人教版高中化學(xué)選擇性必修1第四章第三節(jié)金屬的腐蝕與防護(hù)基礎(chǔ)課課件

第三節(jié)金屬的腐蝕與防護(hù)(基礎(chǔ)課)第四章

化學(xué)反應(yīng)與電能素養(yǎng)目標(biāo)1．通過實(shí)驗(yàn)科學(xué)探究金屬腐蝕的本質(zhì)及原因，認(rèn)識(shí)金屬腐蝕的主要類型，能正確書寫析氫腐蝕和吸氧腐蝕的電極反應(yīng)式。2．認(rèn)識(shí)金屬腐蝕產(chǎn)生的危害和影響，樹立防止金屬腐蝕的意識(shí)，熟知金屬腐蝕常用的防護(hù)方法。舊知回顧1．原電池中，一般是較活潑的金屬作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)；較不活潑的金屬或者非金屬作正極，發(fā)生還原反應(yīng)。2．電解池中，與電源負(fù)極相連的為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)；與電源正極相連的為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，如果活潑金屬作陽極則優(yōu)先失電子發(fā)生氧化反應(yīng)。3．生活中，鋼鐵生銹，是因?yàn)榘l(fā)生了腐蝕。知識(shí)點(diǎn)一金屬的腐蝕1．金屬腐蝕(1)概念：金屬或合金與周圍的____________發(fā)生__________反應(yīng)而引起損耗的現(xiàn)象。氣體或液體氧化還原(2)由于與金屬接觸的____________不同，發(fā)生腐蝕的情況也不同，一般金屬腐蝕可分為兩類：①化學(xué)腐蝕：金屬與其表面接觸的一些物質(zhì)(如O2、Cl2、SO2等)直接反應(yīng)而引起的腐蝕。溫度對(duì)化學(xué)腐蝕的影響很大。②電化學(xué)腐蝕：當(dāng)______的金屬與________溶液接觸時(shí)會(huì)發(fā)生________反應(yīng)，比較活潑的金屬發(fā)生氧化反應(yīng)而被腐蝕。氣體或液體不純電解質(zhì)原電池2．鋼鐵的電化學(xué)腐蝕由于條件不同，鋼鐵腐蝕可分為析氫腐蝕和吸氧腐蝕兩種類型。

析氫腐蝕吸氧腐蝕示意圖水膜環(huán)境在______環(huán)境中水膜酸性很弱或呈中性酸性

析氫腐蝕吸氧腐蝕負(fù)極反應(yīng)_____________________Fe－2e－===Fe2+正極反應(yīng)2H＋＋2e－===H2↑___________________________總反應(yīng)Fe＋2H＋===Fe2+＋H2↑聯(lián)系______腐蝕更普遍Fe－2e－===Fe2+O2＋2H2O＋4e－===4OH－2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2吸氧特別提醒

①化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕往往同時(shí)發(fā)生，只是電化學(xué)腐蝕比化學(xué)腐蝕更普遍，速率也大得多，危害更大。②析氫腐蝕和吸氧腐蝕取決于金屬表面電解質(zhì)溶液的酸堿性，實(shí)際情況中以吸氧腐蝕為主。③鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕或吸氧腐蝕時(shí)，負(fù)極都是鐵，失電子生成Fe2+，而非Fe3+。3．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。向100mL燒杯中加入約50mL飽和食鹽水后，插入兩個(gè)玻璃筒(無底)；將一個(gè)無銹鐵釘和一個(gè)碳棒分別用導(dǎo)線與電流計(jì)連接后，再分別插入兩個(gè)玻璃筒中，觀察現(xiàn)象，如圖：回答下列問題：(1)電流計(jì)的指針是否偏轉(zhuǎn)？說明什么問題？若向插入碳棒的玻璃筒內(nèi)滴入酚酞溶液，將會(huì)看到什么現(xiàn)象？說明什么問題？請(qǐng)寫出相關(guān)電極反應(yīng)式。(2)若將燒杯中的溶液換為稀鹽酸(均足量)，是否還有電流通過？寫出相關(guān)電極反應(yīng)式。(3)金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的條件是什么？[提示]

(1)電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)。說明有電流通過。向碳棒一端加入酚酞溶液顯紅色。說明該極的電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－。(2)若換為稀鹽酸，發(fā)生電化學(xué)腐蝕，有電流通過。正極：2H＋＋2e－===H2↑，負(fù)極：Fe－2e－===Fe2+。(3)水膜中溶有O2，呈極弱酸性或中性(吸氧腐蝕)或水膜酸性較強(qiáng)(析氫腐蝕)。1．判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)。(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)鐵的電化學(xué)腐蝕的負(fù)極反應(yīng)為Fe－3e－===Fe3+。 (

)(3)因?yàn)镃O2普遍存在，所以鋼鐵腐蝕以析氫腐蝕為主。 (

)(4)銅在酸性條件下也可以發(fā)生析氫腐蝕。 (

)(5)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。

(

)√×××√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，金屬的化學(xué)腐蝕一定是析氫腐蝕√C

[A.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；B.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)腐蝕在堿性條件下進(jìn)行，B錯(cuò)誤；C.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；D.在潮濕環(huán)境中，金屬的化學(xué)腐蝕主要以吸氧腐蝕為主，D錯(cuò)誤。]3．銅板上鐵鉚釘若較長(zhǎng)時(shí)間地浸泡在海水中會(huì)生銹，其腐蝕原理如圖所示。下列有關(guān)此過程的說法不正確的是(

)√A．正極上的主要電極反應(yīng)式為2H2O＋O2＋4e－===4OH－B．此過程中銅并未被腐蝕C．此過程中會(huì)有微小電流從Fe流向CuD．此過程中還涉及反應(yīng)：4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3C

[此過程涉及的原電池負(fù)極為Fe，正極為Cu，電流從正極Cu流向負(fù)極Fe，C錯(cuò)誤。]知識(shí)點(diǎn)二金屬的防護(hù)1．改變金屬材料的組成在金屬中添加其他金屬或非金屬可以制成性能優(yōu)異的合金。例如，把鉻、鎳等加入普通鋼中制成不銹鋼產(chǎn)品。2．在金屬表面覆蓋保護(hù)層在金屬表面覆蓋致密的保護(hù)層，將金屬制品與周圍物質(zhì)隔開。(1)在鋼鐵制品的表面噴涂礦物性油脂、油漆或覆蓋搪瓷、塑料等。(2)用電鍍等方法在鋼鐵表面鍍上一層金屬，如鋅、錫、鉻、鎳等金屬。(3)工業(yè)上常利用一些溶液的氧化作用，在機(jī)器零件、精密儀器等鋼鐵制品的表面進(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可以形成穩(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)裝置電流表負(fù)極區(qū)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ab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[教材·思考與討論]犧牲陽極法和外加電流法都要采用輔助陽極，將被保護(hù)的金屬作為陰極。依據(jù)原電池原理保護(hù)金屬的原理為形成原電池時(shí)，被保護(hù)金屬作正極(陰極)，不反應(yīng)受到保護(hù)；活潑金屬作負(fù)極(陽極)，發(fā)生反應(yīng)受到腐蝕，負(fù)極(陽極)要定期予以更換。依據(jù)電解原理保護(hù)金屬的原理為將被保護(hù)的金屬與另一附加電極作為電解池的兩個(gè)電極，使被保護(hù)金屬作陰極，在外加直流電源的作用下使陰極得到保護(hù)。1．利用如圖裝置可以模擬鐵的電化學(xué)防護(hù)。判斷下列說法的正誤：(1)若X為鋅棒，開關(guān)K置于M處，可減緩鐵的腐蝕。 (

)(2)若X為鋅棒，開關(guān)K置于M處，鐵極發(fā)生氧化反應(yīng)。 (

)(3)若X為碳棒，開關(guān)K置于N處，可減緩鐵的腐蝕。 (

)(4)若X為碳棒，開關(guān)K置于N處，X極發(fā)生氧化反應(yīng)。 (

)[解析]

若X為鋅棒，開關(guān)K置于M處時(shí)，鋅作負(fù)極，鐵作正極被保護(hù)，(1)正確、(2)錯(cuò)誤；若X為碳棒，開關(guān)K置于N處，鐵連接電源負(fù)極作陰極被保護(hù)，X連接電源正極作陽極被氧化，(3)(4)正確?！獭痢獭?．四塊相同的鋅片分別放置在下列四個(gè)裝置中(燒杯中均盛有0.1mol·L-1

NaCl溶液)，則鋅片腐蝕快慢的順序?yàn)開____________。A

BC

DC＞A＞B＞D[解析]

金屬腐蝕快慢順序是電解池陽極＞原電池負(fù)極＞化學(xué)腐蝕＞原電池正極＞電解池陰極，A中鋅發(fā)生化學(xué)腐蝕，B中鋅作正極被保護(hù)，C中鋅作負(fù)極加速被腐蝕，D中鋅作陰極被保護(hù)，所以鋅片腐蝕快慢的順序?yàn)镃＞A＞B＞D。題后歸納

金屬腐蝕快慢的判斷方法(1)在同一電解質(zhì)溶液中，同一種金屬腐蝕由快到慢的順序?yàn)殡娊獬氐年枠O＞原電池的負(fù)極＞化學(xué)腐蝕＞原電池的正極>電解池的陰極。(2)同一種金屬在不同介質(zhì)中腐蝕由快到慢的順序?yàn)閺?qiáng)電解質(zhì)溶液＞弱電解質(zhì)溶液＞非電解質(zhì)溶液。(3)一般來說，對(duì)同一種電解質(zhì)溶液來說，電解質(zhì)溶液濃度越大，金屬腐蝕越快。(4)金屬活動(dòng)性差別越大，活潑性強(qiáng)的金屬腐蝕越快。隨堂評(píng)估·知能落實(shí)1．下列有關(guān)金屬腐蝕與防護(hù)的說法正確的是(

)A．鐵鍋中殘留的水滴內(nèi)部比邊緣更容易生銹B．海船的船底鑲嵌鋅塊，利用了犧牲陽極法保護(hù)金屬船體C．純銀器長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中變黑，是因?yàn)榘l(fā)生了吸氧腐蝕D．保暖貼在發(fā)熱過程中主要發(fā)生了化學(xué)腐蝕√243題號(hào)15B

[A.水滴內(nèi)部比邊緣溶氧量少，不易發(fā)生吸氧腐蝕，不容易生銹，A錯(cuò)誤；B.鋅比鐵活潑，船底鑲嵌鋅塊，與海水、船構(gòu)成原電池，鋅作負(fù)極被消耗，鐵作正極被保護(hù)，利用的是犧牲陽極法，B正確；C.純銀器長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中，會(huì)與空氣中的H2S、O2反應(yīng)生成黑色的Ag2S，發(fā)生的是化學(xué)腐蝕，C錯(cuò)誤；D.保暖貼在發(fā)熱過程中主要發(fā)生了電化學(xué)腐蝕——吸氧腐蝕，D錯(cuò)誤。]243題號(hào)152．下圖所示的各容器中均盛有海水，鐵在其中被腐蝕時(shí)由快到慢的順序正確的是(

)√243題號(hào)15A．④>②>③>① B．②>①>③>④C．④>②>①>③ D．③>②>④>①C

[①中鐵發(fā)生吸氧腐蝕，腐蝕速率較慢；②中Sn、Fe和海水構(gòu)成原電池，F(xiàn)e為負(fù)極加速腐蝕，腐蝕速率大于①；③Zn、Fe、海水構(gòu)成原電池，F(xiàn)e為正極被保護(hù)，腐蝕速率小于①；④中Fe為電解池陽極，腐蝕速率增大且腐蝕速率比原電池的負(fù)極更大，因此鐵被腐蝕由快到慢的順序是④>②>①>③。]243題號(hào)15

√243題號(hào)15

B

[A.鐵元素化合價(jià)升高，則鐵片發(fā)生氧化反應(yīng)而被腐蝕，故A錯(cuò)誤；B.鐵片腐蝕過程中鐵失去電子變?yōu)閬嗚F離子，在負(fù)極發(fā)生反應(yīng)，則負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)：Fe－2e－===Fe2+，故B正確；C.鐵片里的鐵和碳與食鹽水形成了無數(shù)微小原電池，該環(huán)境是中性環(huán)境，發(fā)生了吸氧腐蝕，故C錯(cuò)誤；D.防止鐵片腐蝕的一種方法是將鐵片接到電源負(fù)極，該方法為外加電流法，故D錯(cuò)誤。]243題號(hào)154．結(jié)合如圖裝置判斷，下列敘述正確的是(

)243題號(hào)15A．若X為NaCl，K與M相連時(shí)，石墨電極反應(yīng)為2Cl－－2e－===Cl2↑B．若X溶液為稀硫酸，K與M相連時(shí)，F(xiàn)e作負(fù)極受到保護(hù)C．若X溶液為稀硫酸，K與N相連時(shí)，溶液中H＋向Fe電極移動(dòng)D．若X為NaCl，K與N相連時(shí)，F(xiàn)e電極上會(huì)有灰綠色沉淀生成，最終變?yōu)榧t褐色√C

[A.若X為NaCl，K與M相連時(shí)，鐵為負(fù)極，石墨為正極，發(fā)生吸氧腐蝕，石墨電極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故A錯(cuò)誤；B.若X溶液為稀硫酸，K與M相連時(shí)，鐵為負(fù)極，石墨為正極，鐵發(fā)生氧化反應(yīng)，被腐蝕，故B錯(cuò)誤；C.若X溶液為稀硫酸，K與N相連時(shí)，鋅為負(fù)極，鐵為正極，溶液中H＋向Fe電極移動(dòng)，故C正確；D.若X為NaCl，K與N相連時(shí)，鋅發(fā)生失電子反應(yīng)，作負(fù)極，鐵為正極，溶液中沒有Fe2+生成，最終不會(huì)生成紅褐色氫氧化鐵，故D錯(cuò)誤。]243題號(hào)155．鋼鐵在自然界中的腐蝕比較普遍。(1)遠(yuǎn)洋輪船的鋼鐵船體在海水中易發(fā)生電化學(xué)腐蝕中的________腐蝕。為防止這種腐蝕，通常把船體與浸在海水里的Zn塊相連，或與直流電源的________(填“正”或“負(fù)”)極相連。243題號(hào)1