高中化学 专题1 第三单元 金属的腐蚀与防护课件 苏教版选修4.ppt

第三单元金属的腐蚀与防护 目标定位 1 了解金属腐蚀的原因 能辨别金属发生腐蚀的类型 2 了解金属电化学腐蚀的原因及反应原理 3 了解金属防护的一般方法及金属的电化学防护的原理 基础清单 一 金属的电化学腐蚀1 金属腐蚀 1 概念 金属或合金与周围环境中的物质发生 反应而腐蚀损耗的现象 化学 2 分类 化学腐蚀 金属与其他物质 发生氧化还原反应而引起的腐蚀 电化学腐蚀 不纯的金属或合金发生 反应 使较活泼的金属失去电子被 而引起的腐蚀 3 本质 金属腐蚀的本质是金属原子 电子被 的过程 直接接触 原电池 氧化 失去 氧化 2 钢铁的电化学腐蚀 1 吸氧腐蚀 2fe 4e 2fe2 2h2o o2 4e 4oh 2fe o2 2h2o 2fe oh 2 4fe oh 2 o2 2h2o 4fe oh 3 2fe oh 3 fe2o3 nh2o 3 n h2o 2 析氢腐蚀 fe 2e fe2 2h 2e h2 fe 2h fe2 h2 二 金属的电化学防护1 保护层法 在金属表面覆盖保护层使金属与 隔绝 如在钢铁表面涂油或油漆 覆盖塑料 镀不活泼金属 等 空气 水 2 电化学保护法 1 牺牲阳极的阴极保护法 原电池原理 将被保护金属设备与比其更活泼的金属连接在一起 2 外加电流的阴极保护法 电解池原理 将被保护的金属设备与外加直流电源 相连作为阴极 另一附加惰性电极作为阳极 3 其他方法 改变金属组成或结构 如在金属中添加其他元素形成耐蚀合金 等 负极 思考辨析 1 判断正误 1 吸氧腐蚀和析氢腐蚀的负极反应式均为fe 3e fe3 分析 铁的电化学腐蚀过程中 fe只能被氧化成fe2 2 自行车钢架生锈主要是电化学腐蚀所致 分析 铁与碳 潮湿空气组成原电池 铁发生电化学腐蚀 3 在钢铁的表面镀锌属于金属的电化学保护法 分析 不是 电镀虽然是应用电解原理 但对金属的防护来说是在金属的表面增加了保护层 属于覆盖保护层法 不属于电化学保护法 4 镀铜铁制品镀层受损后 铁制品比受损前更容易生锈 分析 铁比铜活泼 组成的原电池中铁为负极 更易被氧化 2 问题思考 1 有化学反应发生的金属腐蚀都是化学腐蚀过程吗 分析 不是 化学腐蚀与电化学腐蚀都有化学反应发生 区别在于电化学腐蚀发生原电池反应 有电流产生 而化学腐蚀无电流产生 2 纯铁与生铁相比哪一种更容易生锈 分析 生铁中杂质成分较多 更易形成原电池 更容易生锈 知识链接 镀不活泼金属主要包括锌 锡 铬 镍等 这些金属常因氧化而形成一层致密的氧化物薄膜 从而阻止水和空气等对钢铁的腐蚀 耐蚀合金加入易钝化合金元素 如cr ni mo等 可提高基体金属的耐蚀性 钢中加入适量的cr 即可制得铬系不锈钢 在不锈钢中 含cr量一般应大于13 时才能起抗蚀作用 cr含量越高 其耐蚀性越好 一 不同类型金属的腐蚀的比较1 化学腐蚀与电化学腐蚀的比较 2 析氢腐蚀与吸氧腐蚀 以铁腐蚀为例 的比较 思 悟 1 金属活动顺序表中排在 h 后的金属能发生析氢腐蚀吗 提示 不能 排在 h 后的金属不能置换出酸中的氢 只能发生吸氧腐蚀 2 将纯铁放入稀硫酸中 发生的是析氢腐蚀吗 提示 不是 析氢腐蚀是指不纯的金属 或合金 接触到酸性较强的电解质溶液所发生的原电池反应而引起的腐蚀 纯铁遇稀硫酸发生的是化学腐蚀 二 金属的电化学防护1 金属防护的原理 2 金属的电化学防护 1 牺牲阳极的阴极保护法 原理 应用原电池原理 方法 将被保护金属与比其更活泼的金属连接在一起 更活泼的金属作负极不断被腐蚀 可定期更换 而作为正极的金属就能不被腐蚀而得到保护 常用于保护海轮外壳及石油管道等 实例 2 外加电流的阴极保护法 原理 应用电解池原理 方法 将被保护金属与外加直流电源负极相连 作为阴极 另一附加惰性电极作为阳极 通电后 电子流向被保护的金属 在金属表面积累了大量的负电荷 从而抑制金属失去电子 阻止金属被腐蚀 该方法主要用于防止土壤 海水及河水中的金属设备的腐蚀 实例 思 悟 1 金属铝比金属铁还要活泼 但铝却经久耐用 这是为什么 提示 金属铝在空气中很容易被氧化 生成的氧化物薄膜非常致密 可以阻止铝进一步被氧化 2 白铁皮 镀锌铁板 的镀层遭到破坏后 是否还起到保护铁的作用 提示 白铁皮的镀层破坏后 因为镀层金属锌的活泼性比铁强 因此当发生电化学腐蚀时 铁将作原电池的正极 会被保护 知识备选 判断金属腐蚀快慢的规律1 作电解池的阳极 作原电池的负极 化学腐蚀 有防护措施的腐蚀 2 对同一种金属来说 在不同的电解质溶液中腐蚀的快慢规律 强电解质溶液 弱电解质溶液 非电解质溶液 3 活泼性不同的两种金属 活泼性差别越大 活泼性强的金属腐蚀越快 4 对同一种电解质溶液来说 电解质溶液浓度越大 腐蚀越快 类型一金属的腐蚀 典例 2012 山东高考 下列与金属腐蚀有关的说法正确的是 a 图a中 插入海水中的铁棒 越靠近底端腐蚀越严重b 图b中 开关由m改置于n时 cu zn合金的腐蚀速率减小c 图c中 接通开关时zn腐蚀速率增大 zn上放出气体的速率也增大d 图d中 zn mno2干电池自放电腐蚀主要是由mno2的氧化作用引起的 解题指南 解答本题时应注意以下3点 1 溶液的均一性 2 理解原电池的工作原理 知道电化学腐蚀和化学腐蚀的快慢不同的原因 3 干电池的构造和工作原理 解析 选b a项 因溶液具有均一性 烧杯底端的溶液的浓度与上端相同 故腐蚀速率相同 a错误 b项 由m改置于n后 锌作原电池的负极 cu zn合金应充当原电池的正极 明显受到了一定的保护 腐蚀速率减小 b正确 c项 接通开关时 锌作原电池的负极 腐蚀速率变大 但是气体不在锌 负极 上产生 而是在铂 正极 上产生 c错误 d项 zn mno2干电池发生放电反应 导致zn被腐蚀 主要原因是锌发生氧化反应 体现了锌的还原性 d错误 名师点评 讲解本题时应注意以下两点 1 溶液具有均一性 2 形成原电池能够加快氧化还原反应的速率 原电池的正极受到保护 变式训练 2013 银川高二检测 如图装置中 小试管内为红墨水 具支试管内盛有ph 4的雨水和生铁片 观察到开始导管内液面下降 一段时间后导管内液面回升 略高于小试管内液面 以下有关解释合理的是 a 生铁片中的碳是原电池的负极 发生还原反应b 雨水酸性较强 生铁片仅发生析氢腐蚀c 墨水回升时 碳极反应式为o2 2h2o 4e 4oh d 具支试管中溶液ph逐渐减小 解析 选c 生铁与其中的碳及电解质溶液构成原电池 负极是铁 铁失去电子发生氧化反应 碳是正极 正极发生还原反应 开始时 因酸性较强发生析氢腐蚀 一段时间后导管内液面回升且略高于小试管内液面 说明具支试管中气体压强减小 即此时发生吸氧腐蚀 反应式是2h2o o2 4e 4oh 故溶液的ph增大 a b d错误 c正确 类型二金属的防护 典例 2013 济南高二检测 利用如图装置探究铁在海水中的电化学腐蚀与防护 下列说法不正确的是 a 若x为锌棒 开关k置于m处 可减缓铁的腐蚀 采用了牺牲阳极的阴极保护法b 若x为锌棒 开关k置于n处 x极的反应 4oh 4e o2 2h2oc 若x为碳棒 开关k置于n处 可减缓铁的腐蚀 采用了外加电流的阴极保护法d 若x为碳棒 开关k置于m处 x极的反应 o2 4e 2h2o 4oh 解题指南 解答本题时要注意以下两点 1 k分别位于m n时为不同的电化学装置 2 x为不同材料时 对电化学原理的应用要灵活 解析 选b x为锌棒 k位于m时 原电池中 锌为负极 被腐蚀 保护了铁 a对 x为锌棒 开关k置于n处 为电解池 锌棒为活性阳极 zn 2e zn2 b错 若x为碳棒 开关k置于n处 为电解池 铁棒作阴极 被保护 c对 若x为碳棒 开关k置于m处 为原电池 x极 o2 4e 2h2o 4oh d对 互动探究 1 若x为锌棒 开关k分别置于m n处 则两套装置中铁棒被腐蚀的快慢情况如何 提示 两套装置都能对铁棒起保护作用 当开关k置于n处时属于电解池 电解池比原电池保护效果好 2 镀锡铁若镀层破损 对铁的保护作用会如何变化 提示 镀锡铁若镀层破损 会形成原电池 铁比锡活泼而作负极 会加速铁的腐蚀 方法规律 金属的腐蚀与防护类型的题目的解题方法 1 准确判断电化学的装置情况 是原电池还是电解池 2 分清电极情况 原电池的正负极 电解池的阴阳极等 3 根据原理判断腐蚀情况 原电池原理或者电解原理 变式训练 2013 北京高考 下列金属防腐的措施中 使用外加电流的阴极保护法的是 a 水中的钢闸门连接电源的负极b 金属护栏表面涂漆c 汽车底盘喷涂高分子膜d 地下钢管连接镁块 解析 选a 水中的钢闸门连接电源的负极之后 作电解池的阴极 被保护起来 所以采用的是外加电流的阴极保护法 金属护栏表面涂漆 汽车底盘喷涂高分子膜均使用的是覆盖保护层法的保护措施 地下钢管连接镁块 镁作负极 被腐蚀从而起到保护钢管的作用 所以使用的是牺牲阳极的阴极保护法 探究金属腐蚀的条件和快慢某学生在a b c d四只小烧瓶中分别放入干燥的细铁丝 浸过食盐水的细铁丝 浸过清水的细铁丝 食盐水及细铁丝 并使细铁丝完全浸没在食盐水中 然后装配成如图所示的四套装 置 每隔一段时间测量导管中水面上升的高度 结果如下表 表中所列数据为导管中水面上升的高度 cm 所示 不同时间水面上升的高度 思考探究 1 导管