高二化学教案-知识讲解_金属的腐蚀与防护_提高.doc

《高二化学教案-知识讲解_金属的腐蚀与防护_提高.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高二化学教案-知识讲解_金属的腐蚀与防护_提高.doc（6页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

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（2015 安徽江南十校联考）如图装置中，在U形管底部盛有CCl4，分别在U形管两端小心倒入饱和食盐水和稀硫酸溶液，并使a、b两处液面相平，然后分别塞上插有生铁丝的塞子，密封好，放置一段时间后，下列有关叙述中错误的是（）A铁丝在两处的腐蚀速率：abBa、b两处相同的电极反应式为Fe-2e-=Fe2+C一段时间后，a处液面高于b处液面D生铁丝中的碳在a、b两处分别作原电池的负极和正极 【思路点拨】生铁和氯化钠溶液、稀硫酸溶液都能构成原电池，

6、左边试管中，生铁发生吸氧腐蚀，右边试管中，生铁发生析氢腐蚀。【答案】D 【解析】A生铁发生析氢腐蚀的速率比吸氧腐蚀的速率大，故A正确；Ba处负极上铁失电子，正极上氧气得电子，b处负极上铁失电子，正极上氢离子得电子，所以a、b两处相同的电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，故B正确；Ca处发生吸氧腐蚀，b处发生析氢腐蚀，一段时间后，a处气体压强减小，b处气体压强增大，导致溶液从b处向a处移动，所以a处液面高于b处液面，故C正确；D生铁中的碳在a、b两处都作正极，故D错误；故选D。【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

7、，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：【高清课堂：金属的腐蚀与防护#例2】【变式1】 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：Fe2eFe2+；C是正极，在a中发生吸氧腐蚀，a中压强减小；b中发

8、生析氢腐蚀，b中压强增大，红墨水柱液面是左高右低。【变式2】家用炒菜铁锅用水清洗放置后，出现红棕色的锈斑，在此变化过程中不发生的化学反应是（ ）。 A4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3 B2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2 CO2+2H2O+4e4OH DFe3eFe3+【答案】D 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2 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】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

9、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】（2014 福建高考）铁及其化合物与生产、生活关系密切。（1）如图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。该电化腐蚀称为 。图中A、B、C、D、四个区域，生成铁锈最多的是 （填字母）。（2）用废铁皮制取铁红（Fe2O3）的部分流程示意图如下：步骤若温度过高，将导致硝酸分解硝酸分解的化学方程式为 。步骤中发生反应：

10、4Fe（NO3）2+O2+（2n+4）H2O2Fe2O3nH2O+8HNO3，反应产生的HNO3又将废铁皮中的铁转化为Fe（NO3）2，该反应的化学方程式为 。上述生产流程中，能体现“绿色化学”思想的是 （任写一项）。（3）已知t时，反应FeO（s）+CO（g）Fe（s）+CO2（g）的平衡常数K=0.25。t时，反应达到平衡时n（CO）：n（CO2）= 。若在1 L密闭容器中加入0.02mol FeO（s），并通入x mol CO，t时反应达到平衡，此时FeO（s）转化率为50%，则x= 。【答案】（1）吸氧腐蚀；B（2）4HNO34NO2+O2+2H2O；4Fe+10HNO34Fe（NO3

11、）2+NH4NO3+3H2O；氮氧化物排放少（3）4：1；0.05【解析】（1）由图可知，海水溶液为弱酸性，则Fe失去电子，正极上氧气得到电子，发生吸氧腐蚀，故答案为：吸氧腐蚀；A发生化学腐蚀，B发生电化学腐蚀，C已经腐蚀后有氧化层，D在金属内部，显然B中腐蚀速率最快，生成铁锈最多，故答案为：B；（2）由流程图可知，Fe与硝酸反应生成硝酸亚铁，步骤中转化为Fe2O3nH2O，最后得到铁红，硝酸分解生成二氧化氮、氧气、水，该反应为4HNO34NO2+O2+2H2O；反应产生的HNO3又将废铁皮中的铁转化为Fe（NO3）2，则Fe与硝酸反应生成硝酸亚铁、硝酸铵和水，该反应为4Fe+10HNO34F

12、e（NO3）2+NH4NO3+3H2O；由流程可知，上述生产流程中，能体现“绿色化学”思想的是减少了有毒的氮氧化物的生成，氮氧化物排放少；（3）K=，平衡常数K=0.25，n（CO）：n（CO2）=，即n（CO）：n（CO2）=4：1；通入x mol CO，t时反应达到平衡此时FeO（s）转化率为50%，即反应的FeO为0.02mol50%=0.01mol，则：类型三：金属的防护例3 为了避免青铜器生成铜绿，以下方法正确的是（ ）。 A将青铜器放在银质托盘上 B将青铜器保存在干燥的环境中 C将青铜器保存在潮湿的空气中 D在青铜器的表面覆盖一层防渗的高分子膜 【答案】B、D 【解析】Cu比Ag活

13、泼，放在银质托盘上更易受腐蚀，A错；将其保存在干燥的环境中避免与空气中的水分等物质接触，可避免腐蚀。B正确，则C错误；覆盖防渗的高分子膜也可以隔绝潮湿空气。D正确。 【总结升华】常见防止金属腐蚀的具体方法： （1）给金属穿上“防护服” 涂漆如在钢铁表面涂防锈油漆； 热镀加热锌或锡等耐腐蚀性能较强的金属，使其均匀覆盖于钢铁表面； 电镀在钢铁表面形成锌或铬等耐腐蚀性较强的金属镀层： 喷涂有机或无机涂层材料等。 （2）电化学防护法即牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法。（3）在钢铁中加入一定比例的铬和镍，改变钢铁内部的组成和结构。可极大程度地提高钢铁的抗腐蚀性能，这就是常见的“不锈钢”。举一反

14、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类型四：与原电池原理有关的金属腐蚀实验探讨 例4 如何防止铁的锈蚀是工业上研究的重点内容。为研究铁锈蚀的影响因素，某同学做了如下探究实验：序号内容实验现象1常温下将铁丝放在干燥空气中一个月干燥的铁丝表面依然光亮2常温下将铁丝放在潮湿空气中一小时铁丝表面依然光亮3常温下将铁丝放在潮湿空气中一个月铁丝表面已变得灰暗4将潮湿的铁丝放在常温的氧气流中一小时铁丝表面略显灰暗5将潮湿的铁丝放在高于常温的

15、氧气流中一小时铁丝表面已变得灰暗6将浸过氯化钠溶液的铁丝放在高于常温的氧气流中一小时铁丝表面灰暗程度比实验5严重 回答以下问题： （1）上述实验中发生了电化学腐蚀的是（填实验序号）_；在电化学腐蚀中，负极反应是_；正极反应是_； （2）由该实验可知，可以影响铁锈蚀速率的因素是_； （3）为防止铁的锈蚀，工业上普遍采用的方法是_（答两种方法）。 【答案】（1）3、4、5、6 2Fe4e2Fe2+ 2H2O+O2+4e4OH （2）湿度、温度、O2的浓度、电解质存在 （3）电镀、发蓝等表面覆盖保护层法，牺牲阳极的阴极保护法等【总结升华】本题主要考查了原电池的有关知识，考查了学生对信息的应用理解能力

16、。 【解析】（1）在潮湿的空气中铁与铁丝中的杂质及表面溶解的O2易形成原电池，加快了铁丝的腐蚀，在电化学腐蚀中主要发生的是吸氧腐蚀，负极反应为：2Fe4e2Fe2+，正极反应为：O2+2H2O+4e4OH。 （2）通过表中信息可知，影响铁锈蚀速率的因素主要是O2的浓度、温度及电解质溶液的导电性。 （3）为了防止铁的锈蚀，工业上普遍采用电化学保护法，可以作原电池的正极或电解池的阴极，也可以用覆盖保护层的方法。举一反三：【变式1】设计一个实验方案，使如图所示装置中的铁棒上析出铜，而铁的质量不变（可用文字叙述，也可用图示意）。【答案】方法一：在溶液中再放一锌片，并用导线将锌片与铁片相连，就能达到目的。 方法二：在溶液中再放一石墨棒（或铜棒）并连在直流电源的正极上，再将铁棒连在该电源负极上。调到合适电压，也能在铁棒上析出铜。