優(yōu)化方案人教化學選修4全冊課件22份打包4章第四節(jié)

第四節(jié) 金屬的電化學腐蝕與防護學習目標了解金屬腐蝕及其危害。了解金屬電化學腐蝕的原因及反應(yīng)原理。了解金屬防護的一般方法，特別是電化學防護的方法。課堂互動講練探究整合應(yīng)用知能優(yōu)化訓練第四節(jié)金屬的電化學腐蝕與防護課前自主學案課前自主學案課前自主學案自主學習一、金屬的電化學腐蝕1．金屬腐蝕概念：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。分類：一般有

化學

腐蝕和

電化學腐蝕兩種。2．化學腐蝕定義：金屬跟接觸到的

干燥

氣體(如O2、Cl2、SO2等)或非電解質(zhì)

液體(如石油等)直接發(fā)生化學反應(yīng)而引起的腐蝕。特點：腐蝕的速度隨溫度升高而

加快

。3．電化學腐蝕定義：不純的金屬跟

電解質(zhì)

溶液接觸時，會發(fā)生

原電池

反應(yīng)，

比較活潑的金屬

失去

電子而被氧化。特點：腐蝕過程中有電流產(chǎn)生。二、鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕1．析氫腐蝕金屬表面的電解質(zhì)溶液

酸性較強，腐蝕過程中有H2放出。負極反應(yīng)：Fe－2e－===Fe2＋；正極反應(yīng)：2H＋＋2e－===H2↑；總反應(yīng)：

Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑

。時，氧氣參加電極反應(yīng)，發(fā)生吸氧腐；。2．吸氧腐蝕(1)鋼鐵表面吸附的水膜

酸性很弱

或呈中性蝕。電極反應(yīng)如下：負極：2Fe－4e－===2Fe2＋正極：2H2O＋O2＋4e－===4OH－；總反應(yīng)：2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2。(2)生成的Fe(OH)2繼續(xù)與空氣中的O2作用，生成Fe(OH)3，反應(yīng)如下：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3(3)生成的Fe(OH)3脫去一部分水生成

Fe2O3·xH2O，即2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O。思考感悟1．(1)純鐵片放入稀硫酸中發(fā)生的是析氫腐蝕嗎？(2)你認為在硫酸廠附近的金屬發(fā)生的主要是哪一類腐蝕？【提示】(1)不是析氫腐蝕而是化學腐蝕，因為沒有形成原電池。(2)硫酸廠附近空氣中的二氧化硫的含量比其他地方的高，導致金屬接觸到的溶液酸性較強，若發(fā)生電化學腐蝕應(yīng)是析氫腐蝕。三、金屬的電化學防護1．犧牲陽極的陰極保護法應(yīng)用

原電池

原理，讓被保護金屬作正極

，另找一種活潑性較強的金屬作

負極。如在被保護的鋼鐵設(shè)備上(如船舶的外殼)裝上若干鋅塊，鋅比鐵活潑，作為原電池的

負極，不斷遭受腐蝕，定期予以拆換；作為

正極

的鋼鐵設(shè)備就被保護了下來。2．外加電流的陰極保護法利用

電解

原理，把被保護的鋼鐵設(shè)備作為

陰極，用惰性電極作為輔助

陽

極。在電解質(zhì)溶液里，接外加直流電源。通電后，大量電子被強制流向被保護的鋼鐵設(shè)備，從而起到保護作用。思考感悟2．(1)金屬鋁比金屬鐵還要活潑，但鋁卻經(jīng)久耐用，這是為什么？(2)電化學防護的實質(zhì)是什么？【提示】

(1)金屬鋁在空氣中很容易被氧化，但生成的氧化物薄膜非常致密，可以阻止鋁進一步被氧化。(2)電化學防護的實質(zhì)是把被保護的金屬作原電池的正極或電解池的陰極，不參與電極反應(yīng)，從而不被氧化。自主休驗1．有關(guān)金屬腐蝕的論述，正確的是(

)A．金屬的腐蝕一定伴有電流產(chǎn)生B．Fe在干燥的氯氣里比在潮濕的空氣里更易被腐蝕C．發(fā)生化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿母g時較活潑的金屬總是作正極而被腐蝕D．發(fā)生電化學腐蝕時都有能量的轉(zhuǎn)變，且被腐蝕的金屬總是失電子解析：選D。金屬的腐蝕可分為化學腐蝕和電化學腐蝕，化學腐蝕是金屬直接與氧化劑反應(yīng)，電子直接轉(zhuǎn)移給氧化劑，無電流產(chǎn)生；而電化學腐蝕是最普遍的金屬腐蝕，其原理與原電池原理一致。2．下列敘述不．正確的是(

)鋅跟稀硫酸反應(yīng)制取氫氣，加入少量的硫酸銅能加快反應(yīng)速率鍍層破損后，白口鐵(鍍鋅的鐵)比馬口鐵(鍍錫的鐵)更易被腐蝕鋼鐵表面常易被銹蝕生成Fe2O3·nH2O鋼鐵在發(fā)生析氫腐蝕和吸氧腐蝕時，完全相同的反應(yīng)是負極反應(yīng)解析：選B。鍍鋅的鐵(白口鐵)構(gòu)成原電池時鋅為負極，鐵為正極，鐵被保護；鍍錫的鐵

(馬口鐵)構(gòu)成原電池鐵作負極，錫作正極，鐵失電子加速了鐵的腐蝕。3．(2011年河北廊坊高二檢測)下列各種方法中：①金屬表面涂抹油漆②改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)③保持金屬表面清潔干燥④在金屬表面進行電鍍⑤使金屬表面形成致密的氧化物薄膜。能對金屬腐蝕起到防止或減緩)作用的措施是(A．①②③④C．①②④⑤B．①③④⑤D．全部解析：選D。題目中各措施都符合金屬腐蝕防護的基本思路。課堂互動講練課堂互動講練化學腐蝕與電化學腐蝕比較(2011年湖北武漢調(diào)研)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(yīng)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(yīng)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)生例1【解析】

金屬腐蝕的本質(zhì)，主要是金屬原子失電子被氧化，腐蝕的內(nèi)因是金屬的化學性質(zhì)比較活潑，外因是金屬與空氣、水和其他腐蝕性的物質(zhì)接觸，腐蝕主要包括化學腐蝕和電化學腐蝕，所以A錯誤；電化學腐蝕指不純金屬發(fā)生化學反應(yīng)而損耗的過程，不需要通過電流，所以B錯誤；鋼鐵腐蝕最普遍的是吸氧腐蝕，正極吸收氧氣，而不是負極吸收氧氣，所以C錯誤；只有選項D正確。【答案】

D【規(guī)律方法】金屬腐蝕類型的判斷判斷金屬的腐蝕類型要從本質(zhì)入手，化學腐蝕和電化學腐蝕的本質(zhì)區(qū)別在于是否發(fā)生原電池反應(yīng)。電化學腐蝕中，只有在金屬活動性順序中位于氫前面的金屬才可能發(fā)生析氫腐蝕，而位于氫之后的金屬只能發(fā)生吸氧腐蝕，吸氧腐蝕比析氫腐蝕更為普遍。變式訓練1

銅制品上的鋁質(zhì)鉚釘，在潮濕的)空氣中易腐蝕的主要原因可描述為(A．形成原電池，鋁作負極

B．形成原電池，銅作負極

C．形成原電池時，電流由鋁流向銅

D．鋁質(zhì)鉚釘發(fā)生了化學腐蝕解析：選A。電化學腐蝕與化學腐蝕的本質(zhì)區(qū)別在于是否發(fā)生原電池反應(yīng)。金屬鋁發(fā)生的是電化學腐蝕，鋁比銅活潑，故金屬鋁是負極；電流的流動方向與電子的流動方向恰好相反，應(yīng)是由銅流向鋁。金屬腐蝕快慢的判斷以及金屬的防護1．金屬腐蝕快慢的判斷方法在同一電解質(zhì)溶液中：電解原理引起的腐蝕＞原電池原理引起的腐蝕＞化學腐蝕＞有防護措施的腐蝕。同一種金屬在不同介質(zhì)中腐蝕由快到慢的順序為：強電解質(zhì)溶液＞弱電解質(zhì)溶液＞非電解質(zhì)溶液。有無保護措施的：無保護措施的金屬腐蝕＞有一定保護措施的金屬腐蝕＞犧牲陽極的陰極金屬的腐蝕＞有外接電源的陰極金屬腐蝕。對同一種電解質(zhì)溶液來說，電解質(zhì)溶液濃度越大，腐蝕越快。2．金屬腐蝕的防護方法

(1)改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)例如：把鉻、鎳等加入普通鋼里制成的不銹鋼，就大大地增加了鋼鐵對各種侵蝕的抵抗力。(2)在金屬表面覆蓋保護層在金屬表面覆蓋致密的保護層，從而使金屬制品跟周圍物質(zhì)隔離開來，這是一種普遍采用的防護方法。以鋼鐵的防護為例，根據(jù)保護層成分的不同，可分為如下幾種：①在鋼鐵表面涂礦物性油脂、油漆或覆蓋搪瓷、塑料等物質(zhì)。例如，船身、車廂、水桶等常涂油漆；汽車外殼常噴漆，槍炮、機器常涂礦物性油脂等。②用電鍍、熱鍍、噴鍍的方法，在鋼鐵表面鍍上一層不易被腐蝕的金屬，如鋅、錫、鉻、鎳等。例如，常用的白鐵皮就是在薄鋼板的表面熱鍍上一層鋅；自行車鋼圈就是用電鍍的方法鍍上一層既耐腐蝕又耐磨的鉻或鎳。③用化學方法使鋼鐵表面生成一層致密而穩(wěn)定的氧化膜。例如，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。(3)電化學保護法①犧牲陽極的陰極保護法將還原性較強的金屬作為保護極與被保護金屬相連構(gòu)成原電池，還原性較強的金屬將作為負極發(fā)生氧化反應(yīng)而被損耗，被保護金屬作為正極就可以避免被腐蝕。這種保護法犧牲了陽(負)極保護了陰(正)極。②外加電流的陰極保護法將被保護金屬與外加直流電源的負極相連讓其成為陰極，而將外加直流電源的正極接到惰性電極上，讓其成為陽極。美籍華裔化學家錢永健是諾貝爾化學獎獲得者。少年時代，他就對化學產(chǎn)生了濃厚的興趣。16歲時，他憑借一個金屬易受硫氰酸鹽腐蝕的調(diào)查項目，榮獲具有“少年諾貝爾獎”之稱的著名獎項。下列說法正確的是()金屬腐蝕就是金屬原子失去電子被還原的過程合金都比純金屬易被腐蝕將金屬與外加直流電源的負極相連，而將正極接到廢鐵上，可以防止金屬被腐蝕鍍鋅鐵比鍍錫鐵更容易被腐蝕例2【解析】 金屬腐蝕就是金屬原子失去電子被氧化的過程，故A錯；鐵中加入鎳比純鐵耐腐蝕，故B措；C項應(yīng)用的是外加電流的陰極保護法，故正確；鍍鋅鐵破損后，Zn作負極，F(xiàn)e仍受保護，而鍍錫鐵破損后，鐵作負極，被腐蝕，所以D項錯。【答案】

C變式訓練2

(2011年安徽六安調(diào)研)下列關(guān)于金屬的防護方法的說法不正確的是(雙選)(

)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給鐵件通入直流電，把鐵件與電池負極相連接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的陰極保護法鋼鐵制造的暖氣管管道外常涂有一層瀝青，這是鋼鐵的電化學保護法解析：選AD。A項中涂層破損后金屬鐵直接暴露在空氣中，搪瓷層已不能再對破損部位形成有效的保護；B項中利用的是外加電流的陰極保護法，從而保護鐵不被腐蝕；C項是犧牲陽極的陰極保護法；D項中應(yīng)是用瀝青作涂層的涂層保護法。探究整合應(yīng)用探究整合應(yīng)用電化學的綜合問題解決電化學的有關(guān)問題，一是要看清裝置，區(qū)分是原電池還是電解池；二是要注意電子得失守恒定律的應(yīng)用。ZnMnO2

干電池應(yīng)用廣泛，其電解質(zhì)溶液是ZnCl2NH4Cl混合溶液。(1)該電池的負極材料是

。電池工作時，電子流向

(填“正極”或“負極”)。例(2)若ZnCl2NH4Cl混合溶液中含有雜質(zhì)Cu2＋，會加速某電極的腐蝕，其主要原因是

。欲除去Cu2＋，最好選用下列試劑中的

(填代號)。a．NaOH

b．Zn

c．Fed．NH3·H2O(3)MnO2的生產(chǎn)方法之一是以石墨為電極，電解酸化的MnSO4溶液。陰極的電極反應(yīng)式是：

。若電解電路中通過2mol電子，則MnO2的理論產(chǎn)量為

g。【解析】

(1)Zn-MnO2

干電池中鋅為負極，石墨為正極，電子由負極流向正極。(2)鋅與銅離子的反應(yīng)為：Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋，析出的銅附著在鋅極表面，銅與鋅在電解質(zhì)溶液中構(gòu)成原電池，加快了鋅的腐蝕。欲除去2

2＋

＋

＋4Cu

，如果加入氫氧化鈉溶液，Zn

和

NH

都會與OH－反應(yīng)，如果加入氨水，也會沉淀Zn2＋，加入鐵引入新雜質(zhì)氯化亞鐵，所以最好加入鋅。(3)用石墨作電極，電解酸性硫酸錳溶液制取二氧化錳，＋2

價的錳化合價升高，失去電子，在陽極發(fā)生氧化反應(yīng)。在酸性溶液中H＋濃度較大，所以H＋在陰極得電子生成氫氣。溶液中的離子有Mn2＋、H＋、OH－、SO2－4，陰極發(fā)生還原反應(yīng)：2H＋＋2e－===H2↑，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)：M