2025版新教材高中化學(xué)第4章化學(xué)反應(yīng)與電能第3節(jié)金屬的腐蝕與防護(hù)課件新人教版選擇性必修1

第四節(jié)沉淀溶解平衡第三節(jié)金屬的腐蝕與防護(hù)1．了解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的本質(zhì)，知道金屬腐蝕的危害。2．了解防止金屬腐蝕的措施。1．通過實(shí)驗(yàn)科學(xué)探究金屬腐蝕的本質(zhì)及其原因，培養(yǎng)科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)。2．通過認(rèn)識(shí)金屬腐蝕產(chǎn)生的危害和影響，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任意識(shí)。1．金屬腐蝕一、金屬的腐蝕氧化還原失去氧化化學(xué)腐蝕析氫吸氧2．化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕3．鋼鐵的電化學(xué)腐蝕類別項(xiàng)目析氫腐蝕吸氧腐蝕圖形描述條件水膜酸性較強(qiáng)水膜酸性較弱或呈中性Fe－2e－===Fe2＋2H＋＋2e－===H2↑

2H2O＋O2＋4e－===4OH－

Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑

2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2

4.實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)解釋導(dǎo)管中__________裝置中鐵、碳和飽和食鹽水構(gòu)成________，鐵釘發(fā)生______腐蝕液面上升原電池吸氧實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)解釋①試管中產(chǎn)生氣泡的速率____Zn與CuSO4反應(yīng)生成Cu，Zn、Cu和稀鹽酸構(gòu)成________，發(fā)生________腐蝕，產(chǎn)生氣泡的速率更____快原電池電化學(xué)快結(jié)論：①電化學(xué)腐蝕中吸氧腐蝕更為普遍；②電化學(xué)腐蝕速率比化學(xué)腐蝕大得多。正|誤|判|斷(1)無論化學(xué)腐蝕還是電化學(xué)腐蝕，金屬的腐蝕都是金屬失電子被氧化的過程。(

)(2)因?yàn)镃O2普遍存在，所以鋼鐵腐蝕以析氫腐蝕為主。(

)(3)銅在酸性條件下也可以發(fā)生析氫腐蝕。(

)(4)純鐵不易腐蝕，生鐵易腐蝕，是因?yàn)樯F中含碳能形成原電池發(fā)生電化學(xué)腐蝕。(

)(5)鐵的電化學(xué)腐蝕的負(fù)極反應(yīng)為Fe－3e－===Fe3＋。(

)√××√×深|度|思|考1.純鐵片放入稀硫酸中發(fā)生的是什么腐蝕？提示：純鐵片放入稀硫酸中發(fā)生反應(yīng)：Fe＋H2SO4(稀)===FeSO4＋H2↑，發(fā)生的是化學(xué)腐蝕。2．在鐵的表面鍍上一層其他金屬是常見的防止鐵生銹的方法，常見的有鍍錫(馬口鐵)和鍍鋅(白鐵皮)，為什么鍍層破損后，鍍鋅鋼板(白鐵皮)比鍍錫鋼板(馬口鐵)耐腐蝕？提示：鍍層破損后，白鐵皮形成原電池，因鋅比鐵活潑，易失去電子，從而保護(hù)了鐵；而馬口鐵破損后，因?yàn)樾纬稍姵貢r(shí)，鐵比錫活潑，鐵被腐蝕。所以在鍍層破損后，鍍鋅鋼板比鍍錫鋼板耐腐蝕。應(yīng)|用|體|驗(yàn)1.以下現(xiàn)象與電化學(xué)腐蝕無關(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B解析：生鐵中金屬鐵、碳、潮濕的空氣能構(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；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)腐蝕無關(guān)，故B符合題意；鐵質(zhì)器件附有銅質(zhì)配件，在接觸處形成原電池，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；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。2．下列關(guān)于金屬腐蝕的說法正確的是(

)A．金屬腐蝕的本質(zhì)是金屬原子失去電子而被還原B．金屬的化學(xué)腐蝕必須在酸性條件下進(jìn)行C．金屬的化學(xué)腐蝕實(shí)質(zhì)是M－ne－===Mn＋，電子直接轉(zhuǎn)移給氧化劑D．在潮濕環(huán)境中，金屬的電化學(xué)腐蝕一定是析氫腐蝕C解析：金屬腐蝕的本質(zhì)是金屬原子失去電子而被氧化的過程，A錯(cuò)誤；金屬的化學(xué)腐蝕在酸性或堿性環(huán)境中均有可能進(jìn)行，如金屬鋁的化學(xué)腐蝕可能在堿性條件下進(jìn)行，B錯(cuò)誤；金屬的化學(xué)腐蝕實(shí)質(zhì)是金屬原子失去電子變?yōu)榻饘訇栯x子，可表示為M－ne－===Mn＋，電子由金屬原子直接轉(zhuǎn)移給氧化劑，C正確；在潮濕環(huán)境中，金屬的電化學(xué)腐蝕主要以吸氧腐蝕為主，D錯(cuò)誤。二、金屬的防護(hù)1．改變金屬材料的組成如普通鋼中加入________等制成不銹鋼產(chǎn)品，________不僅具有優(yōu)異的抗腐蝕性，還具有良好的生物相容性。鎳、鉻鈦合金2．在金屬表面覆蓋保護(hù)層(1)在鋼鐵制品的表面噴涂油漆、礦物性油脂或覆蓋搪瓷、塑料等。(2)用電鍍等方法在鋼鐵表面鍍上一層鋅、錫、鉻、鎳等金屬。(3)用化學(xué)方法在鋼鐵部件表面進(jìn)行發(fā)藍(lán)處理(生成一層致密的四氧化三鐵薄膜)。(4)利用陽極氧化處理鋁制品的表面，使之形成致密的氧化膜而鈍化。(5)采用離子注入、表面滲鍍等方式在金屬表面形成穩(wěn)定的鈍化膜。3．電化學(xué)保護(hù)法(1)犧牲陽極法

①原理：原電池原理，被保護(hù)的金屬作______，活潑性更強(qiáng)的金屬作______。②應(yīng)用：鍋爐內(nèi)壁、船舶外殼、鋼鐵閘門安裝鎂合金或鋅塊。正極負(fù)極[實(shí)驗(yàn)探究一]如圖裝置反應(yīng)一段時(shí)間后，用膠頭滴管從Fe電極區(qū)域取少量溶液于試管中，再向試管中滴入2滴____色_________________(鐵氰化鉀)溶液，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。黃K3[Fe(CN)6]已知Fe2＋與K3[Fe(CN)6]溶液反應(yīng)生成帶有特征藍(lán)色的KFe[Fe(CN)6]沉淀。實(shí)驗(yàn)裝置電流表陽極(負(fù)極區(qū))陰極(正極區(qū))現(xiàn)象指針______Zn溶解有______產(chǎn)生，試管中____藍(lán)色沉淀生成有關(guān)反應(yīng)—______________________________________結(jié)論溶液中不含F(xiàn)e2＋，鐵作正極未被腐蝕偏轉(zhuǎn)氣泡無Zn－2e－===Zn2＋

2H＋＋2e－===H2↑

[實(shí)驗(yàn)探究二]在兩個(gè)培養(yǎng)皿中分別放入含有NaCl的瓊脂溶液，并滴入5～6滴酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液，混合均勻，取兩個(gè)2～3cm長(zhǎng)的鐵釘，用砂紙擦光，將裹有鋅皮的鐵釘放入a，纏有銅絲的鐵釘放入b實(shí)驗(yàn)裝置現(xiàn)象鐵釘周圍______鐵釘周圍生成__________，銅絲周圍______結(jié)論鐵作負(fù)極時(shí)易被腐蝕，鐵作正極時(shí)未被腐蝕變紅藍(lán)色沉淀變紅(2)外加電流法原理：電解池原理，被保護(hù)的金屬作為______，與電源的______相連。應(yīng)用：鋼鐵閘門、高壓線鐵架、地下管道連接直流電源的負(fù)極。陰極負(fù)極正|誤|判|斷(1)犧牲陽極法利用的是電解池原理。(

)(2)在鐵制品表面鍍鋅，是為了防止鐵制品腐蝕，而且鍍層有損壞仍可對(duì)鐵制品起到保護(hù)作用。(

)(3)鐵制品涂油脂、噴油漆是為了隔絕鐵與氧氣的接觸，起到保護(hù)鐵制品的作用。(

)(4)鐵閘門可與外加電源的正極相連，起到保護(hù)作用。(

)×√√×深|度|思|考1.為保護(hù)地下鋼管不被腐蝕，可采取的電化學(xué)保護(hù)措施有哪些？提示：將鋼管與鋅板相連，或?qū)摴芘c直流電源負(fù)極相連。2．鐵制品在潮濕的環(huán)境中和在干燥環(huán)境中哪種環(huán)境更易生銹？其原因是什么？提示：潮濕環(huán)境中更易生銹；鐵制品中含有雜質(zhì)碳，在潮濕環(huán)境下的電解質(zhì)溶液中構(gòu)成原電池，加快了鐵被氧化的反應(yīng)速率。應(yīng)|用|體|驗(yàn)1.下列有關(guān)金屬腐蝕與防護(hù)的說法正確的是(

)A．鋼鐵析氫腐蝕和吸氧腐蝕的速率一樣快B．當(dāng)鍍錫鐵制品的鍍層破損時(shí)，鍍層仍能對(duì)鐵制品起保護(hù)作用C．海輪外殼焊接鋅塊是采用了犧牲陽極的陰極保護(hù)法D．可將地下輸油鋼管與外加直流電源的正極相連以保護(hù)它不受腐蝕C解析：鋼鐵的腐蝕主要是析氫腐蝕和吸氧腐蝕，由于所處的溶液酸堿性不同，因此二者的腐蝕速率不同，故A錯(cuò)誤；Fe、Sn形成原電池時(shí)，F(xiàn)e為負(fù)極，負(fù)極失電子被腐蝕，所以當(dāng)鍍錫鐵制品的鍍層破損時(shí)，鍍層不能對(duì)鐵制品起保護(hù)作用，故B錯(cuò)誤；Fe、Zn形成原電池時(shí)，F(xiàn)e為正極，Zn為負(fù)極失電子，則Fe被保護(hù)，屬于犧牲陽極的陰極保護(hù)法，故C正確；Fe與正極相連作陽極，活性電極作陽極時(shí)，電極失電子被腐蝕，則地下輸油鋼管與外加直流電源的負(fù)極相連以保護(hù)它不受腐蝕，故D錯(cuò)誤。2．某城市為了減少鋼管因銹蝕而造成的損失，擬用如圖所示方法保護(hù)埋在酸性土壤中的鋼管。下列有關(guān)說法正確的是(

)A．在潮濕的酸性土壤中鋼管主要發(fā)生吸氧腐蝕B．在潮濕的酸性土壤中金屬棒M中的電子通過導(dǎo)線流向鋼管C．在潮濕的酸性土壤中H＋向金屬棒M移動(dòng)，抑制H＋與鐵的反應(yīng)D．鋼管與金屬棒M也可用導(dǎo)線分別連接直流電源的正、負(fù)極B解析：在酸性環(huán)境下，鋼鐵主要發(fā)生析氫腐蝕，A項(xiàng)錯(cuò)誤；金屬棒M、鋼管在酸性土壤中形成原電池，其中金屬棒M作負(fù)極，失去電子，失去的電子通過導(dǎo)線流向鋼管，鋼管作正極被保護(hù)，B項(xiàng)正確；在潮濕的酸性土壤中，存在大量H＋，H＋移動(dòng)到正極上得電子被還原，即移動(dòng)到鋼管上得電子，抑制H＋與鐵的反應(yīng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；若鋼管與金屬棒M用導(dǎo)線分別連接直流電源的正、負(fù)極，則鋼管作陽極，腐蝕速率加快，D項(xiàng)錯(cuò)誤。隨堂演練·知識(shí)落實(shí)1．如圖所示裝置，若開始時(shí)a、b兩端液面相平，放置一段時(shí)間后，下列有關(guān)敘述中正確的是(

)A．鐵絲在兩處的腐蝕速率：a>bB．a(chǎn)、b兩端相同的電極反應(yīng)式為Fe－3e－===Fe3＋C．一段時(shí)間后，a端液面高于b端液面D．a(chǎn)處總反應(yīng)為Fe＋2H2O===Fe(OH)2＋H2↑C解析：左邊試管中，生鐵發(fā)生吸氧腐蝕，右邊試管中，生鐵發(fā)生析氫腐蝕。A項(xiàng)，生鐵發(fā)生析氫腐蝕的速率比吸氧腐蝕的速率大，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，a處負(fù)極上鐵失電子，正極上氧氣得電子，b處負(fù)極上鐵失電子，正極上氫離子得電子，所以a、b兩處相同的電極反應(yīng)式為Fe－2e－===Fe2＋，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，a處發(fā)生吸氧腐蝕，b處發(fā)生析氫腐蝕，一段時(shí)間后，a處氣體壓強(qiáng)減小，b處氣體壓強(qiáng)增大，導(dǎo)致溶液從b處向a處移動(dòng)，所以a處液面高于b處液面，正確；D項(xiàng)，a處發(fā)生吸氧腐蝕，其總反應(yīng)為2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2，錯(cuò)誤。2．下列說法不正確的是(

)A．鋼鐵因含雜質(zhì)而容易發(fā)生電化學(xué)腐蝕，所以合金都不耐腐蝕B．原電池反應(yīng)是導(dǎo)致金屬腐蝕的主要原因，但人們可以利用原電池原理來減緩金屬的腐蝕C．鋼鐵電化學(xué)腐蝕兩種類型主要區(qū)別在于水膜的酸性不同，正極反應(yīng)不同D．無論哪種類型的腐蝕，其實(shí)質(zhì)都是金屬被氧化A解析：不銹鋼和鋁合金等耐腐蝕，A項(xiàng)錯(cuò)誤；金屬作原電池正極時(shí)被保護(hù)，B項(xiàng)正確；水膜酸性較強(qiáng)時(shí)，鐵主要發(fā)生析氫腐蝕，水膜中性或弱酸性時(shí)發(fā)生吸氧腐蝕，C項(xiàng)正確；金屬被腐蝕的實(shí)質(zhì)是金屬失電子，被氧化，D項(xiàng)正確。3．如圖所示是探究鐵發(fā)生腐蝕的裝置圖。發(fā)現(xiàn)開始時(shí)U形管左端紅墨水水柱下降，一段時(shí)間后U形管左端紅墨水水柱又上升。下列說法中不正確的是(

)

A．開始時(shí)發(fā)生的是析氫腐蝕B．一段時(shí)間后發(fā)生的是吸氧腐蝕C．兩種腐蝕負(fù)極的電極反應(yīng)式均為Fe－2e－===Fe2＋D．析氫腐蝕的總反應(yīng)式為2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2D解析：在酸性條件下發(fā)生析氫腐蝕：2H＋＋2e－===H2↑，產(chǎn)生的氫氣使試管內(nèi)壓強(qiáng)增大，造成U形管左端紅墨水水柱下降，A項(xiàng)正確；發(fā)生析氫腐蝕一段時(shí)間后，溶液中的c(H＋)逐漸減小，在酸性很弱或中性條件下則發(fā)生吸氧腐蝕：2H2O＋O2＋4e－===4OH－，反應(yīng)中消耗氧氣使試管內(nèi)壓強(qiáng)減小，造成U形管左端紅墨水水柱上升，B項(xiàng)正確；無論是析氫腐蝕還是吸氧腐蝕，負(fù)極都是鐵失去電子，即Fe－2e－===Fe2＋，C項(xiàng)正確；析氫腐蝕，負(fù)極：Fe－2e－===Fe2＋，正極：2H＋＋2e－===H2↑，總反應(yīng)式為Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，D項(xiàng)錯(cuò)誤。4．有關(guān)遠(yuǎn)洋輪船船殼腐蝕與防護(hù)敘述錯(cuò)誤的是(

)A．可在船殼外刷油漆進(jìn)行保護(hù)B．可將船殼與電源的負(fù)極相連進(jìn)行保護(hù)C．可在船底安裝鋅塊進(jìn)行保護(hù)D．在海上航行時(shí)，船殼主要發(fā)生析氫腐蝕D解析：在船殼外刷油漆可以防止金屬和海水、空氣接觸，所以在船殼外刷油漆可以對(duì)船殼進(jìn)行保護(hù)，故A正確；將船殼與電源的負(fù)極相連，即船殼為陰極，陰極材料不易被腐蝕，電解池的陰極金屬被保護(hù)，故B正確；在船底安裝鋅塊，形成原電池，金屬鋅是負(fù)極，被腐蝕，正極材料Fe被保護(hù)，故C正確；海水是中性環(huán)境，金屬會(huì)發(fā)生吸氧腐蝕，即在海上航行時(shí)，船殼主要發(fā)生吸氧腐蝕，故D錯(cuò)誤。5．《我在故宮修文物》這部紀(jì)錄片里關(guān)于古代青銅器的修復(fù)引起了某研學(xué)小組的興趣?！靶夼f如舊”是文物保護(hù)的主旨。(1)查閱高中教材得知銅銹為Cu2(OH)2CO3，俗稱銅綠，可溶于酸。請(qǐng)寫出銅綠與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式。(2)繼續(xù)查閱中國(guó)知網(wǎng)，了解到銅銹的成分非常復(fù)雜，主要成分有Cu2(OH)2CO3和Cu2(OH)3Cl?？脊艑W(xué)家將銅銹分為無害銹和有害銹，結(jié)構(gòu)如圖所示：Cu2(OH)2CO3和Cu2(OH)3Cl分別屬于無害銹和有害銹，請(qǐng)解釋原因。(3)如圖為青銅器在潮濕環(huán)境中發(fā)生電化學(xué)腐蝕生成有害銹Cu2(OH)3Cl的原理示意圖，①寫出在發(fā)生電化學(xué)腐蝕的過程中正極的電極反應(yīng)式。②若生成2.145gCu2(OH)3Cl，計(jì)算理論上消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況氧氣體積。③文獻(xiàn)顯示有害銹的形成過程中會(huì)產(chǎn)生CuCl(白色不溶于水的固體)：寫出過程Ⅰ中負(fù)極的電極反應(yīng)式。(4)BTA保護(hù)法是青銅器的修復(fù)最常用的方法之一，原理如圖所示：

請(qǐng)分析BTA保護(hù)法可能的優(yōu)點(diǎn)。答案：(1)Cu2(OH)2CO3＋4HCl===2CuCl2＋3H2O＋CO2↑(2)結(jié)合圖像可知，Cu2(OH)2CO3為致密結(jié)構(gòu)，可以阻止潮濕空氣進(jìn)入內(nèi)部進(jìn)一步腐蝕銅，屬于無害銹。Cu2(OH)3Cl為疏松結(jié)