高中化学 第三单元 化学与材料的发展 课题2 金属材料（第2课时）学案 新人教版选修2.doc

金属材料 第2课时【学习目标】1了解金属腐蚀的实质和类型。2了解保护金属防止腐蚀的方法。【重点难点】金属腐蚀的实质和类型及防护课前预习【情景材料】当金属和周围介质接触时，由于发生化学和电化学作用而引起的破坏叫做金属的腐蚀。从热力学观点看，除少数贵金属(如au、pt)外，各种金属都有转变成离子的趋势，就是说金属腐蚀是自发的普遍存在的现象。金属被腐蚀后，在外形、色泽以及机械性能方面都将发生变化，造成设备破坏、管道泄漏、产品污染，酿成燃烧或爆炸等恶性事故以及资源和能源的严重浪费，使国民经济受到巨大的损失。据估计，世界各发达国家每年因金属腐蚀而造成的经济损失约占其国民生产总值3.5%4.2%，超过每年各项天灾(火灾、风灾及地震等)损失的总和。有人甚至估计每年全世界腐蚀报废和损耗的金属约为1亿吨!因此，研究腐蚀机理，采取防护措施，对经济建设有着十分重大的意义。【预习内容】根据教材有关内容填写下列空白：一、金属的电化学腐蚀1.金属的腐蚀是金属与周围的气体或者液体物质 发生 而引起损耗的现象。一般可分为 腐蚀和 腐蚀。化学腐蚀：金属与接触到的干燥气体（如 、 、 等）或非电解质液体（如 ）等直接发生化学反应而引起的腐蚀。如：钢管被原油中的 腐蚀，温度越高，化学腐蚀越 。电化学腐蚀：不纯的金属跟电解质溶液接触时。会发生 反应， 的金属失去电子而被 。如 在潮湿的空气中生锈。两种腐蚀往往 发生，但 腐蚀更普遍，速度更快，危害更严重。2.化学腐蚀与电化学腐蚀的共同点和不同点：电化腐蚀化学腐蚀条件不纯金属或合金与 接触与 直接接触有无电流产生本质较活泼的金属被氧化金属被氧化3.电化学腐蚀 (以钢铁为例)（1）析氢腐蚀 (酸性较强的溶液)负极: 正极: 总方程式： （2） 吸氧腐蚀 (中性或弱酸性溶液)负极: 正极: 总方程式： 离子方程式：fe2+ + 2oh= fe(oh)2fe(oh)2继续与空气中的氧气作用： 铁锈的主要成分是 ， 阻止钢铁继续腐蚀。（能、不能）3.影响金属腐蚀快慢的因素 本性：（1）金属的活动性：金属越 ，越容易被腐蚀（2）纯度：不纯的金属比纯金属跟 腐蚀，如纯铁比钢 腐蚀。（难、易）电化学腐蚀：两电极活动性差别越大，氧化还原反应速率越 ，活泼金属被腐蚀得越快。 （3）氧化膜：如果金属被氧化形成致密的氧化膜，那么会保护内层金属，如 、 如果金属被氧化形成疏松的氧化膜，那么不会保护内层金属，如 外因： 介质：环境（腐蚀性气体，电解质溶液）二、金属的腐蚀的防止和利用1.金属的防护覆盖保护膜（涂油漆，电镀，钝化等）改变金属的内部结构（钢不锈钢，在钢中加入镍和铬）2.电化学保护 牺牲阳极阴极保护法（较活泼金属作 极，钢铁作 极被保护）外加电流阴极保护法（外加电流，使钢铁被迫成为 极受保护）预习内容答案一、1. 接触 化学反应 化学 电化学 o2 c12 so2 石油 含硫化合物 快 ：原电池 比较活泼 氧化 钢铁 同时 电化学2. 氧化性物质 电解质溶液 有 无 3.fe 2e- = fe2+ 2h+ + 2e- = h2 fe + 2h+ = fe2+ + h2 2fe 4e= 2fe2+ o2+4e+2h2o = 4oh2fe + o2 +2h2o =2fe(oh)2 4fe(oh)2+o2+2h2o = 4fe(oh)3 fe2o3xh2o 不能3.活泼 易 易 大 al mg fe 二、负 正 阴课堂互动【问题探究1】金属的腐蚀分为几种类型？其本质相同吗？【教师点拨】参考教材p63p64内容，把握腐蚀的本质是mxe- = mx+。分析解答:金属腐蚀主要分为两种类型：化学腐蚀和电化学腐蚀，其本质都是金属失去电子被氧化。区别见预习内容。【即学即练1】下列关于金属腐蚀的说法不正确的是()a.金属在潮湿的空气中腐蚀的实质是：mnh2o=m(oh)nh2b.金属的化学腐蚀的实质是mne=mn，电子直接转移给氧化剂c.金属的化学腐蚀不一定在酸性条件下进行d.在潮湿的中性环境中，金属的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀1.a【解析】金属的腐蚀不一定是发生化学腐蚀，在潮湿的空气中被腐蚀时，往往是发生电化学腐蚀，并不一定放出h2。【问题探究2】金属的电化学腐蚀更为普遍，试分析钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀的条件和电极反应情况。【教师点拨】电解质溶液的酸性强弱问题，看溶液中的微粒谁先放电。分析解答：条件水膜酸性较强水膜酸性很弱或者呈中性正极反应2h2e=h22h2oo24e=4oh负极反应fe2e=fe22fe4e=2fe2总反应fe2h2o=fe(oh)2h24fe(oh)2o22h2o= 4fe(oh)32fe2h2oo2=2fe(oh)24fe(oh)2o22h2o= 4fe(oh)3【即学即练2】下图装置中，u形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一段时间。下列有关描述错误的是 ()a生铁块中的碳是原电池的正极b红墨水柱两边的液面变为左低右高c两试管中相同的电极反应式是：fe2efe2da试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀7.b【解析】a中发生吸氧腐蚀，气体压强减小，b中发生析氢腐蚀，气体压强增大，所以红墨水柱两边的液面变为左高右低，故b项错。【问题探究3】在铁皮上镀上一层锌的目的是什么？快餐杯表面有一层搪瓷，起什么作用？为什么工业生产的镁、铝不需要加覆盖层保护？【教师点拨】金属防护主要有表面保护、电化学保护及改变金属成分等方法。 分析解答：镀锌的目的主要是将锌覆盖在铁的表面，隔离空气等物质防止铁的腐蚀。快餐杯表面的搪瓷起到保护铁，防止铁生锈的作用。由于镁、铝两种活泼金属容易被氧化，其表面形成一层致密的氧化物保护膜，这层氧化膜起到了阻止氧气继续氧化金属的作用，故镁铝不需要覆盖其他保护层。【即学即练3】下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是()a钢管与电源正极连接，钢管可被保护b铁遇冷浓硝酸表面钝化，可保护内部不被腐蚀c钢管与铜管露天堆放在一起时，钢管不易被腐蚀d钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是fe3e=fe33.b【