新版本高三化学新学期教案10第十讲 金属腐蚀与防护.doc

第十讲 金属的腐蚀与防护【教学目标】1.通过化学能与电能的相互转化，认识常见的能量转化形式及其重要应用。2.理解原电池和电解池的工作原理并正确书写电极反应和总反应方程式。3.了解原电池和电解池在实际中的应用。4.能解释金属发生电化学腐蚀的原因。5.了解金属腐蚀的危害和金属的防护措施。【知识梳理】知识点一 基本概念1. 金属腐蚀：指金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程2金属腐蚀后的特征：在外形、色泽以及机械性能等方面都发生一定的变化3本质：金属本身失去电子变成阳离子的过程（发生氧化反应）M xe- = Mx+知识点二 金属腐蚀的类型及区别1.化学腐蚀金属跟接触到的物质（如SO2、Cl2、O2等）直接发生化学反应而引起的腐蚀。2.电化学腐蚀不纯金属跟电解质溶液接触时，发生氧化还原反应，比较活泼的金属失去电子被氧化。3.化学腐蚀与电化学腐蚀的区别化学腐蚀 电化学腐蚀共同点 M xe- = Mx+ M xe- = Mx+不同点 金属与氧化剂直接得失电子 利用原电池原理得失电子反应中不伴随电流的产生 反应中伴随电流的产生金属被氧化 活泼金属被氧化4.腐蚀的快慢速度由电解原理引起的腐蚀由原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀由原电池原理保护的腐蚀由电解原理保护的腐蚀5.电化学腐蚀 (以钢铁为例)（1）析氢腐蚀 (酸性较强溶液)负极: Fe 2e- = Fe2+ 正极: 2H+ + 2e- = H2 总反应式：Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 （2）吸氧腐蚀 (中性或弱酸性溶液)负极: 2Fe 4e- = 2Fe2+ 正极: O2+4e- +2H2O = 4OH- 总反应式：2Fe + O2 +2H2O =2 Fe(OH)2离子方程式：Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3知识点三 金属的防护1.影响金属腐蚀快慢的因素 本性：金属的活动性 纯度 氧化膜 介质：环境（腐蚀性气体，电解质溶液）2.金属的防护改变金属的内部结构（钢不锈钢，在钢中加入镍和铬）覆盖保护膜（涂油漆，电镀，钝化等）电化学保护A外加电流阴极保护法将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极，使被保护的金属作为阴极，在外加直流电的作用下使阴极得到保护。此法主要用于防止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。B牺牲阳极阴极保护法形成原电池反应时，让被保护金属做正极，不反应，起到保护作用；而活泼金属反应受到腐蚀。牺牲阳极的阴极保护法示意图 【小结】 化学腐蚀（次要）电化学腐蚀（主要）条件金属跟氧化剂直接接触不纯金属或合金跟电解质溶液接触现象无电流产生有微弱电流本质金属被氧化的过程较活泼的金属被氧化的过程相互关系化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生典型例题1.(2014朝阳一模8)综合下图判断，下列叙述不正确的是B A. 、的反应原理均是Zn + Cu2+ = Zn2+ + CuB. 、中均有电子转移，均是把化学能转化为电能利用C. 随着反应的进行，、中CuSO4溶液颜色均渐渐变浅D. 取a中溶液，加足量Ba(NO3)2溶液，过滤后向滤液中加AgNO3溶液，有沉淀产生2.(2014海淀一模9)如图所示的钢铁腐蚀中，下列说法正确的是 D A碳表面发生氧化反应 B钢铁被腐蚀的最终产物为FeOC生活中钢铁制品的腐蚀以图所示为主 D图中，正极反应式为O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-3.（2013上海化学）糕点包装中常见的脱氧剂组成为还原性铁粉、氯化钠、炭粉等，其脱氧原理与钢铁的吸氧腐蚀相同。下列分析正确的是DA.脱氧过程是吸热反应，可降低温度，延长糕点保质期B.脱氧过程中铁作原电池正极，电极反应为：Fe-3eFe3+C.脱氧过程中碳做原电池负极，电极反应为：2H2O+O2+4e4OH-D.含有1.12g铁粉的脱氧剂，理论上最多能吸收氧气336mL（标准状况）4.（14东城二模）右图是研究铁钉腐蚀的装置图，下列说法不正确的是D铁钉 0.01mol/LH2SO4饱和食盐水baA.铁钉在两处的腐蚀速率：a bB. a、b两处铁钉中碳均正极C. a、b两处铁钉中的铁均失电子被氧化D. a、b两处的正极反应式均为O2 + 4e- + 4H+ = 2H2O5.下列说法不正确的是DA将钢铁管道接电源负极，可防止管道腐蚀B将镁块与钢铁输水管相连，可防止钢铁腐蚀C为防止铁船生锈应给铁船表面镶锌块D用电解法精炼粗铜时，纯铜作阳极6.下列有关金属的腐蚀与防护的说法中，不正确的是DA温度越高，金属腐蚀速率越快B在铁管外壁上镀锌可防止其被腐蚀C金属被腐蚀的本质是金属发生了氧化反应D将钢闸门与直流电源的正极相连可防止其被腐蚀7.(2012山东)下列与金属腐蚀有关的说法正确的是BFe海水图aZnCuCuZn合金NM图b稀盐酸稀盐酸PtZn图c图dZnMnO2NH4Cl糊状物碳棒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8.模拟铁的电化学防护的实验装置如右图所示，下列说法不正确的是CKAB食盐水XFeA. 若X为碳棒，开关K置于A处可减缓铁的腐蚀B. 若X为碳棒，开关K置于A处时，铁电极上发生的反应为2H+2e- =H2C. 若X为锌棒，开关K置于B处时，铁电极上发生的反应为2H+2e=H2D. 若X为锌棒，开关K置于A或B处均可减缓铁的腐蚀【巩固练习】1（14西城期末5）下列有关钢铁腐蚀与防护的说法不正确的是D A生铁比纯铁容易生锈 B钢铁的腐蚀生成疏松氧化膜，不能保护内层金属 C钢铁发生吸氧腐蚀时，正极反应式为：O22H2O4e= 4OH D为保护地下钢管不受腐蚀，可使其与直流电源正极相连2（14西城期末14）向AgCl浊液中滴加氨水后可得到澄清溶液，继续滴加浓硝酸后又有沉淀生成。经查资料得知：Ag+ + 2NH3 H2O Ag(NH3)2+ + 2H2O。下列分析不正确的是 C A浊液中存在沉淀溶解平衡：AgCl (s) Ag+(aq)Cl(aq) B实验可以证明NH3结合Ag+能力比Cl强 C实验表明实验室可用氨水洗涤银镜反应后的试管 D由资料信息可推知：加浓硝酸后生成的沉淀为AgCl 3（15年海淀期末4）下列与金属腐蚀有关的说法中，不正确的是 D A钢铁在潮湿空气中生锈属于电化学腐蚀 B电化学腐蚀一般可分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀 C金属腐蚀的本质是金属原子失去电子被氧化的过程 D铝具有很强的抗腐蚀能力，是因为其不易与氧气发生反应4.（15年朝阳期末5）右侧图片显示的是生锈的铁桥，有关钢铁生锈说法不正确的是CA铁桥生锈是电化学腐蚀B建在海边的铁桥更易生锈C钢铁生锈的负极反应是：Fe-3e-=Fe3+D吸氧腐蚀的正极反应是：O2+4e-+2H2O=4OH-5.（2013朝阳期末）下列与金属腐蚀有关的说法，正确的是C图1图2图3图4A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，滴加少量K3Fe(CN)6溶液，没有蓝色沉淀出现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【拓展提升】1.（2015海淀一模）下列有关钢铁腐蚀和防护的说法不正确的是DA自行车的钢圈上镀一层铬，防止生锈B外加直流电源保护钢闸门时，钢闸门与电源的负极相连C钢铁发生吸氧腐蚀的正极反应：2H2O O24e= 4OH-D钢铁发生析氢腐蚀的负极反应：Fe 3e= Fe3+2（2014西城二模）下列叙述不正确的是 B A金属腐蚀的本质是金属原子失去电子而被氧化B将地下钢管与直流电源的正极相连，用来保护钢管C电解饱和食盐水制氢氧化钠，可以用铁做阴极D氢氧燃料电池中，氢气在负极发生氧化反应3.（2015顺义一模12）某同学利用下图所示装置探究金属的腐蚀与防护条件。下列说法不合理的是A A区Cu电极上产生气泡，Fe电极附近滴加K3Fe(CN)6后出现蓝色，Fe被腐蚀B区Cu电极附近滴加酚酞后变成红色，Fe电极附近滴加K3Fe(CN)6出现蓝色，Fe被腐蚀C区Zn电极反应式为Zn2e=Zn2+，Fe电极附近滴加K3Fe(CN)6未出现蓝色，Fe被保护D区Zn电极反应式为2H+ + 2e=H2，Fe电极附近滴加K3Fe(CN)6出现蓝色, Fe被腐蚀4.(2014朝阳一模8) 综合下图判断，下列叙述不正确的是 B A. 、的反应原理均是Zn + Cu2+ = Zn2+ + CuB. 、中均有电子转移，均是把化学能转化为电能利用C. 随着反应的进行，、中CuSO4溶液颜色均渐渐变浅D. 取a中溶液，加足量Ba(NO3)2溶液，过滤后向滤液中加AgNO3溶液，有沉淀产生5.(2014海淀一模9)如图所示的钢铁腐蚀中，下列说法正确的是 D A碳表面发生氧化反应 B钢铁被腐蚀的最终产物为FeOC生活中钢铁制品的腐蚀以图所示为主 D图中，正极反应式为O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-6.（2014东城二模9）右图是研究铁钉腐蚀的装置图，下列说法不正确的是D 铁钉 0.01mol/LH2SO4饱和食盐水baA.铁钉在两处的腐蚀速率：a bB. a、b两处铁钉中碳均正极C. a、b两处铁钉中的铁均失电子被氧化 D. a、b两处的正极反应式均为O2+4e-+4H+ = 2H2O7.（2014朝阳二模10）铜板上铁铆钉长期暴露在潮湿的空气中，形成一层酸性水膜后铁铆钉会被腐蚀，示意图如下。下列说法不正确的是 BA因铁的金属性比铜强，所以铁铆钉被氧化而腐蚀B若水膜中溶解了SO2，则铁铆钉腐蚀的速率变小C铜极上的反应是2H+ + 2e- = H2，O2 + 4e- + 4H+ = 2H2O D. 在金属表面涂一层油脂，能防止铁铆钉被腐蚀8.一定条件下，碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下：pH2466.5813.514腐蚀快慢较快慢较快主要产物Fe2+Fe3O4Fe2O3FeO2-下列说法不正确的是（ C ）A在pH4溶液中，碳钢主要发生析氢腐蚀B在pH6溶液中，碳钢主要发生吸氧腐蚀C在pH14溶液中，碳钢腐蚀的正极反应为O24H+4e2H2OD在煮沸除氧气后的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会减缓9.（2015房山一模8） 下列装置中，铁不易被腐蚀的是CA B C D10（2015丰台二模）关于下列各装置图的叙述中，不正确的是D A中总反应为Zn + CuSO4 Cu + ZnSO4B中正极反应为2H2O + O2 + 4e 4OHC中负极反应为Zn + 2OH- 2e Zn(OH)2D中向Fe电极区滴入2滴铁氰化钾溶液产生蓝色沉淀11.将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆周中心区(a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈环(b)，如图所示。导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘少。下列说法正确的是BA液滴中的Cl由a区向b区迁移B液滴边缘是正极区，发生的电极反应为：O22H2O4e4OHC液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀，生成的Fe2由a区向b区迁移，与b区的OH形成Fe(OH)2，进一步氧化、脱水形成铁锈D若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加NaCl溶液，则负极发生的电极反应为：Cu2eCu212（2015年海淀期末16）电化学原理在防止金属腐蚀、能量转换、物质合成等方面应用广泛。 图1 图2（1）图1中，为了减缓海水对钢闸门A的腐蚀，材料B可以选择（填字母序号） b 。a.碳棒 b.锌板 c.铜板用电化学原理解释材料B需定期拆换的原因 锌等做原电池的负极，（失电子，Zn -2e- =Zn2+），不断遭受腐蚀，需定期拆换 。（2）图2中，钢闸门C做 阴 极。用氯化钠溶液模拟海水进行实验，D为石墨块，则D上的电极反应式为2Cl- 2e= Cl2，检测该电极反应产物的方法是湿润的淀粉碘化钾试纸放在阳极附近，试纸变蓝，证明生成氯气（取阳极附近溶液滴加淀粉、KI溶液，变蓝）。 图3 图4（3）镁燃料电池在可移动电子设备电源和备用电源等方面应用前景广阔。图3为“镁次氯酸盐”燃料电池原理示意图，电极为镁合金和铂合金。E为该燃料电池的 负 极（填“正”或“负”）。F电极上的电极反应