苏教版选修4 专题1第三单元 金属的腐蚀与防护 学案 (2).doc

第三单元金属的腐蚀与防护1了解金属腐蚀及其危害。2了解金属电化学腐蚀的原因及反应原理。(重点)3了解金属防护方法，特别是金属的电化学防护。(重点)金 属 的 电 化 学 腐 蚀基础初探1金属的腐蚀定义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本质金属原子失去电子而被氧化的过程类型化学腐蚀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不纯的金属或合金发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子被氧化而引起的腐蚀2金属的电化学腐蚀(1)吸氧腐蚀：钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性时，氧气参加电极反应，发生吸氧腐蚀。(2)析氢腐蚀：金属表面的水膜酸性较强，腐蚀过程中不断有h2放出。探究升华思考探究某课外学习小组用不同的细金属丝将三根大小相同的普通铁钉分别固定在如图所示的三个装置内，并将这些装置在相同的环境中放置相同的一段时间。甲乙丙问题思考：(1)观察甲、乙两装置的区别，分析甲、乙中铁钉腐蚀的类型。【提示】甲中铁丝连着铁钉，只有一种金属没有形成原电池，铁与盐酸酸雾发生化学腐蚀。乙中铜丝连着铁钉，构成原电池发生析氢腐蚀。(2)实验结束时，铁钉c几乎没有腐蚀，原因是什么？【提示】浓硫酸有吸水性，丙中铁钉处于干燥环境中，腐蚀速率很慢。(3)实验结束时，铁钉腐蚀最严重的是哪个？【提示】铁钉b。(4)通过实验得出金属腐蚀的条件及快慢规律如何？【提示】金属发生腐蚀的条件是金属与接触的物质直接反应或与电解质构成原电池，金属腐蚀由快到慢的规律是原电池的负极一般的化学腐蚀干燥环境中的金属。认知升华1影响金属腐蚀的因素影响金属腐蚀的因素包括金属的本性、纯度和介质三个方面：(1)就金属本性来说，金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀。(2)同一金属越纯，越难腐蚀。如纯铁即使在盐酸溶液中反应也会很慢，而含杂质的生铁在潮湿的空气中也会很快生锈而被腐蚀。(3)介质对金属腐蚀的影响也很大，如果金属在潮湿的空气中，接触腐蚀性气体或电解质溶液，都容易被腐蚀。2金属腐蚀快慢的规律(1)不同类型金属腐蚀快慢规律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护措施的腐蚀。(2)同一金属，不同溶液腐蚀快慢规律强电解质溶液弱电解质溶液非电解质溶液。(3)同一电解质溶液中腐蚀快慢规律电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。(4)不同金属腐蚀快慢规律活动性不同的两金属，活动性差别越大，构成原电池时，活泼金属腐蚀越快。题组冲关1下列关于金属腐蚀的说法正确的是 () 【导学号：92410063】a金属在潮湿的空气中腐蚀的实质：mnh2o=m(oh)nh2b金属的化学腐蚀的实质：mne=mn，电子直接转移给还原剂c金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行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【解析】金属在潮湿的空气中发生的如果是吸氧腐蚀，则不生成氢气。金属发生化学腐蚀时，电子直接转移给氧化剂。金属的化学腐蚀不一定在酸性条件下进行。【答案】d2铜制品上的铝质铆钉，在潮湿的空气中易腐蚀的主要原因可描述为()a形成原电池，铝作负极b形成原电池，铜作负极c形成原电池时，电流由铝流向铜d铝质铆钉发生了化学腐蚀【解析】电化学腐蚀与化学腐蚀的本质区别在于是否发生原电池反应。金属铝发生的是电化学腐蚀，铝比铜活泼，故金属铝是负极；电流的流动方向与电子的流动方向恰好相反，应是由铜流向铝。【答案】a3如图，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为() 【导学号：92410064】abcd【解析】实质均为原电池装置。中fe为正极被保护；中fe为负极，均被腐蚀，但相对来说，fe和cu的金属活动性的差别比fe和sn的大，故fecu原电池中fe被腐蚀得快；中因铁不纯而发生微电池反应。【答案】c4甲、乙两位同学对铁生锈进行研究。(1)甲同学设计了a、b、c一组实验(如图)，探究铁生锈的条件。经过较长时间后，甲同学观察到的现象是：a中铁钉生锈；b中铁钉不生锈；c中铁钉不生锈。通过上述实验现象分析，可得出铁生锈的外部条件是_。由于与金属接触的介质不同，金属腐蚀分成不同类型，本实验中铁生锈属于_，正极电极反应式为_。实验b所用的水要经过_处理；植物油的作用是_。实验c中碱石灰的作用是_。(2)乙同学为了达到同样目的，设计了实验d(如图)，发现一段时间后，试管中的液面升高，其原因是_，该实验_(填“能”或“不能”)说明水对铁钉生锈产生影响。【解析】铁内部一般含有碳，是铁发生电化学腐蚀时的两个电极，如果再有电解质溶液和氧气即可发生电化学腐蚀；a中的铁钉发生的是吸氧腐蚀，所以电极上反应的物质是氧气得到电子；水中往往溶有一定量的氧气，所以作实验前要先将水煮沸除氧。【答案】(1)有水(或电解质溶液)和氧气(或空气)吸氧腐蚀o24e2h2o=4oh煮沸(或“除去氧气”)隔绝空气(或“防止氧气与铁接触”)吸收水蒸气(或“干燥”“保持试管内干燥环境”)(2)铁的腐蚀要吸收氧气(或“氧气参与反应”“消耗了氧气”)使气体体积减少不能金 属 的 电 化 学 防 护基础初探1金属防护的原理金属材料大多易受腐蚀，所以要从金属腐蚀的化学反应原理和金属腐蚀的类型来考虑金属防护的方法。2方法(1)改变金属内部结构，如制成合金等。(2)加防护层，如在金属表面涂油或油漆、覆盖塑料、镀不活泼金属等。(3)电化学防护牺牲阳极的阴极保护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(阳极)被腐蚀，作为正极(阴极)的金属被保护。外加电流的阴极保护法(原理如图) 探究升华思考探究钢铁很容易被腐蚀而生锈，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一。甲乙问题思考：(1)为了降低铁闸门腐蚀的速率，甲图中r可选择何种材料，这种防护措施的名称叫什么？【提示】r可选择锌块，这叫牺牲阳极的阴极保护法。(2)乙图铁闸门应连接直流电源的哪个电极？这种防护方法的名称叫什么？【提示】铁闸门应连接直流电源的负极，这种方法叫外加电流的阴极保护法。认知升华金属的电化学防护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题组冲关1下列举措不能防止或减缓钢铁腐蚀的是() 【导学号：92410065】a在钢铁制品表面镀一层金属锌b将钢铁制品放置在潮湿处c在钢铁中加入锰、铬等金属，以改变钢铁结构d将钢铁制品与电源负极相连【解析】钢铁制品放置在潮湿处易发生吸氧腐蚀。【答案】b2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】a水中的钢闸门连接电源的负极，即使用了外加电流，正确。b.金属护栏表面涂漆，是一种使用外加涂层而使金属隔绝空气和水分的保护方法。c.汽车底盘喷涂高分子膜，也是一种使用外加涂层而使金属隔绝空气和水分的保护方法。d.地下钢管连接镁块，是牺牲阳极的阴极保护法。【答案】a3下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是 () 【导学号：92410066】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=fe3【解析】钢管与电源正极相连，则钢管作阳极，发生氧化反应而被腐蚀，a项错误；铁遇冷浓硝酸表面钝化，在表面生成一层致密的氧化膜保护内部不被腐蚀，b项正确；钢管与铜管露天堆放在一起，形成原电池时钢管作负极，发生氧化反应而被腐蚀，c项错误；钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应为：fe2e=fe2，d项错误。【答案】b4钢铁是目前应用最广泛的金属材料，了解钢铁腐蚀的原因与防护方法具有重要意义，对钢铁制品进行抗腐蚀处理，可适当延长其使用寿命。(1)抗腐蚀处理前，生产中常用盐酸来除铁锈。现将一表面生锈的铁件放入盐酸中，当铁锈除尽后，溶液中发生的化合反应的化学方程式为：_。(2)利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。若x为碳棒，为减缓铁件的腐蚀，开关k应置于_处。若x为锌，开关k置于m处，该电化学防护法称为_。【解析】