湖南省永州市新田县第一中学高中化学 4.4金属的电化学腐蚀与防护学案（答案不全）新人教版选修4

第四章 电化学基础（学案）第四节 金属的腐蚀与防护【导入】阅读下列资料，体会金属的腐蚀的危害【资料】金属腐蚀l 我国作为世界上钢铁产量最多的国家（2020年全国生产钢材约10亿吨，占世界总产量的一半） ，每年被腐蚀的铁占到钢铁年产量的十分之一，因为金属腐蚀而造成的损失占到国内生产总值的2%4%；约合人民币： 亿元（ 2020年我国国内生产总值达63万亿元） 。l 根据各国调查结果，一般说来，金属腐蚀所造成的经济损失大致为该国国民生产总值的4%左右。l 另据国外统计，金属腐蚀的年损失远远超过水灾、火灾、风灾和地震（平均值）损失的总和，在这里还不包括由于腐蚀导致的停工、减产和爆炸等造成的间接损失。l 金属腐蚀的主要害处，不仅在于金属本身的损失，更严重的是金属制品结构损坏所造成的损失比金属本身要大到无法估量。l 腐蚀不仅造成经济损失，也经常对安全构成威胁。l 国内外都曾发生过许多灾难性腐蚀事故，如飞机因某一零部件破裂而坠毁；桥梁因钢梁产生裂缝而塌陷；油管因穿孔或裂缝而漏油，引起着火爆炸；化工厂中储酸槽穿孔泄漏，造成重大环境污染；管道和设备跑、冒、滴、漏，破坏生产环境，有毒气体如Cl2、H2S、HCN等的泄漏，更会危及工作人员和附近居民的生命安全。l 面对这样惊人的数据和金属腐蚀危害事实，大家有没有想过，铁怎么会被腐蚀？怎样防腐？【课堂探究】一、金属的电化学腐蚀1、金属的腐蚀是金属与周围的气体或者液体物质发生 而引起损耗的现象。一般可分为 腐蚀和 腐蚀。化学腐蚀：金属与接触到的干燥气体（如 、 、 等）或非电解质液体（如 ）等直接发生化学反应而引起的腐蚀。如：钢管被原油中的 腐蚀，温度越高，化学腐蚀越 。电化学腐蚀：不纯的金属跟电解质溶液接触时。会发生 反应， 的金属失去电子而被 。如 在潮湿的空气中生锈。两种腐蚀往往 发生，但 腐蚀更普遍，速度更快，危害更严重。2、 化学腐蚀与电化学腐蚀的共同点和不同点：电化腐蚀化学腐蚀条件不纯金属或合金与 接触与 直接接触有无电流产生本质较活泼的金属被氧化金属被氧化3、电化学腐蚀 (以钢铁为例)（1）析氢腐蚀 (酸性较强的溶液) 负极: 正极: 总方程式： （2） 吸氧腐蚀 (中性或弱酸性溶液) 负极: 正极: 总方程式： Fe(OH)2继续与空气中的氧气作用： 铁锈的主要成分是 ， 阻止钢铁继续腐蚀。（能、不能）4、影响金属腐蚀快慢的因素 本性：（1）金属的活动性：金属越 ，越容易被腐蚀（2）纯度：纯的金属比不纯金属 腐蚀，如纯铁比钢 腐蚀。（难、易）电化学腐蚀：两电极活动性差别越大，氧化还原反应速率越 ，活泼金属被腐蚀得越快。 （3）氧化膜：如果金属被氧化形成致密的氧化膜，那么会保护内层金属，如 、 如果金属被氧化形成疏松的氧化膜，那么不会保护内层金属，如 外因： 介质：环境（腐蚀性气体，电解质溶液）二、金属的防护1、覆盖保护膜（涂 ， ， 等）2、改变金属的内部结构（钢 ，在钢中加入镍和铬）3、电化学保护 牺牲阳极阴极保护法（较活泼金属作 极，钢铁作 极被保护）外加电流阴极保护法（外加电流，使钢铁被迫成为 极受保护）练习:如图所示,试管中的铁钉如果在酸性溶液或在食盐溶液中的腐蚀的现象有何不同?【问题讨论】1、钢铁及其制品通常为含碳的铁合金，它们在什么条件下易生锈？ 2、钢铁及其制品通常为含碳的铁合金，若在潮湿的环境里或湿度较大的环境里长期放置，常易生锈变红，原因是什么？【交流与讨论】铁生锈除了必须有空气及水的参与外，还受其他一些因素的影响。请解释下列有关铁生锈现象的原因。1.相对于在内河行驶的轮船来说，海轮更容易被腐蚀。2. 1910年遗留在南极的食品罐头盒，其表面至今很少有铁锈出现。3.用于连接铜板的铁螺丝容易生锈。4.当化工厂派出的废气为酸性气体时,工厂附近的铁制品容易生锈。【过关练习】1、下列有关纯铁的描述正确的是（ ）A熔点比生铁的低B与相同浓度的盐酸反应生成氢气的速率比生铁的快C在潮湿空气中比生铁容易被腐蚀D在冷的浓硫酸中可钝化2、下列叙述中正确的是（ ） 锌跟稀硫酸制取氢气，加入少量硫酸铜溶液能加快反应速率 镀层破坏后，白铁（镀锌的铁）比马口铁（镀锡的铁）更易腐蚀 钢铁表面常易锈蚀生成 Fe2O3 H2O A. 都正确 B. C. D. 3、下列事实不能用电化学原理解释的是（ ） A.常温条件下，在空气中铝不容易被腐蚀B.镀锌铁片比镀锡铁片更耐腐蚀C.用锌与硫酸制氢气时，往硫酸中滴少量硫酸铜D.远洋海轮的尾部装上一定数量的锌板4、X、Y、Z、M代表四种金属，金属X和Z用导线连接放入稀硫酸中时，X溶解，Z极上有氢气放出；若电解Y2+离子和Z2+离子共存的溶液时，Y先析出；又知M2+离子的氧化性强于Y2+离子。则这四种金属的活动性由强到弱的顺序为（ ） A.XZYM B.XYZM C.MZXY D.XZMY5、钢铁在锈蚀过程中，下列5种变化可能发生的是（ ） Fe由+2价转化为+3价 O2被还原 产生H2 Fe(OH)3失水形成Fe2O3 H2O 杂质碳被氧化除去A. B. C. D. 【我敢挑战】如图所示的装置，在盛水的烧杯中，铁圈和银圈的连接处吊着