2018-2019年高中化學 第04章 電化學基礎(chǔ) 專題4.4 金屬的電化學腐蝕與防護導學案 新人教版選修4.doc

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4-4 金屬的電化學腐蝕與防護【學習目標】1.認識金屬腐蝕的危害，并能解釋金屬發(fā)生電化學腐蝕的原因。2.能正確書寫析氫腐蝕和吸氧腐蝕的電極反應式和總反應式。3.熟知金屬腐蝕的防護方法?！緦W習重難點】學習重點：金屬腐蝕的原理及防護方法。學習難點：金屬腐蝕的原理及防護方法?！咀灾黝A習】一、金屬的電化學腐蝕1金屬的腐蝕是金屬與周圍的氣體或者液體物質(zhì)發(fā)生 而引起損耗的現(xiàn)象。一般可分為 腐蝕和 腐蝕?；瘜W腐蝕：金屬與接觸到的干燥氣體（如 、 、 等）或非電解質(zhì)液體（如 ）等直接發(fā)生化學反應而引起的腐蝕。如：鋼管被原油中的 腐蝕，溫度越高，化學腐蝕越 。電化學腐蝕：不純的金屬跟電解質(zhì)溶液接觸時。會發(fā)生 反應， 的金屬失去電子而被 。如 在潮濕的空氣中生銹。兩種腐蝕往往 發(fā)生，但 腐蝕更普遍，速度更快，危害更嚴重。2.化學腐蝕與電化學腐蝕的共同點和不同點：電化腐蝕化學腐蝕條件不純金屬或合金與 接觸與 直接接觸有無電流產(chǎn)生有無本質(zhì)較活潑的金屬被氧化金屬被氧化3電化學腐蝕 (以鋼鐵為例)（1）析氫腐蝕 (酸性較強的溶液) 負極: 正極: 總方程式： （2） 吸氧腐蝕 (中性或弱酸性溶液) 負極: 正極: 總方程式： 離子方程式：Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2Fe(OH)2繼續(xù)與空氣中的氧氣作用： 鐵銹的主要成分是 ， 阻止鋼鐵繼續(xù)腐蝕。（能、不能）4影響金屬腐蝕快慢的因素 本性：（1）金屬的活動性：金屬越 ，越容易被腐蝕（2）純度：不純的金屬比純金屬更 腐蝕，如純鐵比鋼 腐蝕。（難、易）電化學腐蝕：兩電極活動性差別越大，氧化還原反應速率越 ，活潑金屬被腐蝕越快。 （3）氧化膜：如果金屬被氧化形成致密的氧化膜，那么會保護內(nèi)層金屬，如 、 如果金屬被氧化形成疏松的氧化膜，那么不會保護內(nèi)層金屬，如 外因：介質(zhì)：環(huán)境（腐蝕性氣體，電解質(zhì)溶液）二、金屬的防護（1）覆蓋保護膜（涂油漆，電鍍，鈍化等）（2）改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（鋼不銹鋼，在鋼中加入鎳和鉻）（3）犧牲陽極陰極保護法（較活潑金屬作 極，鋼鐵作 極被保護）（4）外加電流陰極保護法（外加電流，使鋼鐵被迫成為 極受保護）【預習檢測】1下列有關(guān)金屬腐蝕的說法中正確的是()A金屬腐蝕指不純金屬與接觸到的電解質(zhì)溶液進行化學反應而損耗的過程B電化學腐蝕指在外加電流的作用下不純金屬發(fā)生化學反應而損耗的過程C鋼鐵腐蝕最普遍的是吸氧腐蝕，負極吸收氧氣，產(chǎn)物最終轉(zhuǎn)化為鐵銹D金屬的電化學腐蝕和化學腐蝕本質(zhì)相同，但電化學腐蝕伴有電流產(chǎn)生2下列關(guān)于金屬的防護方法的說法不正確的是()A我們使用的快餐杯表面有一層搪瓷，搪瓷層破損后仍能起到防止鐵生銹的作用B給鐵件通入直流電，把鐵件與電池負極相連接C輪船在船殼水線以下常裝有一些鋅塊，這是利用了犧牲陽極保護法D鋼鐵制造的暖氣管管道外常涂有一層較厚的瀝青合作探究探究活動一：金屬的腐蝕1金屬腐蝕（1）概念： 。（2）根據(jù)與金屬接觸的物質(zhì)不同，金屬腐蝕可分為兩類：化學腐蝕：金屬跟接觸到的 氣體(如O2、Cl2、SO2等)或 液體(如石油)等直接發(fā)生化學反應而引起的腐蝕。腐蝕的速率隨溫度升高而 。電化學腐蝕： 的金屬或合金跟 溶液接觸時，會發(fā)生 反應，比較 的金屬 電子而被氧化。（3）用鋁制飯盒盛放醋酸，一段時間后，飯盒被腐蝕，該種腐蝕屬于 ，反應的化學方程式為 ；若用鋁飯盒盛放食鹽(含水時)，一段時間后，飯盒被腐蝕，這種腐蝕屬于 ，反應原理是(寫電極反應式和總反應式)：負極： ，正極： ，總反應式： 。2鋼鐵的電化學腐蝕根據(jù)鋼鐵表面水溶液薄膜的酸堿性不同，鋼鐵的電化學腐蝕分為 和 。銅板上鐵鉚釘處的電化學腐蝕如下圖所示：鐵釘?shù)奈鰵涓g示意圖鐵釘?shù)奈醺g示意圖（1）鐵釘?shù)奈鰵涓g：當鐵釘表面的電解質(zhì)溶液酸性較強時，腐蝕過程中有H2放出。Fe是 極，C是 極。發(fā)生的電極反應式及總反應式為負極： ；正極： ；總反應： 。（2）鐵釘?shù)奈醺g：當鐵釘表面的電解質(zhì)溶液呈 或呈 并溶有O2時，將會發(fā)生吸氧腐蝕。電極反應式及總反應式為負極： ；正極： ；總反應： 。最終生成 ，是鐵銹的主要成分。歸納總結(jié)1影響金屬腐蝕的因素影響金屬腐蝕的因素包括金屬的本性和介質(zhì)兩個方面。就金屬本性來說，金屬越活潑，越 而被腐蝕。介質(zhì)對金屬腐蝕的影響也很大，如果金屬在潮濕的空氣中，接觸腐蝕性氣體或電解質(zhì)溶液，都容易被腐蝕。2鋼鐵析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較因鋼鐵表面水膜酸堿性不同，鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕或吸氧腐蝕，二者正極反應式不同，但負極反應式相同，都是鐵失電子被氧化?！緦W以致用】1下列敘述中不正確的是()A金屬的電化學腐蝕比化學腐蝕更普遍 B鋼鐵在干燥空氣中不易被腐蝕C用鋁質(zhì)鉚釘鉚接鐵板，鐵板不易被腐蝕 D原電池中電子由正極流入負極2如圖所示，試管中放一鐵釘，溶液為氯化鈉溶液，數(shù)天后觀察到的現(xiàn)象有_。說明鐵釘發(fā)生了_腐蝕，其中正極的電極反應式為_，溶液中發(fā)生反應的化學方程式為_。探究活動二：金屬的防護方法1金屬的防護就是防止金屬的腐蝕，要解決的主要問題是使 。從金屬腐蝕的反應實質(zhì)、影響因素等方面分析，確定金屬防護的方法原理：（1）改變金屬的 ，使金屬性質(zhì)改變，增強其本身的抗腐蝕能力，成為耐腐蝕金屬；（2）使金屬與化學物質(zhì) ，在金屬表面覆蓋油漆、鍍層金屬、氧化膜等保護層。2（1）物理保護法在鋼鐵表面涂礦物性油脂、油漆或覆蓋搪瓷、塑料等物質(zhì)。用電鍍的方法，在鋼鐵制品表面鍍上一層不易被腐蝕的金屬，如鋅、錫、鉻、鎳等。工業(yè)上常借一些溶液的氧化作用，在機器零件、精密儀器、槍炮等鋼鐵制件的表面上形成一層致密的黑色的四氧化三鐵薄膜。把鉻、鎳等加入普通鋼里制成不銹鋼，就大大地增加了鋼鐵對各種侵蝕的抵抗力。（2）化學保護法為了減小某水庫的鐵閘門被腐蝕的速率，可以采用圖甲所示的方案，其中焊接在鐵閘門上的固體材料R可以采用 (填寫字母序號)。A銅 B鈉 C鋅 D石墨圖乙所示的方案也可以減慢鐵閘門的腐蝕速率，其中鐵閘門應該連接在直流電源的 極。歸納總結(jié)金屬的電化學防護方法類型方法原理實例犧牲陽極保護法在被保護的設備上裝上比它 的金屬被保護的金屬作原電池的 船舶的外殼上裝鋅塊外加電流陰極保護法將被保護的設備與惰性電極置于電解質(zhì)溶液里，接上 被保護的金屬作電解池的 保護海水中的鋼閘門【學以致用】3下列有關(guān)鋼鐵腐蝕與防護的說法正確的是()A鋼管與電源正極連接，鋼管可被保護B鐵遇冷濃硝酸表面鈍化，可保護內(nèi)部不被腐蝕C鋼管與銅管露天堆放在一起時，鋼管不易被腐蝕D鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕時，負極反應是Fe3e=Fe3【學習小結(jié)】【鞏固練習】1關(guān)于金屬腐蝕的敘述中，正確的是()A金屬被腐蝕的本質(zhì)是MnH2O=M(OH)nH2B馬口鐵(鍍錫鐵)鍍層破損后被腐蝕時，首先是鍍層被氧化C金屬在一般情況下發(fā)生的電化學腐蝕主要是吸氧腐蝕D常溫下，置于空氣中的金屬主要發(fā)生化學腐蝕2下列與金屬腐蝕有關(guān)的說法正確的是 ()A圖a中，插入海水中的鐵棒，越靠近底端腐蝕越嚴重B圖b中，開關(guān)由M改置于N時，CuZn合金的腐蝕速率減小C圖c中，接通開關(guān)時Zn腐蝕速率增大，Zn上放出氣體的速率也增大D圖d中，ZnMnO2干電池自放電腐蝕主要是由MnO2的氧化作用引起的3下列金屬的防護方法不正確的是()A對健身器材涂油漆以防止生銹B對某些工具的“機械轉(zhuǎn)動部位”選用刷油漆的方法來防銹C用犧牲鋅塊的方法來保護船體D自行車的鋼圈上鍍上一層Cr防銹4下列敘述錯誤的是()A生鐵中含有碳，抗腐蝕能力比純鐵弱B用錫焊接的鐵質(zhì)器件，焊接處易生銹C在鐵制品上鍍銅時，鍍件為陽極，銅鹽為電鍍液D鐵管上鑲嵌鋅塊，鐵管不易被腐蝕5銅制品在經(jīng)常下酸雨的地區(qū)發(fā)生電化學腐蝕嚴重。寫出此電化學腐蝕的電極反應式：正極：_，負極：_?！究偨Y(jié)與反思】通過自評、互評、師評相結(jié)合對本節(jié)學習過程進行反思感悟?！緟⒖即鸢浮慷?、負；正；陰【預習檢測】1D 2A 【合作探究】探究活動一：1 （1）金屬表面與周圍的物質(zhì)發(fā)生化學反應或因電化學作用而遭到破壞的現(xiàn)象。（2） 干燥，非電解質(zhì)，加快。不純電解質(zhì)，原電池，活潑，失去。（3）化學腐蝕， 2Al6CH3COOH=2(CH3COO)3Al3H2；電化學腐蝕，Al3e=Al3，O22H2O4e=4OH，4Al3O26H2O=4Al(OH)3。2析氫腐蝕和吸氧腐蝕（1）負，正；Fe2e=Fe2；2H2e=H2；Fe2H=Fe2H2。（2）中性，弱酸性；2Fe4e=2Fe2；2H2OO24e=4OH；2Fe2H2OO2=2Fe(OH)2；Fe2O3xH2O歸納總結(jié)1越容易失電子 【學以致用】1D 2 U形管的a端比b端液面高，試管內(nèi)有紅褐色物質(zhì)生成電化學吸氧2H2OO24e=4OH4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3探究活動二1金屬不被氧化，內(nèi)部結(jié)構(gòu)，相互隔離 （2） C歸納總結(jié)類型方法原理實例犧牲陽極保護法在被保護的設備上裝上比它更活潑的金屬被保護的金屬作原電池的正極船舶的外殼上裝鋅塊外加電流陰極保護法將被保護的設備與惰性電極置于電解質(zhì)溶液里，接上外加直流電源被保護的金屬作電解池的陰極保護海水中的鋼閘門【學以致用】3 B【鞏固練習】1C 2 B 3B 4C5O22H2O4e=4OH 2Cu4e=2Cu2