人教版选修1 第三章第二节金属的腐蚀和防护 学案.doc

第二节 金属的腐蚀和防护名师导航 知识梳理 1.金属的腐蚀 (1)金属的腐蚀现象非常_。如钢铁_、铜器表面生成_等，这样使得金属的_、_和_等方面发生变化，影响_，严重时可使机器设备、仪器和仪表等_。有些重大事故如桥梁_、石管道_也往往与金属腐蚀有关。 (2)金属的腐蚀是指_。可分为_。化学腐蚀是指_。影响化学腐蚀速率的因素有_。 电化学腐蚀是指_。电化学腐蚀是造成钢铁腐蚀的主要原因是_。 (3)从本质上看，化学腐蚀和电化学腐蚀都是金属原子_电子变成_离子的过程。也就是说，金属的腐蚀过程，发生了_反应。一般情况下，_要普遍得多，但两种腐蚀往往又_发生 2.金属的防护 (1)影响金属腐蚀的因素包括金属的_和_两个方面。就_金属来说，金属越_，就越容易_电子而被_。如果金属中能_的杂质不如该金属_，则容易形成_使金属发生_腐蚀。_对金属腐蚀的影响也很大，如果金属在_的空气中，接触_性气体或_溶液，都容易被_。 (2)金属腐蚀的本质是金属原子_电子变成_离子的过程。越_的金属，越_被腐蚀。所以，在要保护的金属上接一种比该金属更_失去电子的金属或_。如在钢铁设备上连接一块比铁更_的金属_、_或_等，当发生_反应时，更_金属失去电子，而铁便被_了，通常在船身上装一定数量的_、地下钢铁管道连接_来防止钢铁的腐蚀，应用的就是这种原理。疑难突破 1.钢铁的电化学腐蚀受介质有何影响？ 剖析：钢铁发生电化学腐蚀时两种情况的比较如下表。条件水膜酸性较强水膜酸性很弱或呈中性正极反应2h+2e-=h2o2+2h2o+4e-=4oh-负极反应fe2e-=fe2+溶液反应fe2+2oh-=fe(oh)2 4fe(oh)2+o2+2h2o=4fe(oh)3 2.金属的防护方法有哪些？ 剖析：(1)改变金属的内部组织结构 例如：把铬、镍等合金元素加入普通钢中制成不锈钢，就大大增强了钢铁的抗腐蚀能力。 (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介质隔离开来，这是一种普遍采用的防护方法。 (3)电化学保护法 即利用原电池的反应原理，把引起金属发生电化学腐蚀的原电池反应消除，从而达到防止金属腐蚀的目的。 此外，减小腐蚀介质的浓度，控制环境的温度和湿度，在腐蚀介质中添加能降低腐蚀速率的物质等都能有效地减轻或防止金属腐蚀。问题探究 问题：（1）铁钉锈蚀需要哪些条件？ （2）请设计实验探究在什么条件下铁钉锈蚀速率较快？ 探究：可供选择的材料和试剂有：铁钉、植物油、棉花、干燥剂cacl2、nacl溶液、ch3cooh溶液和煮沸后迅速冷却的蒸馏水，也可以选用其他药品。 将五根洁净无锈的铁钉分别放入五支试管中。 1.在第一支试管中加入经煮沸后迅速冷却的蒸馏水，使蒸馏水浸没铁钉，然后加入适量植物油以隔绝空气，使铁钉只与水接触，不与空气接触。 2.在第二支试管中放入棉花和干燥剂cacl2，并塞上塞子，使铁钉只与空气接触，不与水接触。 3.在第三支试管中加入蒸馏水至浸没1/2的铁钉，使铁钉既与水接触，又与空气接触。 4.在第四支试管中加入nacl溶液至浸没1/2的铁钉，使铁钉既与nacl接触，又与空气接触。 5.在第五支试管中加入ch3cooh溶液至浸没1/2的铁钉，使铁钉既与ch3cooh接触，又与空气接触。问题精讲【例1】 一根铁丝插入煮沸过的蒸馏水中，铁丝上有三点：a（水面以下）、b（水面）、c（水面以上）。问：(1)a、b、c三点哪点腐蚀最快？(2)若向蒸馏水中加入少量食盐，b处的腐蚀速率将如何变化？(3)若将蒸馏水换成：0.1 moll1 h2so4溶液；1 moll1 h2so4溶液；18.4 moll1 h2so4溶液。则a处腐蚀由快到慢的顺序是_。思路解析：(1)根据题意可知：a在煮沸的蒸馏水内部，因缺少氧气，很难形成电解质溶液，几乎不腐蚀。b在水面处，发生了电化学腐蚀。c在水面以上，与氧气接触，发生化学腐蚀，根据同一种物质，发生电化学腐蚀与化学腐蚀的对比可知b处铁丝的腐蚀比c处的快。 (2)蒸馏水中加入少量食盐（强电解质），构成了原电池，b点腐蚀速率远大于以前。 (3)硫酸为稀硫酸，但是中硫酸的浓度小于中硫酸的浓度，铁丝在中的腐蚀速率比中快，中18.4 moll1的硫酸（98%）是浓硫酸，铁很快发生了钝化，几乎不腐蚀。答案：(1)b点腐蚀最快(2)b处腐蚀的速率将加快(3)【例2】 钢铁的锈蚀过程中，下列五种变化可能发生的是( )fe由+2价转化为+3价o2被还原h+被还原有fe2o3h2o生成杂质碳被氧化除去a. b. c. d.思路解析：钢铁在发生电化学腐蚀时，依据介质的不同可以发生两类原电池反应：（1）当钢铁表面的电解质溶液的水膜酸性较强时，钢铁发生析氢腐蚀，其电极反应式是：正极：2h+2e-=h2,负极：fe-2e-=fe2+；（2）当钢铁表面的电解质溶液的水膜酸性较弱时，钢铁发生吸氧腐蚀，其电极反应式是：正极：o2+2h2o+4e-=4oh-，负极：2fe-4e-=2fe2+。钢铁发生的电化学腐蚀主要是这种吸氧腐蚀，导致钢铁表面生成铁锈。 同时在电解质溶液中还发生了如下一系列的反应： fe2+2oh-=fe(oh)2, 4fe(oh)2+2h2o+o2=4fe(oh)3,2fe(oh)3=fe2o3h2o+2h2o。答案：c【例3】 把a、b、c、d四块金属片浸泡在稀h2so4中，用导线两两相连可以组成各种原电池：若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，c为负极；a、c相连时，c为正极；b、d相连时，b为正极。则这四种金属的活动性顺序由强到弱为( )a.abcd b.acdb c.cabd d.bdca思路解析：组成原电池活泼金属作为负极，金属活泼性负极大于正极。答案：b知识导学 在高中课程标准必修教科书化学2中，已经介绍了化学能与电能的转换，即原电池的相关知识。本节是在此基础上，引导学生了解金属的腐蚀原理和防护方法等。这部分要求同学们能够“描述金属腐蚀的化学原理，知道金属防护的常用方法，认识防止金属腐蚀的重要意义”，要求比较低。 对于钢铁发生电化学腐蚀的原理，只要求同学们知道在负极上铁失去电子而被氧化成fe2+，在正极上发生的反应有氧气得电子和h+得电子两种情况，而发生哪种反应与钢铁表面吸附的水膜酸性有关。这部分也是同学们常出错的地方，要重点掌握。 了解影响金属腐蚀速率的因素主要有温度、浓度和是否能形成原电池，形成原电池能大大加快金属腐蚀速率。以此为基础可以考查一些综合性的题目，解题时要注意综合考虑问题。 金属的腐蚀与防护与我们的生活实际联系较为密切，在学习过程中要注意多联系生活实际，会应用学到的知识。如：做饭用的铁锅日久天长越用越薄，眼镜使用时间长了，长出一层铜绿等。 金属的腐蚀是金属或合金跟周围的气体或液体发生化学反应而损耗的过程。金属腐蚀的现象非常普遍，金属腐蚀造成大量金属的损耗。 既然金属腐蚀主要是由于金属跟周围物质发生氧化还原反应所引起的，那么，金属的防护当然也必须从金属和周围物质两方面来考虑。生产上常用的一些防护方法有改变金属的内部组织结构和在金属表面覆盖保护层。疑难导析 钢铁的电化学腐蚀受介质的影响，可以从水膜酸性较强和水膜酸性很弱或呈中性的两种情况进行比较分析。 对于每一种情况还要把正极反应、负极反应、溶液反应进行比较，从而判断出这两种情况下钢铁的电化学腐蚀受介质的影响情况。 金属防护的方法很多，主要从金属的本性和介质两个方面考虑，如改变金属的内部组织结构、在金属表面覆盖保护层等。 要知道金属的本性是影响金属腐蚀的主要因素，还要清楚金属的活泼性与金属失去电子的难易程度的关系，金属的活泼性与金属腐蚀程度的关系。 要弄清介质对金属腐蚀的影响，改变介质的环境或改变腐蚀介质的浓度对金属腐蚀的速率的影响。问题导思 设计探究方案要考虑到探究铁钉锈蚀的条件和铁钉锈蚀速率较快的条件需要哪些材料和试剂；使铁钉只与水接触，不与空气接触，需要怎样设计实验，用哪些材料和试剂；使铁钉只与空气接触，不与水接触，需要怎样设计实验，用哪些材料和试剂；使铁钉既与水接触，又与空气接触，需要怎样设计实验，用哪些材料和试剂；使铁钉既与酸接触，又与空气接触，需要怎样设计实验，用哪些材料和试剂。典题导考 绿色通道：在具体的解题过程中要对特殊物质的特殊性质特殊对待。 黑色陷阱：本题第(3)问在解题时很容易因思维定势而跳进出题人设置的圈套中。根据经验，铁与稀硫酸反应时浓度越大，化学反应进行得越快，但却容易忽略量变，引起质变，当硫酸由稀硫酸变成18.4 moll1的硫酸时已变成了浓硫酸，此时的硫酸在与铁反应时体现浓硫酸的强氧化性，使fe发生钝化。【典题变式1】如图3-1所示，各试管中的铁钉最易锈蚀的是( )图3-1 绿色通道：金属腐蚀的实质是金属原子失去电子成为金属离子的氧化过程。金属腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀，金属腐蚀的主要原因是电化学腐蚀。【典题变式2】如图3-2所示的是铁钉在水中被腐蚀的实验：图3-2 钢铁表面吸附的水膜中酸性较强时，所对应装置图为_，铁为原电池的_极，其电极反应式为_；碳为原电池的_极，其电极反应式为_。当钢铁的表面吸附的水膜中酸性很弱或中性时，所对应装置图为_，铁为原电池的_极，其电极反应式为_；碳为原电池的_极，其电极反应式为_。 绿色通道：利用原电池反应是判断金属活泼性的一种方法。【典题变式3】有a、b、d、e四种金属，当a、b组成原电池时，电子流动方向为ab；