苏教版选修4 金属的腐蚀与防护 学案 (1).doc

第三单元金属的腐蚀与防护1了解金属腐蚀的种类和危害。2掌握金属电化学腐蚀的原理。3掌握防止金属腐蚀的措施。1金属的电化学腐蚀(1)金属的腐蚀：是指金属或合金与周围环境中的物质发生化学反应而腐蚀损耗的现象。(2)金属腐蚀的分类：金属的腐蚀可分为化学腐蚀与电化学腐蚀两种。化学腐蚀：是指金属与其他物质直接接触发生氧化还原反应而引起的腐蚀。电化学腐蚀：是指不纯的金属或合金发生原电池反应，使较活泼金属失去电子被氧化而引起的腐蚀。在现实生活中电化学腐蚀现象比化学腐蚀现象更为严重。金属或合金一般同时发生着化学腐蚀和电化学腐蚀。(3)钢铁的电化学腐蚀根据钢铁表面水溶液薄膜的酸碱性不同，钢铁的电化学腐蚀分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀，如下图所示：钢铁的吸氧腐蚀：在通常状况下当钢铁表面的水膜溶有o2时，将会发生吸氧腐蚀。发生电极反应式为：负极：2fe4e=2fe2正极：2h2oo24e=4oh总反应：2fe2h2oo2=2fe(oh)2fe(oh)2继续与空气中o2作用，生成fe(oh)3：4fe(oh)22h2oo2=4fe(oh)3fe(oh)3脱去一部分水就生成fe2o3xh2o，它就是铁锈的主要成分。钢铁的析氢腐蚀：当钢铁表面的水酸性较强时，将发生析氢腐蚀。fe作负极，c作正极。发生的电极反应式为：负极：fe2e=fe2正极：2h2e=h2总反应：fe2h=fe2h2。随着氢气的析出，水膜的ph上升，fe2与oh结合生成fe(oh)2，fe(oh)2与空气中的o2作用，生成fe(oh)3，从而形成铁锈。【例11】(2011福建师大附中，4)在钢铁腐蚀过程中，下列六种变化可能发生的是()o2被还原产生h2fe(oh)3失水形成fe2o3xh2o杂质碳被氧化镀层破损后，镀锌铁板比镀锡铁板更耐腐蚀a只 b只c d点拨：钢铁腐蚀分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀，腐蚀发生时杂质碳作正极，发生吸氧腐蚀时o2在正极上被还原，发生析氢腐蚀时h2在正极上产生，所以正确。钢铁腐蚀生成的fe(oh)3不稳定，易失水形成fe2o3xh2o，所以正确。镀层破损后，由于锌的活泼性强，锌首先被腐蚀，而保护铁；锡的活泼性比铁弱，铁被腐蚀，所以正确。答案：c【例12】如下图所示水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天后观察：(1)铁钉在逐渐生锈，则铁钉的腐蚀属于_腐蚀。(2)若试管内液面上升，则原溶液呈_性，发生_腐蚀，电极反应式：负极：_，正极：_。(3)若试管内液面下降，则原溶液呈_性，发生_腐蚀，电极反应式：负极：_，正极：_。点拨：根据原电池的构成条件：有两种不同的材料(铁为负极，碳为正极)，有电解质溶液，形成闭合回路可知铁钉的腐蚀属于电化学腐蚀。根据金属腐蚀的条件、原理及结果可知：试管内液面上升，说明是试管内压强减小，试管内气体被吸收所致，是铁钉吸氧腐蚀的结果，据此写出电极反应式；试管内液面下降，说明是试管内气体压强变大，试管内产生了新气体所致，是铁钉的析氢腐蚀的结果，据此写出电极反应式。答案：(1)电化学(2)弱酸或中吸氧2fe4e=2fe2o24e2h2o=4oh(3)较强的酸析氢fe2e=fe22h2e=h22金属的电化学防护金属的腐蚀不仅造成极大的浪费，而且也给生产生活带来极大的不便，甚至会造成潜在的危害，所以人们认识到金属防护的重要性，并依据金属腐蚀发生的原理采取多种防护措施。常见的方式如下：(1)改变金属的组成或内部结构例如：把铬、镍等加入普通钢里制成不锈钢，就大大地增加了钢铁对各种侵蚀的抵抗力。(2)在金属表面覆盖保护层在金属表面覆盖致密的保护层，从而使金属制品跟周围物质隔离开来，这是一种普遍采用的防护方法。以钢铁的防护为例，根据保护层成分的不同，可分为如下几种：在钢铁表面涂矿物性油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等物质。例如：船身、车厢、水桶等常涂油漆；汽车外壳常喷漆；枪炮、机器常涂矿物性油脂等。用电镀、热镀、喷镀的方法，在钢铁表面镀上一层金属，如锌、锡、铬、镍等。例如，常用的白铁皮就是在薄钢板的表面热镀上一层锌；自行车钢圈就是用电镀的方法镀上一层既耐腐蚀又耐磨的铬或镍。用化学方法使钢铁表面生成一层致密而稳定的氧化膜。例如：工业上常借一些溶液的氧化作用，在机器零件、精密仪器、枪炮等钢铁制件的表面上形成一层致密的黑色的四氧化三铁薄膜。(3)电化学防护法电化学防护牺牲阳极的阴极保护法外加电流的阴极保护法依据原电池原理电解池原理原理形成原电池时，被保护金属作正极(阴极)，不反应受到保护；活泼金属作负极(阳极)，发生反应受到腐蚀。阳极要定期予以更换将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极，使被保护金属作阴极，在外加直流电的作用下使阴极得到保护应用一些钢铁设备如锅炉内壁、船体外壳等装上镁合金或锌块土壤、海水及河水中的金属设备等实例示意图【例21】下列金属的防护方法不正确的是()。a对健身器材涂油漆以防止生锈b对某些工具的“机械转动部位”选用刷油漆的方法来防锈c用牺牲锌块的方法来保护船体d自行车的钢圈上镀上一层铬防锈点拨：“机械转动部位”应涂油质防锈，油质既能防水又能防止气体对金属的腐蚀，还能使转动部位灵活。答案：b【例22】下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是()。a纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗b当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用c在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法d可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀点拨：纯银器表面在空气中易生成硫化物而失去光泽；当镀锡铁制品镀层破损时，由于铁比锡活泼，形成原电池时，铁作原电池的负极，加快铁的腐蚀；锌比铁活泼，当在海轮外壳连接锌块后，锌失电子而海轮外壳被保护；要采用电解原理保护金属，应将金属与电源的负极相连，即作电解池的阴极。综合上述分析，可知a、c两项正确。答案：ac3判断金属腐蚀快慢的规律(1)与构成微电池的材料有关，两极材料的活动性差别越大，氧化还原反应的速率越大，活泼金属被腐蚀的速率就越大。(2)与金属所接触的电解质溶液的酸性强弱有关，酸性越强腐蚀速率越大。(3)活泼金属在电解质溶液中的腐蚀快于在非电解质溶液中的腐蚀。(4)一般说来可用下列原则判断：电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防腐措施的腐蚀；即金属被腐蚀时，由快到慢的顺序是：电解池的阳极原电池的负极化学腐蚀原电池的正极电解池的阴极【例3】(2011福建厦门湖滨中学期中，15)如下图所示，各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时，由快到慢的顺序是()。a4213b2134c4231d3241点拨：4中铁为电解池的正极，腐蚀速率最大，2和3为原电池，其中2中fe为负极，腐蚀速率较大，3中铁为正极，被保护，所以腐蚀速率最小。综上分析，按铁被腐蚀的快慢顺序为：4213。答案：a4金属的腐蚀和防护与生活、生产的联系考试中的题目主要会以选择题的形式考查，而融合原电池和电解池的知识将以综合填空题形式出现，且考试的命题更加趋向生活化和时代化，或者以最新发生的社会热点事件为背景、融合sts进行命