4.4《金属的电化学腐蚀与防护》学案(新人教版选修4).docx
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1、4.4金属的电化学腐蚀与防护学案(新人教版选修4)金属的电化学腐蚀与防护学案 第四节金属的电化学腐蚀与防护学案学习目标:1、了解金属腐蚀的危害及金属腐蚀的本质缘由;2、了解金属腐蚀的种类,发生腐蚀的反应式的书写;3、驾驭金属防护的方法。学习重点、难点:金属的电化学腐蚀学习过程:一、金属的电化学腐蚀1、金属的腐蚀是金属与四周的气体或者液体物质发生而引起损耗的现象。一般可分为腐蚀和腐蚀。化学腐蚀:金属与接触到的干燥气体(如、等)或非电解质液体(如)等干脆发生化学反应而引起的腐蚀。如:钢管被原油中的腐蚀,温度越高,化学腐蚀越。电化学腐蚀:不纯的金属跟电解质溶液接触时。会发生反应,的金属失去电子而被。
2、如在潮湿的空气中生锈。两种腐蚀往往发生,但腐蚀更普遍,速度更快,危害更严峻。2、化学腐蚀与电化学腐蚀的共同点和不同点:电化腐蚀化学腐蚀条件不纯金属或合金与接触与干脆接触有无电流产生本质较活泼的金属被氧化金属被氧化 3、电化学腐蚀(以钢铁为例)(1)析氢腐蚀(酸性较强的溶液)负极:正极:总方程式:(2)吸氧腐蚀(中性或弱酸性溶液)负极:正极:总方程式:离子方程式:Fe2+2OH-=Fe(OH)2Fe(OH)2接着与空气中的氧气作用:铁锈的主要成分是,阻挡钢铁接着腐蚀。(能、不能)3、影响金属腐蚀快慢的因素本性:(1)金属的活动性:金属越,越简单被腐蚀(2)纯度:不纯的金属比纯金属跟腐蚀,如纯铁比
3、钢腐蚀。(难、易)电化学腐蚀:两电极活动性差别越大,氧化还原反应速率越,活泼金属被腐蚀得越快。(3)氧化膜:假如金属被氧化形成致密的氧化膜,那么会爱护内层金属,如、假如金属被氧化形成疏松的氧化膜,那么不会爱护内层金属,如外因:介质:环境(腐蚀性气体,电解质溶液)练习:1、如右图所示,铁处于、三种不同的环境中,铁被腐蚀的速率由大到小的依次是(填序号)。2、下列各状况,Fe片被腐蚀由快到慢的是 二、金属的防护1、金属的防护覆盖爱护膜(涂油漆,电镀,钝化等)变更金属的内部结构(钢不锈钢,在钢中加入镍和铬)电化学爱护牺牲阳极阴极爱护法(较活泼金属作极,钢铁作极被爱护)外加电流阴极爱护法(外加电流,使钢
4、铁被迫成为极受爱护)练习:如图所示,试管中的铁钉假如在酸性溶液或在食盐溶液中的腐蚀的现象有何不同?当堂达标练习:1、下列有关纯铁的描述正确的是()A熔点比生铁的低B与相同浓度的盐酸反应生成氢气的速率比生铁的快C在潮湿空气中比生铁简单被腐蚀D在冷的浓硫酸中可钝化2、下列叙述中正确的是()锌跟稀硫酸制取氢气,加入少量硫酸铜溶液能加快反应速率镀层破坏后,白铁(镀锌的铁)比马口铁(镀锡的铁)更易腐蚀钢铁表面常易锈蚀生成Fe2O3H2OA.都正确B.C.D.3、下列事实不能用电化学原理说明的是()A.常温条件下,在空气中铝不简单被腐蚀B.镀锌铁片比镀锡铁片更耐腐蚀C.用锌与硫酸制氢气时,往硫酸中滴少量硫
5、酸铜D.远洋海轮的尾部装上肯定数量的锌板4、X、Y、Z、M代表四种金属,金属X和Y用导线连接放入稀硫酸中时,X溶解,Z极上有氢气放出;若电解Y2+离子和Z2+离子共存的溶液时,Y先析出;又知M2+离子的氧化性强于Y2+离子。则这四种金属的活动性由强到弱的依次为()A.XZYMB.XYZMC.MZXYD.XZMY5、钢铁在锈蚀过程中,下列5种改变可能发生的是()Fe由+2价转化为+3价O2被还原产生H2Fe(OH)3失水形成Fe2O3H2O杂质碳被氧化除去A.B.C.D.6、如图所示的装置,在盛水的烧杯中,铁圈和银圈的连接处吊着一根绝缘的细丝,使之平衡。当心的向烧杯中心滴入CuSO4溶液。(1)
6、片刻后可看到悬吊的金属圈(填序号)A.铁圈和银圈左右摇摆不定铁圈银圈B.保持平衡状态不变C.铁圈向下倾斜D.银圈向下倾斜(2)产生上述现象的缘由是。 参考答案:1、D2、B3、A4、A5、C6、(1)D(2)铁圈、银圈和硫酸铜溶液形成原电池,在正极银圈上有铜生成,质量增大,负极铁圈有损耗,质量削减。 高二化学下册金属的电化学腐蚀和防护学问点总结 高二化学下册金属的电化学腐蚀和防护学问点总结 金属的电化学腐蚀和防护金属的电化学腐蚀1金属腐蚀内容:2金属腐蚀的本质:都是金属原子失去电子而被氧化的过程化学腐蚀3(1)电化腐蚀条件:不纯金属或合金与电解质溶液接触现象:有微弱的电流产生本质:较活泼的金属
7、被氧化的过程金属被氧化的过程(2)化学腐蚀条件:金属与非电解质干脆接触现象:无电流产本质:金属被氧化的过程电化腐蚀与化学腐蚀的关系:化学腐蚀与电化腐蚀往往同时发生,但电化腐蚀更加普遍,危害更严峻4、电化学腐蚀的分类:析氢腐蚀-腐蚀过程中不断有氢气放出条件:潮湿空气中形成的水膜,酸性较强(水膜中溶解有CO2、SO2、H2S等气体)电极反应:负极:Fe-2e-=Fe2+正极:2H+2e-=H2总式:Fe+2H+=Fe2+H2吸氧腐蚀-反应过程汲取氧气条件:中性或弱酸性溶液电极反应:负极:2Fe-4e-=2Fe2+正极:O2+4e-+2H2O=4OH-总式:2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2离
8、子方程式:Fe2+2OH-=Fe(OH)2生成的Fe(OH)2被空气中的O2氧化,生成Fe(OH)3,Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3Fe(OH)3脱去一部分水就生成Fe2O3xH2O(铁锈主要成分)规律总结:金属腐蚀快慢的规律:在同一电解质溶液中,金属腐蚀的快慢规律如下: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腐措施的腐蚀防腐措施由好到坏的依次如下:外接电源的阴极爱护法牺牲负极的正极爱护法有一般防腐条件的腐蚀无防腐条件的腐蚀 金属的腐蚀与防护学案 第三单元金属的腐蚀与防护 目标要求1.能说明金属发生电化学腐蚀的缘由。2.相识金属腐蚀的危害,了解金属防护的方法。一、金
9、属的电化学腐蚀1金属的腐蚀(1)金属腐蚀的概念:金属的腐蚀指的是金属或合金跟四周环境中接触到的物质发生化学反应被氧化而腐蚀损耗的现象。(2)金属腐蚀后的特征金属被腐蚀后,在外形、色泽以及机械性能等方面都发生肯定的改变。(3)金属腐蚀的本质金属腐蚀的本质是金属原子失去电子变成阳离子的过程。也就是说,金属腐蚀的本质是金属发生了氧化反应。(4)金属腐蚀的类型由于与金属接触的介质不同,发生腐蚀的状况也不同,一般可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。化学腐蚀金属与其他物质(如O2、Cl2、SO2等)干脆接触发生氧化还原反应而引起的腐蚀。电化学腐蚀不纯的金属或合金发生原电池反应,使较活泼的金属失去电子被氧化而引起的
10、腐蚀。2电化学腐蚀(1)试验探究ab 试验步骤:向铁粉中加入少量的炭粉,混合匀称后,撒入内壁分别用氯化钠溶液和稀醋酸润湿过的两支具支试管(分别标记为a、b)中。几分钟后,打开止水夹,视察、比较导管中水柱(在水中滴加几滴红墨水)的改变和试管中的现象。试验现象:两支具支试管中都有红色铁锈产生,a装置导管内水柱上升,b装置导管内水柱低于小试管液面。试验结论:装置a的导管中水柱上升,说明大试管内气体体积减小,a装置中有气体参与反应,由于是空气中的气体,故是氧气,发生吸氧腐蚀;装置b的导管中水柱下降,说明大试管内有气体生成,依据有铁和醋酸存在,生成的气体是氢气,发生析氢腐蚀。a、b装置构成原电池,a中氧
11、气所发生的反应类似于氢氧燃料电池的反应。(2)原理分析通常状况下,在潮湿的空气中,钢铁表面凝聚了一层溶解有氧气的水膜,它与钢铁中的碳和铁形成了原电池。这些微小的原电池遍布钢铁表面。Fe为负极,碳为正极,溶有O2的水膜为电解质溶液。负极:2Fe4e=2Fe2(氧化反应)正极:O22H2O4e=4OH(还原反应)总反应:2FeO22H2O=2Fe(OH)2,4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3,Fe(OH)3脱去一部分水生成的Fe2O3nH2O就为铁锈的主要成分。所以试验a具支试管中O2削减,压强减小,导管中水面上升。因此铁在这种环境中被腐蚀称为吸氧腐蚀,钢铁的这种腐蚀还是占主要的。假如
12、钢铁表面水膜的酸性较强(如在某些化工厂旁边的酸性气氛中),此时,正极就会析出氢气。其电极反应如下:负极:Fe2e=Fe2(氧化反应)正极:2H2e=H2(还原反应)总反应:Fe2H=Fe2H2。假如钢铁表面水膜的酸性较弱,随着氢气的析出,水膜的pH上升,Fe2与OH结合生成Fe(OH)2,Fe(OH)2接着与空气中的O2作用,生成Fe(OH)3,进而形成铁锈,这种形成铁锈的方式叫析氢腐蚀。总之无论是吸氧腐蚀还是析氢腐蚀,作为负极的铁都不断地被氧化,且金属腐蚀主要是电化学腐蚀,而电化学腐蚀中吸氧腐蚀又是主要的。二、金属的电化学防护1金属防护原理金属材料大多易被腐蚀,所以要从金属腐蚀的化学反应原理
13、和金属腐蚀的类型来考虑金属防护的方法。2金属防护的措施(1)表面覆盖爱护层将电解质溶液改为非电解质,如涂上油漆、矿物性油脂等;镀上一层纯金属(锌、锡、铬、镍)以变更电极。如:表层镀锌的镀锌铁(俗称白铁皮)破损后,铁为正极,不腐蚀;锌为负极,被腐蚀,可以不断补充锌,爱护铁,延长钢铁的运用期。而表层镀锡的镀锡铁(俗称马口铁),价格虽比镀锌铁低,但表层磨损后,锡为正极,铁为负极,加快了钢铁的腐蚀。此外,还可将铁钝化使之表面形成一层致密的Fe3O4氧化膜。(2)电化学爱护法:牺牲阳极的阴极爱护法这种方法通常是在被爱护的钢铁设备(如锅炉的内壁、船舶的外壳等)上装上若干锌块,作原电池的负极(阳极),不断遭
14、遇腐蚀,定期拆换,而作为正极(阴极)的钢铁设备就被爱护了下来。外加电流的阴极爱护法这种方法是将被爱护的钢铁设备(如钢闸门)作阴极,用惰性电极作协助阳极,两者均存在于电解质溶液中,接上外接直流电源。通电后,电子被强制流向被爱护的钢铁设备,使钢铁表面产生负电荷(电子)的积累,抑制了钢铁发生失去电子的作用(氧化反应),从而防止了钢铁的腐蚀。(3)用变更金属组成和结构的方法防止金属腐蚀。如铁与铬、镍形成不锈钢。 学问点一金属的腐蚀1关于金属腐蚀的叙述中,正确的是()A金属被腐蚀的本质是MnH2O=M(OH)nn2H2B马口铁(镀锡铁)镀层破损后被腐蚀时,首先是镀层被氧化C金属在一般状况下发生的电化学腐
15、蚀主要是吸氧腐蚀D常温下,置于空气中的金属主要发生化学腐蚀答案C解析金属腐蚀的本质主要是金属原子失电子被氧化,腐蚀的内因是金属的化学性质比较活泼,外因是金属与空气、水和其他腐蚀性的物质相接触,腐蚀主要有化学腐蚀和电化学腐蚀。A中金属腐蚀的本质应包括化学腐蚀和电化学腐蚀,为Mne=Mn;B选项中Sn、Fe构成电化学腐蚀,主要是Fe2e=Fe2,铁先被腐蚀。常温下,空气中的金属主要发生电化学腐蚀中的吸氧腐蚀,难以和非金属氧化剂(Cl2、S)等反应,发生化学腐蚀。2钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀,发生的原电池反应为2Fe2H2OO2=2Fe(OH)2。以下说法正确的是()A负极发生的反应为Fe2e=Fe
16、2B正极发生的反应为2H2OO22e=4OHC原电池是将电能转变为化学能的装置D钢柱在水下部分比在空气与水交界处更简单腐蚀答案A解析由原电池反应式知负极的电极反应式为Fe2e=Fe2,正极的电极反应式为2H2OO24e=4OH,所以A对B错;原电池是将化学能转化为电能的装置,C错;依据原电池原理,钢柱在空气与水交界处更简单腐蚀,D错。2如图所示水槽中试管内有一枚铁钉,放置数天视察:(1)铁钉在渐渐生锈,则铁钉的腐蚀属于_腐蚀。(2)若试管内液面上升,则原溶液呈_性,发生_腐蚀,电极反应式:负极:_,正极:_。(3)若试管内液面下降,则原溶液呈_性,发生_腐蚀。电极反应式:负极_,正极:_。答案
17、(1)电化学(2)弱酸性或中吸氧2Fe4e=2Fe2O22H2O4e=4OH(3)较强的酸析氢Fe2e=Fe22H2e=H2解析依据原电池的构成条件:有两种不同的材料(Fe为负极,碳为正极),有电解质溶液,形成闭合回路,可知铁钉的腐蚀属于电化学腐蚀。依据金属腐蚀的条件、原理及结果可知:试管内液面上升,说明试管内压强减小,试管内气体被汲取所致,是铁钉吸氧腐蚀的结果,据此写出电极反应式;试管内液面下降,说明试管内气体压强变大,试管内产生了新气体所致,是铁钉的析氢腐蚀的结果,据此写出电极反应式。学问点二金属的防护3下列各种方法中,能对金属起到防止或减缓腐蚀作用的是()金属表面涂抹油漆变更金属内部结构
18、保持金属表面清洁干燥金属表面进行电镀使金属表面形成致密的氧化物薄膜ABCD全部答案D解析金属的腐蚀主要是电化学腐蚀,题目中中的方法都可以起到避开金属和电解质溶液接触形成原电池的目的;中如在金属中加入某些其他元素变更金属内部结构也可以起到防腐蚀的效果。4下列有关金属腐蚀与防护的说法不正确的是()A纯银器的表面在空气中因化学腐蚀慢慢变暗B当镀锡铁制品的镀层破损时,镀层不能对铁制品起爱护作用C在海轮外壳连接锌块爱护外壳不受腐蚀是采纳了牺牲阳极的阴极爱护法D可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以爱护它不受腐蚀答案D解析纯银器的表面在空气中易生成硫化物失去光泽;当镀锡铁制品镀层破损时,由于铁比锡活泼
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