般不会遇到酸性较强的溶液，故吸氧腐

3、蚀是金属腐蚀的主要形式；另外，只有在金属活动性顺序中位于氢前面的金属才可能发生析氢腐蚀，而位于氢之后的金属腐蚀时只能是发生吸氧腐蚀： 5判断金属腐蚀快慢的规律。 （1）电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防护措施的腐蚀。 （2）对同一种金属来说，腐蚀的快慢： 强电解质溶液弱电解质溶液非电解质溶液。 （3）活动性不同的两金属，活动性差别越大，腐蚀越快。 （4）对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。要点二、金属的防护【高清课堂：金属的腐蚀与防护#金属的防护方法】 1金属防护的思路。 防止金属与化学物质直接接触，防止金属与环境形成原电池。 2防护方法。 （1）改变金属的内

4、部组成和结构：如不锈钢（钢中加入一定量的镍和铬）。 （2）加保护层：在金属表面镀上一层纯金属（如铁上镀锌、锡、铬等）、喷漆、涂油、生成氧化膜保护（钢铁制品表面生成Fe3O4，在铝制品表面生成Al2O3）。 （3）牺牲阳极的阴极保护法：此法应用原电池原理，让被保护金属作为正极，另找一种活动性较强的金属作为负极。例如在锅炉内壁、船舶外壳装上若干锌块，就可保护钢铁设备（如图）发生的电极反应：负极：Zn2eZn2+ 正极：O2+4e+2H2O4OH Zn不断被腐蚀，可定期拆换。而铁得到保护。 （4）外加电流的阴极保护法：此法应用电解原理，让被保护金属作阴极，惰性电极作辅助阳极，两者都存在于海水中。接上

5、直流电源。例如钢闸门，可用此法防止腐蚀。此法中阳极上放电的微粒是海水中的阴离子，阴极上放电的微粒是海水中的阳离子。（如图） 【典型例题】类型一：金属的腐蚀 例1 以下现象与电化学腐蚀无关的是（ ）。 A黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生铜绿 B生铁比软铁芯（几乎是纯铁）容易生锈 C铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈 D银质奖牌久置后表面变暗 【答案】D 【解析】A项中黄铜（铜锌合金）若发生电化学腐蚀，被腐蚀的金属应是金属性较强的锌而不是铜。B项中生铁中含较多的碳，比铁芯（几乎是纯铁）在电解质作用下更容易形成原电池，也更容易生锈。C项中铁质器件附有铜质配件时，在接触电解质溶液时，铁作原电池的

6、负极，易被腐蚀生成铁锈。D项中银质奖牌久置后可能被氧化成银的化合物而表面变暗，这是化学腐蚀，与电化学腐蚀无关。【总结升华】解答此类题应注重形成电化学腐蚀的条件。抓住不同的电极及电解质溶液，即可选择。【高清课堂：金属的腐蚀与防护#例2】 例2 如图所示装置中，U型管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一段时间。下列有关描述错误的是（ ）。 A生铁块中的碳是原电池的正极 B红墨水柱两边的液面变为左低右高 C两试管中相同的电极反应式是Fe2eFe2+ Da试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀 【答案】B 【解析】Fe与C及电解质溶液形成原电池，Fe是负极：F

7、e2eFe2+；C是正极，在a中发生吸氧腐蚀，a中压强减小；b中发生析氢腐蚀，b中压强增大，红墨水柱液面是左高右低。【总结升华】金属发生的腐蚀主要是吸氧腐蚀，其基本规律是：（1）活泼金属作负极，被氧化、被腐蚀；（2）正极一定是氧气得电子，生成OH，电极反应式为O2+2H2O+4e4OH；（3）不活泼的金属铜、银，不能发生析氢腐蚀，但可以发生吸氧腐蚀。举一反三：【变式1】用铝制饭盒盛放醋酸，一段时间后，饭盒被腐蚀，该种腐蚀属于_，反应的化学方程式表示为_；若用铝制饭盒盛放食盐（含水），一段时间后，饭盒被腐蚀，这种腐蚀叫_，反应原理是（写电极反应和离子方程式）_。【答案】化学腐蚀 2A1+6CH3

8、COOH2Al(CH3COO)3+3H2 电化学腐蚀 负极：4Al12e4Al3+， 正极：6H2O+3O2+12e12OH；Al3+3OHAl(OH)3【变式2】（2015 江苏高考）下列说法正确的是（ ）A若H2O2分解产生1molO2,理论上转移的电子数约为46.021023B室温下，pH=3的CH3COOH溶液与pH=11的NaOH溶液等体积混合，溶液pH7C钢铁水闸可用牺牲阳极或外加电流的阴极保护法防止其腐蚀D一定条件下反应N23H22NH3达到平衡时，3v正(H2)=2v逆(NH3)【答案】C 【解析】A：2H2O2=2H2O+O2，生成1mol O2，转移2mol电子，转移的电子

9、数约为26.021023。B：醋酸是弱酸，氢氧化钠是强碱，等体积混合，醋酸过量，反应后溶液呈酸性，溶液pH7。C：牺牲阳极的阴极保护法，是根据原电池原理，让比较活泼的金属作负极，钢铁作正极，被保护。外加电流的阴极保护法，是依据电解池原理，钢铁作阴极，可以防止钢铁的腐蚀。D：达到平衡状态时，对于同一物质来说，正反应速率和逆反应速率相等；对于不同种物质来说，正反应速率与逆反应速率之比等于化学计量数之比，应为2v正(H2)=3v逆(NH3)。故选：C。类型二：金属腐蚀快慢的规律【高清课堂：金属的腐蚀与防护#例1】例3 下图各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序是（ ）。 A BC D【答案】

10、A【解析】中Fe放置在海水中，形成了无数微小的原电池，发生电化学腐蚀。均构成了原电池，中Fe的活泼性强于Sn，Fe作负极被腐蚀；中Zn的活泼性比Fe强，Zn作负极被腐蚀，而Fe被保护。形成电解池，其中中Fe作阳极被腐蚀，而中Fe作阴极，被保护。因此Fe被腐蚀由快到慢的顺序为。【总结升华】在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢由下列原则判断：电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防护措施的腐蚀。举一反三：【变式1】如图，Fe被腐蚀的速率由快到慢的顺序为_。 【答案】 类型三：金属的防护例4（2014 湖北荆门高三联考）下列关于金属的保护方法的说法正确的是()A我们使用的快餐杯表面有一层搪瓷

11、，搪瓷层破损后仍能起到防止铁生锈的作用B白铁(镀锌铁)镀层破损后铁皮的腐蚀速率很慢C轮船的船壳水线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲阴极的阳极保护法D钢铁制造的暖气管道外常涂有一层沥青 ，这是钢铁的电化学保护法【思路点拨】根据常见的金属防护方法判断各选项所用方法的特点及实质。 【答案】B 【解析】A选项中涂层破损后金属铁直接暴露在空气中，因而搪瓷层不能对破损部位形成有效的保护；B选项中镀层破损后由于锌的还原性比铁强，发生电化学腐蚀时锌作负极被腐蚀，从而保护铁不被腐蚀；C选项应是牺牲阳极的阴极保护法；D选项中应是用沥青作涂层的涂层保护法，因此答案选B。 【总结升华】金属防护的三种方法：方法一改变金属的内部结构。如把铬、镍等加到普通钢里制成不锈钢。方法二加防护层。如在金属表面加上油漆、搪瓷、沥青、塑料、橡胶等耐腐蚀的非金属材料；采用电镀或表面钝化等方法在金属表面镀上一层不易被腐蚀的金属或其氧化物。方法三电化学防护。牺牲阳极的阴极保护法原电池原理：正极为被保护的金属；负极为比被保护的金属活泼的金属；外加电流的阴极保护法电解原理：阴极为被保护的金属，阳极为惰性电极。举一反三：【变式1】下列金属防护的方法不正确的是（ ）。 A对健身器材涂油漆以防止生锈 B对某些工具的“机械转动部位”选用刷油漆的方法来防锈 C用牺牲锌块的方法来保护船身 D自行车的钢圈上镀上一层铬防锈【答案】B