2022-2023學(xué)年人教版選擇性必修一 4.3 金屬的腐蝕與防護(hù) 學(xué)案

1、4.3金屬的腐蝕與防護(hù)知識(shí)精講知識(shí)精講一、金屬的腐蝕1概念：金屬與周圍的氣體或液體物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起損耗的現(xiàn)象。2實(shí)質(zhì)：金屬失電子變成陽(yáng)離子，被氧化，其反應(yīng)為：M - ne- = Mn+（M為金屬元素）。3分類： 分類化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕條件與其表面接觸的一些物質(zhì)O2、Cl2、SO2等現(xiàn)象無(wú)電流產(chǎn)生有微弱電流產(chǎn)生本質(zhì)金屬被氧化較活潑的金屬被氧化聯(lián)系化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕往往同時(shí)發(fā)生，但電化學(xué)腐蝕更普遍，速率更快二、鋼鐵的析氫腐蝕與吸氧腐蝕析氫腐蝕吸氧腐蝕圖示條件水膜呈較強(qiáng)酸性（pH4.3）水膜呈弱酸性、中性或堿性負(fù)極反應(yīng)正極反應(yīng)總反應(yīng)式 其他反應(yīng)Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)24

2、Fe(OH)2 + 2H2O + O2 = 4Fe(OH)32Fe(OH)3 = Fe2O3xH2O + (3x)H2O聯(lián)系通常兩種腐蝕同時(shí)存在，但吸氧腐蝕更普遍【答案】 Fe - 2e- = Fe2+ 2H+ + 2e-= H2 O2 + 2H2O + 4e- = 4OH- Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 2Fe + O2 + 2H2O = 2Fe(OH)2三、金屬的防護(hù)1電化學(xué)防護(hù)法犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法外加電流的陰極保護(hù)法圖示原理_原理_原理電極要求被保護(hù)的金屬作_極，活潑性更強(qiáng)的金屬作_極被保護(hù)的金屬作為_(kāi)極，與電源的_極相連應(yīng)用鍋爐內(nèi)壁、船舶外殼安裝鎂合金或鋅塊鋼鐵閘門，地下

3、管道連接電源負(fù)極【答案】原電池 電解池 正 負(fù) 陰 負(fù)2其他保護(hù)方法（1）改變金屬組成和結(jié)構(gòu)把金屬制成防腐的合金，如含鉻、鎳、硅等合金元素的不銹鋼具有很好的抗腐蝕性能。（2）金屬表面覆蓋保護(hù)層在金屬表面覆蓋致密的保護(hù)層，如噴油漆、涂油脂、鍍抗腐蝕金屬等。四、金屬腐蝕快慢規(guī)律同一金屬在相同電解質(zhì)溶液中，腐蝕快慢如下：對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練 題型一：金屬的化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕【變1】（2021全國(guó)高二課時(shí)練習(xí)）以下現(xiàn)象與電化學(xué)腐蝕無(wú)關(guān)的是A生鐵比純鐵容易生銹B銀質(zhì)物品久置表面變暗C鐵質(zhì)器件附有銅質(zhì)配件，在接觸處易生鐵銹D黃銅(銅鋅合金)制作的銅鑼不易產(chǎn)生銅綠【答案】B【詳解】A生鐵中金屬鐵、碳、潮濕的空

4、氣能構(gòu)成原電池，金屬鐵為負(fù)極，易被腐蝕而生銹，和電化學(xué)腐蝕有關(guān)，故A不符合題意；B銀質(zhì)物品久置表面變暗是由于金屬銀和空氣中的成分發(fā)生反應(yīng)的結(jié)果，屬于化學(xué)腐蝕，與電化學(xué)腐蝕無(wú)關(guān)，故B符合題意；C鐵質(zhì)器件附有銅質(zhì)配件，在接觸處形成原電池裝置，其中金屬鐵為負(fù)極，易生鐵銹，和電化學(xué)腐蝕有關(guān)，故C不符合題意；D黃銅(銅鋅合金)制作的銅鑼中，金屬鋅為負(fù)極，金屬銅做正極，Cu被保護(hù)，不易腐蝕，和電化學(xué)腐蝕有關(guān)，故D不符合題意；答案為B。 題型二：析氫腐蝕與吸氧腐蝕【變2-3】（2020全國(guó)高二課時(shí)練習(xí)）如圖，小試管內(nèi)為紅墨水，具支試管內(nèi)盛有pH=4的雨水和生鐵片。實(shí)驗(yàn)觀察到：開(kāi)始時(shí)導(dǎo)管內(nèi)液面下降，一段時(shí)間后

5、導(dǎo)管內(nèi)液面回升，略高于小試管內(nèi)液面。下列說(shuō)法正確的是A生鐵片中的碳是原電池的負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)B雨水酸性較強(qiáng)，生鐵片始終發(fā)生析氫腐蝕C墨水回升時(shí)，碳電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-=4OH-D具支試管中溶液酸性增強(qiáng)【答案】C【詳解】ApH=4的雨水顯酸性，則生鐵片先發(fā)生析氫腐蝕，鐵作負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，雨水中的氫離子濃度逐漸降低，生鐵片將發(fā)生吸氧腐蝕，整個(gè)過(guò)程中碳作正極，A項(xiàng)錯(cuò)誤；BpH=4的雨水顯酸性，則生鐵片先發(fā)生析氫腐蝕，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，雨水中的氫離子濃度逐漸降低，生鐵片將發(fā)生吸氧腐蝕，B項(xiàng)錯(cuò)誤；C發(fā)生析氫腐蝕時(shí)液面下降，發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)液面回升，碳電極為正極，液面回升時(shí)碳

6、電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-=4OH-，C項(xiàng)正確；DpH=4的雨水顯酸性，則生鐵片先發(fā)生析氫腐蝕，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，雨水中的氫離子濃度逐漸降低，整個(gè)過(guò)程中溶液的酸性是逐漸降低的，D項(xiàng)錯(cuò)誤；故選C。 題型三：金屬的防護(hù)【變3-2】（2021山東省濟(jì)鋼高級(jí)中學(xué)高二階段練習(xí)）鋼鐵很容易生銹而被腐蝕，每年因腐蝕而損失的鋼鐵占世界鋼鐵年產(chǎn)量的三分之一。請(qǐng)回答鋼鐵在腐蝕、防護(hù)過(guò)程中的有關(guān)問(wèn)題。（1）在實(shí)際生產(chǎn)中，可在鐵件的表面鍍上鋅保護(hù)層或錫保護(hù)層防止鐵被腐蝕。鍍層破損后，鍍錫鐵和鍍鋅鐵更容易被腐蝕的是_。(填“鍍錫鐵”或“鍍鋅鐵”)（2）下列哪個(gè)裝置可防止鐵棒被腐蝕_。A B C D（3）利用如圖裝

7、置可以模擬鐵的電化學(xué)防護(hù)。若X為碳棒，為減緩鐵的腐蝕，開(kāi)關(guān)K應(yīng)置于_處。假設(shè)海水中只有NaCl溶質(zhì)，寫(xiě)出此時(shí)總離子反應(yīng)方程式：_。若X為鋅，開(kāi)關(guān)K置于M處，該電化學(xué)防護(hù)法稱為_(kāi)，寫(xiě)出鐵電極處的電極反應(yīng)式：_?！敬鸢浮浚?）鍍錫鐵（2）BD（3） N 2Cl-+2H2OH2+Cl2+2OH- 犧牲陽(yáng)極保護(hù)法(犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法) O2+4e-+2H2O=4OH- 【解析】（1）鐵比錫活潑，形成原電池反應(yīng)時(shí)，鐵為負(fù)極，錫為正極，鍍層破損后，鍍錫鐵比鍍鋅鐵更容易被腐蝕，而鋅比鐵活潑，形成原電池反應(yīng)時(shí)，鐵為正極，鋅為負(fù)極，鐵難以被氧化；（2）A形成原電池反應(yīng)，鐵為負(fù)極，碳為正極，為鐵的吸氧腐蝕，故A

8、錯(cuò)誤；B鋅比鐵活潑，鐵為正極，被保護(hù)而難以腐蝕，故B正確；C水中溶解氧氣，鐵可發(fā)生腐蝕，故C錯(cuò)誤；D鐵連接電源負(fù)極，為陰極，被保護(hù)不易腐蝕，故D正確；故答案為BD；（3）若X為碳棒，由于Fe比較活潑，為減緩鐵的腐蝕，應(yīng)使Fe為電解池的陰極，故K連接N處，假設(shè)海水中只有NaCl溶質(zhì)，則此時(shí)總離子反應(yīng)方程式為2Cl-+2H2OH2+Cl2+2OH-；若X為鋅，開(kāi)關(guān)K置于M處，Zn為負(fù)極被腐蝕，F(xiàn)e為正極被保護(hù)，該防護(hù)法稱為犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法，正極反應(yīng)為O2+4e-+2H2O=4OH-。 題型四：金屬的腐蝕與防護(hù)綜合【例6】（2020全國(guó)高二）回答下列問(wèn)題：（1）如圖是實(shí)驗(yàn)室研究海水對(duì)鐵閘不同部位

9、腐蝕情況的剖面示意圖。該電化學(xué)腐蝕稱為_(kāi)。圖中A、B、C、D四個(gè)區(qū)域，生成鐵銹最多的是_(填字母)。以鋅為負(fù)極，采用犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法防止鐵閘的腐蝕，圖中鋅塊的固定位置最好應(yīng)在_處(填字母)。（2）石墨可用于自然水體中銅件的電化學(xué)防腐，完成如圖防腐示意圖，并作相應(yīng)標(biāo)注：_（3）下圖所示的各容器中均盛有海水，鐵在其中被腐蝕時(shí)由快到慢的順序是_。（4）如圖，將鐵棒和石墨棒插入盛有飽和NaCl溶液的U形管中，下列分析正確的是_(填字母)。AK1閉合，鐵棒上發(fā)生的反應(yīng)為2H2e=H2BK1閉合，石墨棒周圍溶液pH逐漸升高CK2閉合，鐵棒不會(huì)被腐蝕，屬于犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法DK2閉合，電路中通過(guò)0.0

10、02NA個(gè)電子時(shí)，兩極共產(chǎn)生0.001 mol氣體【答案】吸氧腐蝕 B C B 【分析】（1）由圖可知，海水溶液為弱酸性，發(fā)生吸氧腐蝕；A處沒(méi)有接觸電解質(zhì)，C、D兩處沒(méi)有接觸空氣，故產(chǎn)生鐵銹最多的是B；鋅塊應(yīng)固定在腐蝕最嚴(yán)重的C處；（2）銅比石墨活潑，所以應(yīng)用外加電流的陰極保護(hù)法保護(hù)銅，所以石墨作陽(yáng)極，銅作陰極；（3）金屬的腐蝕程度：電解原電池化學(xué)反應(yīng)電極保護(hù)；（4）A.K1閉合，該裝置是原電池，中性條件下，鐵發(fā)生吸氧腐蝕，F(xiàn)e易失電子生成亞鐵離子而作負(fù)極；B.K1閉合，該裝置是原電池，中性條件下，F(xiàn)e發(fā)生吸氧腐蝕，F(xiàn)e作負(fù)極、C作正極，正極上氧氣得電子和水反應(yīng)生成OH-；C.K2閉合，該裝置

11、是電解池，C作陽(yáng)極、Fe作陰極，F(xiàn)e被保護(hù)，屬于外加電源的陰極保護(hù)法；D.K2閉合，該裝置是電解池，C作陽(yáng)極、Fe作陰極，F(xiàn)e被保護(hù)，陽(yáng)極上Cl-放電生成氯氣、陰極上水得電子生成氫氣和OH-，根據(jù)電極反應(yīng)式計(jì)算生成氣體物質(zhì)的量?！驹斀狻浚?）由圖可知，海水溶液為弱酸性，則Fe失去電子，正極上氧氣得到電子，發(fā)生吸氧腐蝕，故答案為吸氧腐蝕。A處沒(méi)有接觸電解質(zhì)，C、D兩處沒(méi)有接觸空氣，故產(chǎn)生鐵銹最多的是B，故答案為B。鋅塊應(yīng)固定在腐蝕最嚴(yán)重的C處形成原電池，鋅作負(fù)極，鐵閘作正極，得到保護(hù)，故答案為C。（2）銅比石墨活潑，所以應(yīng)用外加電流的陰極保護(hù)法保護(hù)銅，所以石墨作陽(yáng)極，銅作陰極，故答案為。（3）發(fā)

12、生化學(xué)腐蝕，發(fā)生電化學(xué)腐蝕，鐵作負(fù)極，被腐蝕，發(fā)生電化學(xué)腐蝕，鐵作正極，被保護(hù)，為電解池裝置，F(xiàn)e做陽(yáng)極，腐蝕最快，鐵被腐蝕時(shí)由快到慢的順序是，故答案為。（4）A.K1閉合，該裝置是原電池，中性條件下，鐵發(fā)生吸氧腐蝕，F(xiàn)e易失電子生成亞鐵離子而作負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)式為Fe-2e-=Fe2+，故A錯(cuò)誤；B.K1閉合，該裝置是原電池，中性條件下，F(xiàn)e發(fā)生吸氧腐蝕，F(xiàn)e作負(fù)極、C作正極，正極反應(yīng)式為O2+4e-+2H2O=4 OH-，正極附近有OH-生成導(dǎo)致溶液pH增大，故B正確；C.K2閉合，該裝置是電解池，C作陽(yáng)極、Fe作陰極，F(xiàn)e被保護(hù)，因?yàn)橛型饧与娫?，所以屬于外加電源的陰極保護(hù)法，故C錯(cuò)誤；D.K2閉合，該裝置是電解池，C作陽(yáng)極、Fe作陰極，F(xiàn)e被保護(hù)，陽(yáng)極上Cl-放電生成氯氣、陰極上水得電子生成氫氣和OH-，陽(yáng)極反應(yīng)式為2Cl-2e-=Cl2、陰極反應(yīng)式為2H2O+2e-=H2+2OH-，根據(jù)電極反應(yīng)式知，