高中化学选修四教学案金属的电化学腐蚀与防护.docx

精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -第四节金属的电化学腐蚀与防护 课标要求1能说明金属发生电化学腐蚀的缘由。2熟悉金属腐蚀的危害。3通过试验探究防止金属腐蚀的措施。 课标解读1.从原电池原理分析金属发生电化学腐蚀的缘由及危害。2用原电池、电解池的原理实行措施，防止金属腐蚀。 教学位置在学习了原电池原理及电解池原理的基础上绽开，介绍了金属腐蚀造成的严峻危害、电化学腐蚀的原理及防止金属腐蚀的几种方法，重点是把握金属电化学腐蚀析氢腐蚀和吸氧腐蚀 的本质 金属表面形成了微型原电池，同时指出， 人们依据对金属电化学腐蚀本质的认 识， 发觉了防护金属电化学腐蚀的方法。本节内容是本章理论学问的实际应用，有利于培育同学发觉问题、分析问题、解决问题的才能。 新课导入建议高耸于美国纽约港外一个海岛上15 层楼高的自由女神铜像，历来被认为是美利坚合众可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 1 页，共 11 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -国的象征。然而，经过近百年的风风雨雨，它和人一样，已经生“病”了。自由女神铜像近百年来始终受着一种“疾病”的磨练，那就是电化学腐蚀。“自由女神”的外壳材料是铜，而支撑整个雕像的内支架却是铁的，在它们之间仅用一层浸透油的毛 毡隔开。 随着时间的消逝，那一层毛毡失去了隔离作用，而大西洋夹带着盐分的潮湿空气不 断的向自由女神“攻击”，许多的原电池便在“自由女神”的身上形成了。这种原电池以铁为负极， 铜为正极， 夹带盐分的湿空气正好在两极之间起着电解质溶液的作用，结果加速了铁的腐蚀。面对自由女神雕像的腐蚀问题，应实行什么措施和方法？【提示】连接一活泼金属，如Zn，阻挡自身形成Fe、Cu 原电池，使Fe、Cu 作原电池正极，而被爱护。 教学流程设计步骤 1：导入新课、本课时教材位置分析。 . 步骤 2：师生互动完成“探究 1，化学腐蚀和电化腐蚀的比较”，可利用【问题导思】中的内容，由浅入深的进行。 . 步骤 3：老师通过【例 1】和教材 P84 85 页教材研析，对“探究 1”的内容进行总结。 . 步骤 4：在老师引导下同学完成【变式训练 1】和【当堂双基达标】中的 1、2 两题，验证同学对探究 1 的把握情形。.步骤 8：先让同学自主总结本课时学习的主要学问，然后对比【课堂小结】以明确把握已学的内容， 支配同学课下完成 【课后知能检测】 。.步骤 7：在老师指导下同学自主完成 【变式训练 2】和【当堂双基达标】中的 3、4 两题，验证同学对探究 2 的懂得把握情形。 .步骤6：老师通过例 2 的讲解，对“探究 2”进行总结。 .步骤 5：师生互动完成“探究 2”。课标解读重点难点可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1.明白金属腐蚀的缘由。2.明白防止金属腐蚀的方法。1.金属电化学腐蚀的缘由及反应原理。重难点 2.金属电化学防护的方法。重点 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 2 页，共 11 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -金属的电化学腐蚀1.金属的腐蚀金属金属腐蚀是指金属与四周的气体或液体物质发生氧化仍原反应而引概念的腐起损耗的现象蚀特点金属被腐蚀后，在形状、色泽以及机械性能方面会发生变化本质金属腐蚀的本质是金属失去电子变成阳离子，发生氧化反应可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结类化学型腐蚀金属与接触到的干燥气体如 O2、Cl 2、SO2 等 或非电解质液体如石油 等直接发生化学反应而引起的腐蚀可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结电化 不纯的金属与电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的学腐 金属失去电子而被氧化的腐蚀。电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍，危蚀害更大2.电化学腐蚀1析氢腐蚀含义：金属表面的电解质溶液酸性较强。腐蚀可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结过程有H2 正极： 2H 2e可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2 放出电极反应负极：Fe 2e2 H=Fe=H2 总反应： Fe可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2H=Fe22吸氧腐蚀含义：钢铁表面吸附的水膜，酸性很弱或呈中性、碱性时，氧气参与电极反应电极反应负极：2Fe 4e =2Fe2 正极： O2 2H2O 4e =4OH 总反应：2Fe O2 2H 2O=2FeOH 21钢铁发生吸氧腐蚀生成FeOH 2，最终生成铁锈的缘由是什么？用化学方程式表示【提示】4FeOH 2O2 2H 2O=4FeOH 32FeOH 3Fe2O3 3H2O金属的电化学防护1.牺牲阳极的阴极爱护法可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 3 页，共 11 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -应用原电池原理，让被爱护金属作正极，另找一种活泼性较强的金属作负极。2 外加电流的阴极爱护法利用电解池原理，把被爱护的钢铁设备作为阴极，用惰性电极作为帮助阳极，两者在电解质溶液里，接外加直流电源。2电化学防护的实质是什么？【提示】把被爱护的金属作原电池正极或电解池阴极，不参与电极反应，从而不被氧化。化学腐蚀与电化学腐蚀的比较【问题导思】纯铁和生铁分别与等浓度的盐酸反应，哪种反应更快？【提示】生铁 由于形成原电池自然界中，钢铁的腐蚀以哪种形式为主？【提示】电化学腐蚀。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结化学腐蚀电化学腐蚀主要 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结金属跟接触到的干燥气体定义或非电解质液体等直接发生化学反应而引起的腐蚀不纯金属与电解质溶液接触时，会发生原电池反应， 比较活泼金属原子失去电子而被氧化引起的腐蚀。吸氧腐蚀主要 析氢腐蚀可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结金属与非金属非电解质 条件直接接触水膜中溶有水膜O2，呈极弱酸酸性性或中性较强可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结区分无电流产生有柔弱电流产生可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 4 页，共 11 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -反应式2Fe 3Cl 2=2FeCl 3负极： Fe 2e =Fe2正极： 2H 2O O2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结 4e=4OH正极： 2H 2e可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结=H2 联系两种腐蚀往往同时发生，电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍、危害更大可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结化学腐蚀与电化学腐蚀虽然发生腐蚀的过程不同，但其实质相同， 都是金属元素被氧化。如何防止铁的锈蚀是工业上讨论的重点内容。为讨论铁锈蚀的影响因素，某同学做了如下探究试验：序内容试验现象号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旧光亮2 常温下将铁丝放在潮湿空气中一小时铁丝表面依旧光亮3 常温下将铁丝放在潮湿的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氧气流中一小时铁丝表面已变得灰暗可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结将浸过氯化钠溶液的铁丝放在高于常温的氧气流中6一小时铁丝表面灰暗程度比试验5 严峻可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结回答以下问题：1上述试验中发生了电化学腐蚀的是填试验序号 。在电化学腐蚀中，负极反应是 。 正极反应是 。2由该试验可知，可以影响铁锈蚀速率的因素是 。3为防止铁的锈蚀，工业上普遍采纳的方法是 答两种方法 。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 5 页，共 11 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -【解析】解答第 1题应留意联系金属的化学腐蚀与电化学腐蚀的区分，不纯的金属与电解质溶液接触，因发生原电池反应，较活泼的金属失电子而被氧化，分析题中试验可知，试验 3、4、5、6 发生了电化学腐蚀，其中负极反应是Fe2e =Fe2 ，正极反应是O2 2H 2O 4e =4OH 。解答第 2 题时，对比试验1 和 3 可得出湿度增大，可使铁锈蚀速率加快。对比试验2、 4 可知增大O2 浓度可加快铁锈蚀的速率。对比试验4、5 可知上升温度可加快铁锈蚀的速率。 对比试验5、6 可知电解质的存在会使铁锈蚀的速率加快。第3题，为防止铁的锈蚀，依据铁锈蚀的类型，可采纳牺牲阳极的阴极爱护法、外加电流的阴极爱护法，仍可把铁制成不锈钢合金 、亦可采纳喷油漆、涂油脂、电镀、表面钝化等方法使铁与空气、水等物质隔离，以防止金属腐蚀。【答案】13、4、5、6可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Fe2或 2Fe2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2e =Fe4e =2Fe2H2O O2 4e =4OH2温度、湿度、O2 的浓度、电解质存在3电镀、烤蓝等表面掩盖爱护层， 牺牲阳极的阴极爱护法、 外加电流的阴极爱护法等 答案合理即可 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 ，反应的化学方程式可表示为 ，如用铝制饭盒盛放食盐水， 一段时间后， 饭盒被腐蚀，这种腐蚀属于 ，反应原理是写电极反应式和总反应方程式。【解析】铝制饭盒盛放醋酸，铝与醋酸直接反应使铝氧化而损耗，属于化学腐蚀，铝制饭盒盛食盐水时，就能形成原电池，因而发生的是电化学腐蚀。【答案】化学腐蚀可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2Al 6CH 3COOH=2AlCH 3COO 3 3H 2电化学腐蚀负极： 4Al 12e =4Al 3，正极： 6H方程式： 4Al 6H2O3O 2=4AlOH 32O 3O212e=12OH总反应可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结金属腐蚀快慢的判定以及金属的防护可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 6 页，共 11 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -【问题导思】把生铁放在水中与放在食盐水中，哪个腐蚀的快？【提示】食盐水中。轮船的外壳装有镁合金或锌块，其作用是什么？【提示】爱护船体。1 判定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活泼性不同的两种金属，构成原电池活动性差别越大，腐蚀越快。4对同一种电解质溶液来说，一般是电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。2 金属的防护金属防护转变金属内部结构而增强抗腐蚀才能 不锈钢金属表面掩盖爱护层涂矿物油、油漆或掩盖搪瓷、塑料 镀抗蚀金属 电镀、热镀、喷镀法用化学方法使其表面形成一层致密的氧化膜，金属的钝化电化学爱护法外加电流的阴极爱护法牺牲阳极的阴极爱护法钢铁很简单生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而缺失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一。1钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀，该腐蚀过程中的电极反应式为：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 7 页，共 11 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -正极： ， 负极： 。2为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以采纳甲图所示的方案，其中焊接在闸门上的固体材料R 可以采纳 。A铜B钠C锌D石墨3乙图所示的方案也可以降低铁闸门的腐蚀速率，其中铁闸门应当连接在直流电源的 极。【解析】1 发生吸氧腐蚀时，负极上Fe 失去电子，正极上O2 得到电子。2铁闸门上连接一块比铁活泼的金属如锌，就可由锌失去电子，锌被溶解，而铁被爱护，属于牺牲阳极的阴极爱护法。3属于外加电流的阴极爱护法，需把被爱护的铁闸门连接在电源的负极。【答案】1O 22H 2O4e =4OH22Fe 4e =2Fe2C3负2如图各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的次序为ABCD 【解析】 中 Fe 放置在海水中，形成了许多微小原电池，发生电化学腐蚀。 均构成了原电池。 中 Fe 的活泼性强于 Sn， Fe 作负极发生了电化学腐蚀。 中 Zn 的活泼性比 Fe 强， Zn 作负极被腐蚀，而 Fe 被爱护。 中 Fe 的活泼性远远强于 Cu，所以 Fe 作负极被腐蚀，并且 中形成的电流弱于 中电流，所以 中 Fe 比 腐蚀得快， 比 腐蚀得慢。因此 Fe 被腐蚀由快到慢的次序为 。【答案】C可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 8 页，共 11 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -【老师备课资源】下图中，铁腐蚀由快到慢的次序为电解质溶液为水 。【解析】 中由于水中溶解了氧气，铁与杂质碳会形成原电池，发生电化学腐蚀。 中铁在油中，氧气难以溶解，无电解质溶液，不能形成原电池。 、都形成原电池，但 中铁为正极，受到爱护。 中铁为负极，被氧化。 、 都形成了电解池。 中铁与电源的正极相连，作阳极，氧化速率加快。 中铁与电源的负极相连，作阴极，受到爱护。所以铁腐蚀由快到慢的次序为 >> > >> 。【答案】> > >> >n 金属的腐蚀与防护金属的腐蚀实质M ne =M 类型化学腐蚀电化学腐蚀吸氧腐蚀析氢腐蚀影响因素和快慢比较金属的防护掩盖爱护层转变金属内部结构电化学爱护法牺牲阳极的阴极爱护法外加电流的阴极爱护法1以下现象与电化学腐蚀无关的是 A镀锡铁器比镀锌铁器表面破旧时更易被腐蚀B纯铁不简单生锈 C镶有相邻的银牙和金牙简单引起头痛 D输送氯气的钢管易被氯气腐蚀【解析】A 项中镀锡铁器表面破旧时形成原电池，Fe 作负极，易被腐蚀，而镀锌铁 器表面破旧时形成原电池，Fe 作正极，被爱护。B 项中纯铁不能形成原电池，所以不简单 被腐蚀。 C 项中相邻的银牙和金牙简单形成原电池产生电流，使人头痛恶心。D 项中铁和 Cl 2 直接发生反应，为化学腐蚀，与电化学腐蚀无关。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 9 页，共 11 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -【答案】D2钢铁发生吸氧腐蚀时，正极上发生的电极反应是可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结A 2H2e=H 2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结B Fe2 2e =FeC 2H 2O O2 4e =4OHeD Fe3 =Fe2【解析】钢铁发生吸氧腐蚀，正极反应为2H 2O O2 4e =4OH 。【答案】C 3以下有关金属的爱护方法的说法中正确选项A常使用的快餐杯表面有一层搪瓷，如搪瓷层破旧后仍能起到防止铁生锈的作用B白铁 镀锌铁 镀层破旧后，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爱护法 D钢铁制造的暖气管道外常涂有一层沥青，这是钢铁的电化学爱护法【解析】A 项中涂层破旧后，铁直接暴露在空气中，因而搪瓷层不能对破旧部分进行爱护。 B 项中镀层破旧后由于锌的金属性比铁强，和铁构成原电池，锌作负极，爱护铁不被腐蚀。 C 选项应是牺牲阳极的阴极爱护法。D 项中应是用沥青作涂层的涂层爱护法。【答案】B 4潜艇的金属外壳浸在海水中，在海水和空气的作用下会被腐蚀。1如海水呈中性，一艘钢制外壳的潜艇在海水中发生腐蚀的电极反应式为： 正极： ，负极： 。2为有效的爱护潜艇，以下措施中最好的是 。 A采纳纯铁制造潜艇外壳 B采纳耐腐蚀的合金制造潜艇外壳 C在潜艇外壳上涂一层油 D在潜艇外壳上装肯定数量的锌块【解析】金属防护的方法许多，可以实行以下措施进行。1转变金属的内部组织结构。合金钢中含有合金元素，使组织结构发生变化，耐腐蚀。如不锈钢。2在金属表面掩盖爱护层。常见方式有：涂油脂、油漆或掩盖搪瓷、塑料等。使表面可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 10 页，共 11 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -生成致密氧化膜。在表面镀一层有自我爱护作用的另一种金属。3电化学爱护法： 外加电源的阴极爱护法：接上外加直流电源构成电解池，被爱护的金属作阴极。 牺牲阳极的阴极爱护法：外加负极材料，构成原电池，被爱护的金属作正极。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结【答案】1O 22H 2O 4e22Fe 4e =2Fe2B=4OH可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 11 页，共 11 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载