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1、金属的腐蚀与防护金属的腐蚀与防护第第3 3课时课时第1章 第3节 化学能转化为电能电池核心素养发展目标HEXINSUYANGFAZHANMUBIAO1.科学探究与创新意识：通过实验科学探究金属腐蚀的本质及其原因，认识金属腐蚀的主要类型，能正确书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式。2.科学态度与社会责任：认识金属腐蚀产生的危害和影响，树立防止金属腐蚀的意识，熟知金属腐蚀常用的防护方法。新知导学 启迪思维 探究规律达标检测 检测评价 达标过关内容索引NEIRONGSUOYIN01新知导学1.金属腐蚀(1)概念：金属表面与周围的物质发生或因作用而遭到破坏的过程。(2)实质：金属腐蚀的实质是金属电子发生
2、反应。(3)分类：根据与金属接触的物质不同，金属腐蚀可分为两类：化学腐蚀：金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。电化学腐蚀：不纯的金属或合金跟电解质溶液接触时，会发生反应，比较的金属电子而被氧化。化学反应电化学一、金属腐蚀失氧化原电池活泼失去2.钢铁的电化学腐蚀根据钢铁表面水溶液薄膜的酸碱性不同，钢铁的电化学腐蚀分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀。铜板上铁铆钉处的电化学腐蚀如下图所示：铁钉的析氢腐蚀示意图铁钉的吸氧腐蚀示意图(1)析氢腐蚀：当铁钉表面的电解质溶液较强时，腐蚀过程中有H2放出。负极：；正极：；总反应：。(2)吸氧腐蚀：当铁钉表面的电解质溶液呈或呈并溶有O2时，将会发生吸氧腐蚀。负极
3、：；正极：；总反应：。铁锈(Fe2O3xH2O)的形成：2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O(3x)H2O。酸性Fe2e=Fe22H2e=H2Fe2H=Fe2H2中性弱酸性2Fe4e=2Fe22H2OO24e=4OH2Fe2H2OO2=2Fe(OH)2(1)化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生，只是电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍，危害更大。(2)析氢腐蚀和吸氧腐蚀取决于金属表面电解质溶液的酸碱性，实际情况中以吸氧腐蚀为主。(3)钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀时，负极都是铁，失电子生成Fe2，而非Fe3。归纳总结例1下列关于金属腐蚀的说法正确的是 A.金属在潮湿空气中腐蚀的实质是：MnH2O=M(OH)nH
4、2B.金属的化学腐蚀的实质是：Mne=Mn，电子直接转移给氧化剂C.金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行D.在潮湿的环境中，金属的电化学腐蚀一定是析氢腐蚀解析金属腐蚀的实质是金属失去电子，在酸性较强的电解质溶液中发生析氢腐蚀放出H2，而在中性或酸性较弱的电解质溶液中发生吸氧腐蚀，析氢腐蚀和吸氧腐蚀均属于电化学腐蚀。例2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(Cu、Zn合金)制的铜锣不易生锈C.铜、铝电线一般不连接起来做导线D.生铁比熟铁(几乎是纯铁)容易生锈解析B、C、D项均与原电池有关，能用电化学知识来解释，故选A。例3如图装置中，小试管内为红墨水，具支试管内盛有p
5、H4的雨水和生铁片。观察到：开始导管内液面下降，一段时间后导管内液面回升，略高于小试管液面。以下有关解释合理的是 A.生铁片中的碳是原电池的负极，发生还原反应B.雨水酸性较强，生铁片仅发生析氢腐蚀C.墨水回升时，碳极反应式为：O22H2O4e=4OHD.具支试管中溶液pH逐渐减小 思维启迪金属腐蚀类型的判断方法(1)发生原电池反应引起的腐蚀为电化学腐蚀，无原电池反应发生的腐蚀为化学腐蚀。(2)金属活动性顺序表中氢前面的金属，在酸性较强的电解质溶液中发生析氢腐蚀，在中性或酸性较弱的电解质溶液中发生吸氧腐蚀；金属活动性顺序在氢后面的金属只可能发生吸氧腐蚀。金属的化学腐蚀和电化学腐蚀的比较相关相关链
6、链接接化学腐蚀电化学腐蚀吸氧腐蚀析氢腐蚀条件金属与干燥气体或非电解质液体等直接接触水膜中溶有O2，酸性很弱或呈中性水膜酸性较强本质金属被氧化而腐蚀较活泼金属被氧化而腐蚀现象无电流产生有微弱电流产生反应式(以铁腐蚀为例)4Fe3O2=2Fe2O3负极：2Fe4e=2Fe2正极：2H2OO24e=4OH正极：4H4e=2H2联系两种腐蚀往往同时发生，只是电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍、危害更大特别提示判断金属腐蚀的类型时，要综合考虑金属的纯度、金属的活动性及接触物质的性质。1.电化学保护法(1)牺牲阳极保护法原电池原理如图1所示，在被保护的钢闸门上装上若干金属锌块(比铁活泼)，锌块做原电池的极；钢闸门
7、做原电池的极。二、金属的防护方法负正图1(2)外加电流的阴极保护法电解原理如图2所示，被保护的钢闸门做极，与电源的极相连；惰性电极做极，与电源的极相连。负正图2阳阴2.其他保护法(1)加涂保护层：如采用喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法，使金属与等物质隔离，防止金属被氧化腐蚀。(2)改变金属的内部结构：如把铬、镍等金属加入普通钢里制成耐腐蚀的。空气、水不锈钢归纳总结例4下列关于如图所示的实验装置的判断中错误的是 A.若X为碳棒，开关K置于A处可减缓铁的腐蚀B.若X为锌棒，开关K置于A或B处都可减缓铁的腐蚀C.若X为锌棒，开关K置于B处时，为牺牲阳极保护法D.若X为碳棒，开关K置于B处时
8、，铁电极上发生的反应为：2H2e=H2 思维启迪解答一池二用电化学类型试题时应首先判断电池类别和确定电极材料。牺牲阳极保护法实验探究相关相关链链接接实验操作按如图所示连接好装置，往Fe电极区滴入2滴黄色K3Fe(CN)6(铁氰化钾)溶液，观察烧杯内溶液颜色有无变化实验现象电压表指针发生偏转，Fe电极上有气泡产生，但往Fe电极附近滴入K3Fe(CN)6溶液不显特征蓝色实验结论Zn、Fe和经过酸化的NaCl溶液构成原电池电极反应负极：Zn2e=Zn2正极：2H2e=H2该装置中铁未被腐蚀例5下图所示的各容器中均盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是 A.B.C.D.解析当电解质溶液相同时，同一
9、金属腐蚀的快慢顺序为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。本题中，铁腐蚀由快到慢的顺序为。思维启迪金属腐蚀快慢的判断方法(1)同一金属在相同电解质溶液中，金属腐蚀的快慢顺序为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)同一金属在相同电解质溶液中，电解质浓度越大，腐蚀越快。(3)同一金属在不同电解质溶液中，金属腐蚀的快慢是强电解质溶液弱电解质溶液非电解质溶液。金属腐蚀受多种因素影响：(1)就金属本性来说，金属越活泼，越易失电子被腐蚀。(2)金属越纯越难腐蚀，如纯铁即使在酸性溶液中反应也很慢，但生铁在潮湿空气中就会发生腐蚀而生锈。(3)介质对金属腐蚀的影响也
10、很大，如金属在潮湿的空气中，接触腐蚀性气体或电解质溶液，都易被腐蚀。相关相关链链接接学习小结XUEXIXIAOJIE02达标检测1.下列有关金属电化学腐蚀的说法正确的是 A.铜既可以发生析氢腐蚀也可以发生吸氧腐蚀B.铁只能发生析氢腐蚀C.铜只能发生吸氧腐蚀D.析氢腐蚀比吸氧腐蚀普遍123456解析在金属活动性顺序中，铜排在氢之后，铜不能将氢气置换出来，所以不能发生析氢腐蚀，只能发生吸氧腐蚀，故A项错误，C项正确；铁既可以发生析氢腐蚀也可以发生吸氧腐蚀，故B项错误；在自然界中，吸氧腐蚀比析氢腐蚀普遍，故D项错误。2.铜板上铁铆钉的吸氧腐蚀原理如图所示。下列说法正确的是 A.正极电极反应式为：2H
11、2e=H2B.此过程中还涉及反应：4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3C.此过程中Fe、Cu均被腐蚀D.此过程中电流从Fe流向Cu 解析铁铆钉吸氧腐蚀的正极电极反应式为：O22H2O4e=4OH，铜做正极不被腐蚀，电子从负极通过导线流向正极。123456解析铁是负极，失电子被氧化成Fe2，在正极氧气得电子发生还原反应生成OH，正极反应式为：O22H2O4e=4OH，A项正确；将氧气吹向石墨电极的腐蚀速率比吹向铁电极快，D项错误；向自来水中加入少量的氯化钠固体，可使电解质溶液的导电能力增强，加快腐蚀速率，C项正确；若将石墨电极换成镁电极，负极为镁，铁被保护，难以看到铁生锈，B项正确。3
12、.为探究钢铁的吸氧腐蚀原理设计了如图所示的装置，下列有关说法中错误的是 A.正极的电极反应式为：O22H2O4e=4OHB.将石墨电极改成镁电极，难以观察到铁锈生成C.若向自来水中加入少量的氯化钠固体，可较快地看到铁锈D.分别向铁、石墨电极附近吹入氧气，前者铁锈出现得快 123456解析日常生活中的金属腐蚀一般是电化学腐蚀。A可形成铜铝原电池；C中生铁可形成原电池；D中提供了水、氧气，可形成腐蚀的条件；B项是通过牺牲阳极的方法来防止金属腐蚀。4.金属腐蚀在生活和生产中相当普遍。下列措施能防止金属腐蚀的是 A.将铜铝导线焊接在一起使用B.将输送自来水的铁管表面镀锌C.经常用自来水冲洗生铁制品D.
13、将输油铸铁管道埋在潮湿、疏松的土壤中1234565.(2018大连高二月考)2017年4月26日，中国第一艘国产001A型航母顺利完成下水。有盐分的海水和空气会对船体造成腐蚀，因此船体的防腐处理非常重要。下列关于金属腐蚀和防腐的说法错误的是 A.海上舰艇的腐蚀主要为金属的化学腐蚀B.可以在船舶外壳装上锌块，用牺牲阳极保护法防止金属腐蚀C.刷防锈漆，使金属与空气、水等物质隔离，可防止金属被腐蚀D.外加电流，使需要保护的金属做阴极，可以起到保护金属的作用123456解析金属在中性或较弱的酸性条件下发生的是吸氧腐蚀，越靠近液面越易接触到氧气，腐蚀的越严重。锌块应固定在腐蚀最严重的C处形成原电池，锌做负极，铁闸做正极，得到保护。6.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。(1)该电化学腐蚀称为_。(2)图中A、B、C、D四个区域，生成铁锈最多的是_(填字母)。(3)以锌为负极，采用牺牲阳极保护法防止铁闸的腐蚀，图中锌块的固定位置最好应在_(填字母)处。123456吸氧腐蚀BC