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1、第4节 金属的腐蚀与防护课标解读课标要求素养要求1.了解金属发生电化学腐蚀的本质,知道金属腐蚀的危害。2.了解防止金属腐蚀的措施。3.通过讨论日常生活中金属腐蚀的现象,能选择并设计防腐措施。1.证据推理与模型认知:能识别吸氧腐蚀和析氢腐蚀的理论模型,能将相关的化学事实和理论模型进行关联和合理匹配。2.科学态度与社会责任:能运用所学知识分析和探讨电化学腐蚀过程对社会可持续发展带来的影响。能列举电化学腐蚀和防护的研究对人类文明的伟大贡献。知识点一 金属电化学腐蚀的原理1.金属腐蚀的定义和分类 氧化还原 氧化 吸氧 析氧 2.钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀类别吸氧腐蚀析氢腐蚀电解质溶液 酸性不强 酸度较高
2、 正极反应 O2+2H2O+4e=4OH 2H+2e=H2负极反应 Fe2e=2Fe生成铁锈的反应Fe2+2OH=Fe(OH)2 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3xH2O+(3x)H2O知识点二 金属腐蚀的防护1.加保护层（1）涂油漆等,将金属与外界环境隔离开。（2）电镀：一般电镀上一层比被保护金属更活泼的金属。（3）使金属表面钝化：将被保护金属与外加电源的 正 极相连使其成为 阳 极,并使电压维持在可使该金属钝化的范围之内。2.电化学防护（1）牺牲阳极保护法利用 原电池 原理,在被保护的金属上连接更活泼的金属,使被保护金属成为 正 极。（2）阴极
3、电保护法(外加电流阴极保护法)利用 电解池 原理,使被保护的金属连接电源的负极成为 阴 极。想一想1 三峡水电站是目前世界上规模最大的水电站和清洁能源基地。大坝中的钢闸门因为长时间浸泡在水中,必须进行金属腐蚀的防护,一般采用图甲、图乙所示的两种方法。（1）你能给出防护方法的具体名称吗？（2）在两种方法中闸门分别作什么电极？答案：（1）甲为牺牲阳极保护法,乙为阴极电保护法。（2）甲中闸门作原电池的正极,乙中闸门作电解池的阴极。3.电化学腐蚀原理的应用（1）铁腐蚀原理的应用a .消耗空气中的氧气测定 空气中氧气 的含量。b .消耗空气中的氧气和水食品包装袋中以 铁粉 为主要成分的双吸剂,延长食物的
4、保质期。c .腐蚀过程放热制成 一次性保暖贴 。（2）保暖贴原理：铁与氧气的反应是 放热 反应,当空气中的氧气进入后,活性炭成为正极材料,食盐溶入水成为离子导体,氧气与铁粉通过无数个微小的原电池快速反应放出热量。（3）微电解技术处理工业废水想一想2 速热火锅加热包主要成分是焙烧硅藻土、铁粉、铝粉、焦炭粉、活性炭、盐、生石灰、碳酸钠等,和一次性保暖贴的主要成分相比多了生石灰,请问生石灰发热原理与一次性保暖贴的原理有什么不同？答案：生石灰发热原理是生石灰和水反应放出热量,一次性保暖贴的原理是金属作原电池的负极被腐蚀放热。互动探究·关键能力探究点 金属的腐蚀与防护1.化学腐蚀和电化学腐蚀金
5、属腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀定义金属与其表面接触的物质(如O2、Cl2、SO2 等)直接反应而引起的腐蚀不纯的金属在潮湿的空气或电解质溶液中形成原电池,发生氧化还原反应现象金属被腐蚀较活泼金属被腐蚀区别无电流产生有微弱电流产生实质与联系实质：都是金属原子失去电子被氧化而损耗;化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生,但电化学腐蚀更普遍2.金属腐蚀的快慢比较（1）在同一种电解质溶液中,金属腐蚀的快慢顺序是电解池的阳极原电池的负极化学腐蚀原电池的正极电解池的阴极。（2）在浓度相同的不同溶液中,金属在电解质溶液中的腐蚀金属在非电解质溶液中的腐蚀;金属在强电解质溶液中的腐蚀金属在弱电解质溶液中的腐蚀。（3）对同一
6、种电解质溶液来说,电解质溶液浓度越大,金属的腐蚀越快。3.金属腐蚀的防护（1）金属腐蚀的防护措施（2）金属腐蚀的电化学防护电化学防护牺牲阳极保护法外加电流阴极保护法原理原电池原理电解原理措施被保护的金属作正极(阴极),以一种活动性较强的金属作负极(阳极)被保护的金属作阴极,连上直流电源应用如锅炉内壁、船舶外壳、铁塔、铁管道装上若干锌块,可保护钢铁设备等如钢闸门、输送酸性溶液的铁管道等示意图题组过关1.(2019江苏单科,10,2分)将铁粉和活性炭的混合物用NaCl 溶液湿润后,置于如图所示装置中,进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是( )A.铁被氧化的电极反应式为Fe3e=Fe
7、3+B.铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能C.活性炭的存在会加速铁的腐蚀D.以水代替NaCl 溶液,铁不能发生吸氧腐蚀答案： C解析：A项,铁和活性炭构成原电池,铁作负极,失去电子生成Fe2+, 电极反应式为Fe2e=Fe2+, 错误;B项,电化学腐蚀的过程中,化学能转化为电能、热能等,错误;C项,Fe 和活性炭构成原电池后,反应速率变快,正确;D项,以水代替NaCl 溶液,铁仍然能发生吸氧腐蚀,只是吸氧腐蚀的速率会减慢,错误。解题思路 本题可以从以下思路解答：2.我在故宫修文物这部纪录片里关于古代青铜器的修复引起了某研学小组的兴趣。“修旧如旧”是文物保护的主旨。（1）查阅中学教材得知铜锈为Cu
8、2(OH)2CO3 ,俗称铜绿,可溶于酸。参与形成铜绿的物质有Cu 和 。请写出铜在潮湿的空气中发生电化学腐蚀生成Cu2(OH)2CO3 的负极反应式： 。（2）继续搜索中国知网,了解到铜锈的成分非常复杂,主要成分有Cu2(OH)2CO3 和Cu2(OH)3Cl 。考古学家将铜锈分为无害锈和有害锈,结构如图所示:Cu2(OH)2CO3 和Cu2(OH)3Cl 分别属于无害锈和有害锈,请解释原因。答案：（1）O2、CO2、H2O ; Cu2e=Cu2+（2）结合题图可知,Cu2(OH)2CO3 为致密结构,可以阻止潮湿空气进入内部,进一步腐蚀铜,属于无害锈。Cu2(OH)3Cl 为疏松结构,潮湿
9、空气可以进入空隙内将内部的铜进一步腐蚀,属于有害锈。解析：（1）铜锈是Cu 与空气中O2、H2O 及CO2 反应形成的。发生电化学腐蚀时,Cu 为负极,被氧化,电极反应式为Cu2e=Cu2+ 。评价检测·素养提升1.下列金属防腐的措施中,使用外加电流阴极保护法的是( )A.水中的钢闸门连接电源的负极B.金属护栏表面涂漆C.汽车底盘喷涂高分子膜D.地下钢管连接镁块答案：A解析：水中的钢闸门连接电源的负极之后,作电解池的阴极,被保护起来,所以采用的是外加电流阴极保护法;金属护栏表面涂漆、汽车底盘喷涂高分子膜均使用的是覆盖保护层法的保护措施;地下钢管连接镁块,镁作负极,被腐蚀,从而起到保护
10、钢管的作用,所以使用的是牺牲阳极的阴极保护法。2.(2021广东潮州高二月考)如图各容器中盛有海水,铁在其中被腐蚀的快慢顺序是( )A. B.C. 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 的金属活动性强于Sn,Fe 作负极被腐蚀;中Zn 的金属活动性强于Fe,Zn 作负极被腐蚀,Fe 被保护;形成电解池,中Fe 作阳极被腐蚀,而中Fe 作阴极,被保护。因此Fe 被腐蚀的快慢顺序为 。3.()(2021陕西榆林高二检测)下列事实与电化学腐蚀无关的是( )A.光亮的自行车钢圈不易生锈B.黄铜(CuZn 合金)制的铜锣不易生锈C.铜、
11、铝电线一般不连接起来作导线D.生铁比熟铁（几乎是纯铁）容易生锈答案： A解析：B 、C 、D项均能形成原电池,与电化学腐蚀有关。4.(2021福建福州高二联考)研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法错误的是( )A.d 为石墨,铁片腐蚀加快B.d 为石墨,石墨上电极反应为O2+2H2O+4e=4OHC.d 为锌块,铁片不易被腐蚀D.d 为锌块,铁片上电极反应为2H+2e=H2答案： D解析：由于活动性:Fe 石墨,所以铁、石墨及海水构成原电池,Fe 为负极,铁片腐蚀加快,A正确。d为石墨,由于海水呈弱碱性,所以发生的是吸氧腐蚀,石墨上氧气得到电子,发生还原反应,电极反应为O2+2H2O+4e=4OH,B 正确。若d为锌块,则由于金属活动性:ZnFe,Zn 为原电池的负极,Fe 为正极,首先被腐蚀的是Zn ,铁得到保护,铁片不易被腐蚀,C正确。d为锌块,由于海水呈弱碱性,发生的是吸氧腐蚀,铁片上电极反应为O2+2H2O+4e=4OH,D 错误。