苏教版选修4 专题1第三单元 金属的腐蚀与防护 学案 (3).doc

专题1 第三单元 金属的腐蚀与防护1从金属原子结构示意图看，金属在化学反应中表现什么性质？提示：金属最外层电子数少，易失去，发生氧化反应，表现还原性，而且金属越活泼，还原性越强。2两种金属形成原电池后，各有什么变化？提示：形成原电池后，活泼的金属作负极被氧化，较不活泼的金属作正极没有变化。3金属(除金、铂外)作电解池阴极、阳极两极金属各有什么变化？提示：除金、铂外金属作阳极，被氧化，金属作阴极没有变化。新知探究探究1金属的腐蚀及分类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，比较活泼的金属失电子被氧化而引起的腐蚀探究2钢铁析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较析氢腐蚀吸氧腐蚀不同点条件水膜酸性较强水膜弱酸性或中性正极反应2h2e=h2o24e2h2o=4oh电池反应fe2h=fe2h22feo22h2o=2fe(oh)2普遍性吸氧腐蚀更普遍相同点负极反应fe2e=fe2正极材料碳最终产物铁锈主要成分为fe2o3nh2o钢铁腐蚀中发生的反应还有：4fe(oh)2o22h2o=4fe(oh)3，2fe(oh)3=fe2o3nh2o(3n)h2o成功体验1在小珂同学的笔记中有如下记录，请帮他分析，正确的打“”，错误的打“”。(1)金属的腐蚀全都是氧化反应。()(2)金属的腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀。()(3)因为co2普遍存在，所以钢铁的腐蚀以析氢腐蚀为主。()(4)不论吸氧腐蚀还是析氢腐蚀，都是金属被腐蚀。()(5)银质奖牌久置变暗是银发生电化学腐蚀。()(6)钢铁发生析氢腐蚀时负极反应为fe2e=fe2，发生吸氧腐蚀时负极反应为fe3e=fe3。()解析：(1)金属腐蚀的本质是金属失去电子变为金属离子，故发生的为氧化反应。(2)由于与金属接触的物质不同，发生腐蚀的情况也不同，一般分为化学腐蚀和电化学腐蚀。(3)虽然co2普遍存在，但一般情况下，钢铁表面的水膜酸性很弱或呈中性且溶有一定量的o2，故钢铁腐蚀以吸氧腐蚀为主。(4)金属发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀时，均是金属被腐蚀，若金属为钢铁制品，则负极均为fe2e=fe2，故(4)正确(6)错误。(5)银质奖牌变暗是因为银发生缓慢氧化所致，属于化学腐蚀。答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)2(好题共享选自人教版教材p87t2)炒过菜的铁锅未及时洗净(残液中含有nacl)，不久便会因腐蚀而出现红褐色锈斑。试回答：(1)铁锅的锈蚀应属于_，腐蚀的原因是_。(2)铁锅锈蚀的电极反应式为：负极_；正极_。正负极反应产物会继续发生反应，反应的离子方程式和化学方程式为_。答案：(1)吸氧腐蚀fe、c、nacl溶液一起组成了原电池，发生了原电池反应(2)2fe4e=2fe2o22h2o4e=4ohfe22oh=fe(oh)2、4fe(oh)2o22h2o=4fe(oh)3、2fe(oh)3=fe2o3nh2o(3n)h2o新知探究探究防止金属腐蚀的方法(1)金属防护的基本思路防止金属与氧化性介质直接接触；防止金属表面形成电解质溶液层(或水膜)；改变金属内部结构。(2)金属防护的常用方法加保护层防止形成原电池。电化学防护：金属在发生电化学腐蚀时，总是作为原电池的负极的金属被腐蚀，作为正极(阴极)的金属不被腐蚀，如果能让被保护的金属成为正极(阴极)，则该金属就不被腐蚀。a牺牲阳极的阴极保护法。b外加电流的阴极保护法c改变金属内部的组成结构，将金属制成合金，增强抗腐蚀能力。必记结论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)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。(3)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。成功体验3下列举措不能防止或减缓钢铁腐蚀的是()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：选ba项，在钢铁表面镀锌，使内部金属被保护；b项，钢铁在潮湿空气中易发生吸氧腐蚀；c项，在钢铁中加入锰、铬金属，制成不锈钢，能有效防止钢铁被腐蚀；d项，电源负极能为钢铁制品输入电子，防止fe失电子被腐蚀。关键语句小结1金属腐蚀的本质是金属被氧化为金属阳离子，分为化学腐蚀和电化学腐蚀。2钢铁的电化学腐蚀分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀，在中性或弱酸性环境中主要发生吸氧腐蚀，在酸性较强环境中主要发生析氢腐蚀。3钢铁发生电化学腐蚀的负极反应都是：fe2e=fe2，吸氧腐蚀正极反应为：o24e2h2o=4oh，析氢腐蚀正极反应为：2h2e=h2。4金属腐蚀由快到慢的顺序：电解池的阳极原电池的负极化学腐蚀5金属电化学保护法分为牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法。例1如图装置中，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：fe2e=fe2da试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀解析：选ba为中性环境，发生吸氧腐蚀，氧气被消耗，气体压强减小；b中酸性较强，发生析氢腐蚀，有氢气放出，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。判断金属的腐蚀类型要从本质入手，化学腐蚀和电化学腐蚀的本质区别在于是否发生原电池反应。电化学腐蚀中，只有在金属活动性顺序中位于氢前面的金属才可能发生析氢腐蚀，而位于氢之后的金属只能发生吸氧腐蚀，吸氧腐蚀比析氢腐蚀更为普遍。1下列关于金属腐蚀的说法正确的是()a金属在潮湿的空气中腐蚀的实质：mnh2o=m(oh)nn/2 h2b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：选d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。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。例2铁生锈是一种常见的自然现象，其主要的化学反应方程式为4fe3o2xh2o=2fe2o3xh2o。如图为一放在水槽中的铁架，水位高度如图。最容易生锈的铁架横杆是()abc d解析：选c处没有和电解质溶液接触，不能构成原电池，锈腐速率较慢；处已与电解质溶液接触，但处含o2较少，所以处腐蚀最快。(1)金属腐蚀的快慢与诸多因素都有关系，判断时要依据所给条件，找出最易使金属被氧化的环境(如电解质溶液、o2等)。(2)金属的防护除利用电化学原理外，还有涂油漆、喷镀等物理方法。2如下图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为()a bc d解析：选b电解池引起的腐蚀(此时这种金属作阳极)原电池引起的腐蚀(此时这种金属作负极)一般金属的腐蚀有防护措施的金属腐蚀。课堂双基落实1下列描述不正确的是()a纯锌与稀硫酸反应比粗锌的反应速率快b用稀硫酸与锌制取氢气时，加入少量硫酸铜溶液，可加快反应的速率c纯铁比生铁更难发生电化学腐蚀d钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀解析：选a粗锌、生铁以及锌与其置换出的铜，加上电解质溶液，可组成原电池，从而使反应速率加快。2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解析：选c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。3关于牺牲阳极的阴极保护法的叙述正确的是()a正极就是阳极b负极就是阴极c阳极上发生氧化反应 d正极上发生氧化反应解析：选c牺牲阳极的阴极保护法就是原电池的负极(阳极)的金属发生氧化反应被腐蚀，作为正极(阴极)的金属不被腐蚀。4缠有金属丝的铁钉插在含有酚酞的nacl溶液中，如图所示，可以看到在贴近金属丝一边的溶液中出现粉红色。则该金属丝可能是()a镁 b铝c锌 d铜解析：选d金属丝一边溶液出现粉红色，说明金属丝附近产生oh，即正极反应式：2h2oo24e=4oh，因此金属丝的活泼性比fe差，铜符合题目要求。5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。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1下列叙述不正确的是()a铁表面镀锌，铁作阳极b船底镶嵌锌块，锌作负极，以防船体被腐蚀c钢铁吸氧腐蚀的正极反应：o22h2o4e=4ohd工业上电解饱和食盐水的阳极反应：2cl2e=cl2解析：选aa项错误，阳极上发生氧化反应，阴极上发生还原反应，在铁件表面发生的反应为：zn22e=zn，所以铁作阴极。2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铁遇冷浓硝酸表现钝化，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：选b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。3小军利用家中的废旧材料制作了一个可使玩具扬声器发出声音的电池，装置如图所示。下列有关该电池工作时的说法错误的是()a铝质汽水罐将逐渐被腐蚀b电子流向为铝质汽水罐导线扬声器导线木炭棒c食盐水中的na向木炭棒移动d木炭棒上发生的反应为2h2e=h2解析：选d该原电池发生的是铝的吸氧腐蚀反应，铝为负极，木炭棒为正极，木炭棒上发生的反应是o22h2o4e=4oh，原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。4(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，cuzn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，znmno2干电池自放电腐蚀主要是由mno2的氧化作用引起的解析：选b图a中，铁棒发生电化学腐蚀，靠近底端的部分与氧气接触少，腐蚀程度较轻， 选项a错误；图b中开关置于m时，cuzn合金作负极，由m改置于n时， cuzn合金作正极，腐蚀速率减小，选项b正确；图c中接通开关时zn作负极，腐蚀速率增大，但氢气在pt极上放出，选项c错误；图d中znmno2干电池自放电腐蚀主要是由zn的氧化反应引起的，选项d错误。5关于下列各装置图的叙述中，不正确的是()a用装置精炼铜，则a极为粗铜，电解质溶液为cuso4溶液b装置的总反应是：cu2fe3=cu22fe2c装置中钢闸门应与外接电源的负极相连d装置中的铁钉几乎没被腐蚀解析：选b装置的总反应是：fe2fe3=3fe2，故错误。6下列与金属腐蚀有关的说法，正确的是()a图1中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重b图2中，插入溶液中的铁棒容易溶解，主要是发生电化学腐蚀c图3中，燃气灶的中心部位容易生锈，主要是由于高温下铁发生化学腐蚀d图4中，用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块相当于原电池的正极解析：选ca项，水面附近的铁容易腐蚀，因为既有水，又有空气，错误；b项，铁在阴极受保护，不容易腐蚀，错误；c项，高温下铁被氧化，正确；d项，镁块为原电池的负极，一般用锌块，而不用镁块，错误。7镀锌铁在发生析氢腐蚀时，若有0.2 mol电子发生转移，下列说法正确的是()有5.6 g金属被腐蚀有6.5 g金属被腐蚀在标况下有2.24 l气体放出在标况下有1.12 l气体放出abc d解析：选b镀锌铁发生电化学腐蚀，锌作负极：zn2e=zn2，有0.2 mol电子转移，有0.1 mol zn溶解，在正极上：2h2e=h2，生成0.1 mol h2。故正确答案为b。8如图烧杯中试管内有一根铁丝，放置数天观察。(1)若试管内液面上升，则原溶液呈_，发生_腐蚀，电极反应：负极_；正极_。(2)若试管内液面下降，则原溶液呈强_性，发生_腐蚀，电极反应：负极_；正极_。解析：(1)液面上升，说明其中气体被消耗，故发生吸氧腐蚀。(2)液面下降，说明其中气体增多，故发生析氢腐蚀。答案：(1)中性或弱酸性吸氧fe2e=fe2o22h2o4e=4oh(2)酸析氢fe2e=fe22h2e=h29关于铁生锈的机理有人提出如下4步反应：fe(s)2e=fe2；he=h；4ho2(g)=2h2o；4fe2o2(g)(42x)h2o=2(fe2o3xh2o)(s)8h根据以上过程，回答下列问题：(1)根据以上机理，判断下列说法正确的是_。a以上锈蚀过程是发生的化学腐蚀b从锈蚀反应的最终结果看，水既是氧化剂，又是还原剂c反应的实质是氧气被还原，金属铁被氧化d从反应机理看，锈蚀过程发生的是析氢腐蚀(2)某铁件需长期浸于水下，为了减少腐蚀，想采取下列措施，其中正确的有_。a给铁件铆上一些锌板b给铁件通入直流电，把铁件与电源正极连接c在制造铁件时，在铁中掺入一定比例的铜制成合金d在铁件表面涂上一层较厚的沥青(3)现有质量为1 000 g的某铁件已在水下生锈，若测知整个锈蚀过程中有6 mol电子发生转移，则参加反应的o2在标准状况下的体积为_ l，反应后铁件的质量为_ g(已知铁锈fe2o3xh2o中x值为1)。解析：(1)根据反应机理，将方程式叠加：482可得：4fe3o22xh2o=2(fe2o3xh2o)(s)可知为吸氧腐蚀。(2)保护铁不被腐蚀，可隔绝o2或采取牺牲阳极的阴极保护法等。(3)4fe 3o2 2h2o= 2(fe2o3h2o)转移电子增加质量 322.4 l 12 mol 132 g v(o2) 6 mol mv(o2)33.6 l由差值法得m66 g。反应后铁件质量为：1 000 g66 g1 066 g。答案：(1)c(2)ad(3)33.61 06610探究小组用铁钉被腐蚀的快慢实验来研究防止钢铁腐蚀的方法。所用试剂有：材质相同的无锈铁钉数个，食盐水、碳酸水、植物油各多量，实验温度为298 k、308 k，每次实验取用铁钉的数量相同。液体体积相同且足量，用大小相同的试管实验。(1)请完成以下实验设计表，并在实验目的一栏中填出对应的实验编号：实验编号t/k试管内取用液体实验目的298食盐水()实验和探究不同电解质溶液对铁钉腐蚀快慢的影响()实验和_探究温度对铁钉腐蚀快慢的影响；()实验和_探究铁钉是否接触电解质溶液对铁钉腐蚀快慢的影响；(2)请根据上述实验，判断下列有关钢铁制品防腐的说法正确的是_(填字母)。a. 在铁门、铁窗表面涂上油漆b自行车各部件因有防护涂层或电镀等防腐措施，所以不需要停放在有雨遮的地方c家用铁制厨具每次用完后应擦干放置在干燥处d把挡水铁闸门与直流电源的正极连接且构成回路，可减小铁闸门的腐蚀速率解析：(1)实验()探究不同电解质溶液对铁钉腐蚀快慢的影响，因此保证温度不变(仍为298 k)，改变电解质溶液(选用碳酸水)。实验()探究温度对铁钉腐蚀快慢的影响，因此保证电解质溶液不变(仍为食盐水)，改变温度(选308 k)。实验()探究铁钉是否接触电解质溶液对铁钉腐蚀快慢的影响。因此保证温度不变(仍为298 k)，改变试管内液体(选植物油)。(2)涂油漆保护铁门、铁窗，使铁门、铁窗与周围物质隔开，a正确；放在干燥处，不易形成原电池，能降低腐蚀速率，b错误，c正确；挡水铁闸门应与直流电源的负极相连，使之作电解池的阴极，才能起到保护作用，d错误。答案：(1)实验编号t/k试管内取用液体实验目的()()(只要与前面、对应即可)298碳酸水308食盐水298植物油(2)a、c11对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。(1)以下为铝材表面处理的一种方法：碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，原因是_(用离子方程式表示)。为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的_(填字母)。anh3bco2cnaohdhno3以铝材为阳极，在h2so4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为_。取少量废电解液，加入nahco3溶液后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的原因是_。(2)镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是_。(3)利用如图的装置，可以模拟铁的电化学防护。若x为碳棒，为减缓铁的腐蚀，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：(1)有气泡冒出因2al2oh2h2o=2alo3h2；因碱洗槽液中有alo，故应通入co2来回收al(oh)3，发生反应2alo3h2oco2=2al(oh)3co或2h2oaloco2=hcoal(oh)3；若加hno3，生成的沉淀还会继续溶解。铝为阳极，会发生氧化反应，表面形成氧化膜，必须有水参加，所以电极反应式为：2al3h2o6e=al2o36h；hco与h反应使h浓度减小，产生al(oh)3沉淀。(2)用铜作电极可及时补充电镀液中消耗的cu2，保持其浓度恒定。(3)考查金属的防护，若k置于n处，必须让被保护的金属接电源负极；若开关k置于m处，形成原电池，锌做负极，为牺牲阳极保护法(或牺牲阳极的阴极保护法)。答案：(1)2al2oh2h2o=2alo3h2b2al