人教版金属材料

目标导航预习导引目标导航预习导引一二一、金属的腐蚀1.金属腐蚀的本质是金属失电子被氧化,主要包括化学腐蚀和电化学腐蚀。金属材料与其表面接触的一些物质直接发生化学反应而引起的腐蚀叫化学腐蚀。2.电化学腐蚀是指不同金属或不纯金属与电解质溶液接触,因发生原电池反应,比较活泼的金属失电子而被氧化;钢铁腐蚀通常分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀。3.钢铁吸氧腐蚀的负极反应为Fe-2e-Fe2+,正极反应为

O2(g)+H2O(l)+2e-2OH-(aq);析氢腐蚀的负极反应为Fe-2e-Fe2+,正极反应为2H+(aq)+2e-H2(g);绝大多数金属腐蚀属于电化学腐蚀。目标导航预习导引一二预习交流1金属的化学腐蚀与电化学腐蚀有什么不同?请列表比较。提示:化学腐蚀与电化学腐蚀的比较:目标导航一二预习导引二、金属腐蚀的防止和利用1.金属的防护主要是从金属、与金属接触的物质及两者相互反应的条件等方面来考虑的,将金属制品与周围物质隔离开是一种普遍采用的防护方法,例如发蓝、钝化,另外采用离子注入、表面渗镀等方式也可以形成钝化膜。2.电镀是应用电解原理在金属表面镀上一层其他金属或合金的过程,其目的是增强金属的抗腐蚀力,增加美观和表面强度;镀层金属通常是一些在空气或溶液里不易发生化学变化的金属或合金;电镀时,把待镀金属制品作阴极,把镀层金属作阳极,用含有镀层金属离子的溶液作电镀液。3.防止金属腐蚀的方法还有很多,如可以根据不同的设计条件选用不同的金属或非金属材料;控制和改善环境气体、液体介质;还可以采用牺牲阳极法和外加电流法等;金属腐蚀会带来危害和损失,但也可以被利用进行材料加工,如化学蚀刻。目标导航一二预习导引预习交流2(1)在铁皮上镀上一层锌的目的是什么?快餐杯表面有一层搪瓷,起什么作用?提示:镀锌的目的主要是将锌覆盖在铁的表面,隔离空气等物质防止铁的腐蚀。快餐杯表面的搪瓷起到保护铁、防止铁生锈的作用。(2)为什么工业生产的镁、铝不需要加覆盖层保护?提示:由于镁、铝两种活泼金属容易被氧化,其表面形成一层致密的氧化物保护膜,这层氧化膜起到了阻止氧气继续氧化金属的作用,故镁、铝不需要覆盖其他保护层。问题导学当堂检测一二一、金属的腐蚀活动与探究1.钢铁的吸氧腐蚀实验探究实验步骤:将经过酸洗除锈的铁钉,用饱和食盐水浸泡一下,放入如图所示的仪器中,几分钟后,观察导管中水柱的变化。通过以上实验,你观察到有什么现象?原因是什么?问题导学当堂检测一二答案:实验现象:导管水柱上升,铁钉表面有铁锈生成。实验分析:装置中Fe、C、饱和食盐水一起构成了原电池,Fe作负极,碳作正极,由于NaCl溶液呈中性,故电极反应如下:Fe2O3·xH2O是铁锈的主要成分。问题导学当堂检测一二2.金属的腐蚀分为几种类型?其本质相同吗?答案:金属的腐蚀分为两种类型:化学腐蚀和电化学腐蚀,其本质相同,都是金属失去电子被氧化。问题导学当堂检测一二3.金属的电化学腐蚀更为普遍,试分析钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀的条件和电极反应情况。问题导学当堂检测一二迁移与应用例1下列有关金属腐蚀的说法中正确的是(

)①金属的腐蚀全部是氧化还原反应②金属的腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀,只有电化学腐蚀才是氧化还原反应③因为二氧化碳普遍存在,所以钢铁的电化学腐蚀以析氢腐蚀为主④无论是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀,总是金属被氧化A.①③

B.②③C.①④ D.①③④思路点拨:金属腐蚀的本质是金属失去电子被氧化。解析:电化学腐蚀是一个有电子转移的过程,因此一定是一个氧化还原反应,①是对的;无论化学腐蚀还是电化学腐蚀都是金属失去电子被氧化,②是错的;二氧化碳在空气中的浓度很低,形成的溶液酸性非常弱,故金属腐蚀以吸氧腐蚀为主,③错;④对。答案:C问题导学当堂检测一二迁移训练1为研究金属腐蚀的条件和速率,某课外小组用金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在如下图所示的三个装置中,再放置于U形玻璃钟罩里保存相同的时间,下列对实验结束时现象的描述不正确的是(

)A.装置甲左侧的液面一定会下降B.装置甲左侧液面比装置乙的低C.装置乙中的铁钉腐蚀最严重D.装置丙中的铁钉几乎没被腐蚀问题导学当堂检测一二解析:发生电化学腐蚀需符合原电池形成的三个条件,故水和空气两者均不可缺,乙中具备腐蚀条件,形成原电池,腐蚀最快;丙中缺水,腐蚀最慢。电化学腐蚀在不同条件下腐蚀情况不同,在酸性较强的条件下通常发生析氢腐蚀,在酸性较弱或中性环境中发生吸氧腐蚀。析氢腐蚀时,正极发生反应2H++2e-H2↑,使左侧液面下降;乙中用铜丝固定,形成原电池,反应进行得快,相同时间内生成氢气多,装置乙左侧液面比装置甲的低。答案:B(1)当钢铁的表面水膜呈中性或弱酸性时发生吸氧腐蚀,当水膜呈较强酸性时发生析氢腐蚀。(2)钢铁的腐蚀主要是吸氧腐蚀。(3)不管哪种腐蚀,被腐蚀的金属始终作原电池的负极,发生氧化反应被损耗。问题导学当堂检测一二二、金属的防护活动与探究如图所示连接好装置,接通直流电源几分钟后,观察镀件表面发生的变化,分别写出该过程中阳极和阴极发生的反应。答案:观察到镀件上镀上一层铜。问题导学当堂检测一二迁移与应用例2下列材料保护的措施中不正确的是(

)A.将搪瓷快餐杯脱瓷的部位用醇酸油漆涂严实,防止杯子被腐蚀B.将自行车的铁链条涂上植物油,防止链条被腐蚀C.将埋在地下的铁水管缠上废铜丝,防止水管被腐蚀D.将待埋在地下的木头桩先用火将表面烧焦,防止木材腐烂思路点拨:金属腐蚀的本质在于金属因与接触的其他物质在一定条件下发生氧化还原反应而受到损害,因此,金属的防护主要是从金属、与金属接触的物质及两者相互反应的条件等方面考虑,如正确选材、阴极保护、阳极保护、制成合金及调整介质环境、金属镀层、涂层、加入缓蚀剂等。另外,防腐措施的选择需要结合具体情况。问题导学当堂检测一二解析:铁和铜在电解质溶液里构成原电池,铁为负极,铜为正极,加快铁的腐蚀。木材烧焦的部分主要是木炭,木炭的化学性质比较稳定,不易腐烂。答案:C问题导学当堂检测一二迁移训练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Fe-3e-Fe3+解析:钢管与电源正极连接,作电解池的阳极,被氧化而腐蚀,A项错;铁在冷浓硝酸中表面生成一层致密的氧化物保护膜,从而保护内部不被腐蚀,B项正确;钢管与铜管堆放一起时,构成原电池,钢管作负极而易被腐蚀,C项错;钢铁发生析氢腐蚀时,负极反应:Fe-2e-Fe2+,D项错。答案:B问题导学当堂检测一二(1)常用来防止金属腐蚀的方法有:涂层(表面涂矿物性油脂、油漆、覆盖搪瓷)、电镀、喷镀(白铁皮、马口铁)、表面钝化(枪炮表面致密的Fe3O4保护膜)、合金(不锈钢——铁铬合金)、电化学防护等。(2)金属电化学防护。①原理:让被保护金属成为正极(阴极),则该金属就不会被腐蚀。②分类:a.牺牲阳极的阴极保护法。将还原性较强的金属作为保护极与被保护金属相连构成原电池,还原性较强的金属将作为负极发生氧化反应而被损耗,被保护金属作为正极就可以避免被腐蚀,这种保护法牺牲了阳极保护了阴极。问题导学当堂检测一二b.外加电流的阴极保护法。将被保护金属与外加直流电源的负极相连让其成为阴极,而将外加直流电源的正极接到惰性电极上,让其成为阳极。问题导学当堂检测123451.下列说法正确的是(

)A.影响金属腐蚀速率的因素主要是金属本身的性质B.一般情况下,温度越低,金属腐蚀越明显C.金属发生电化学腐蚀时没有化学腐蚀发生D.健身器材上面刷油漆并不能防锈解析:一般来说,金属的化学腐蚀和电化学腐蚀同时发生,金属腐蚀的速率主要由金属本身的性质决定。答案:A问题导学当堂检测123452.下列防腐措施中,利用原电池反应使主要金属制品得到保护的是(

)A.用氧化剂使金属表面生成致密稳定的氧化物保护膜B.在金属中加入一些铬或镍制成金属合金C.在地下原油管道上连接一块镁D.金属表面喷漆解析:D项是在金属表面覆盖保护层,B项是改变金属的内部组织结构,A项是将金属氧化使表面生成氧化膜;A、B、D均不能形成原电池,故只有C项正确。答案:C问题导学当堂检测123453.下列金属的防护方法不正确的是(

)A.对健身器材涂油漆以防止生锈B.对某些工具的“机械转动部位”选用刷油漆的方法来防锈C.用牺牲锌块的方法来保护船体D.自行车的钢圈上镀上一层Cr防锈解析:“机械转动部位”应涂油质防锈,油质既能防水又能防止气体对金属的腐蚀,还能使转动部位灵活。答案:B问题导学当堂检测123454.下列事实不能用电化学原理解释的是(

)A.铝片不需要特殊的保护方法B.炒过菜的铁锅未清洗易生锈C.轮船水线以下的船壳上镶有一定数量的锌D.镀锌铁比镀锡铁耐腐蚀解析:铝在表面能生成一层氧化铝保护膜,与电化学知识无关。炒过菜的铁锅未清洗易生锈,是因为铁和内部的石墨与未清洗的菜汁形成了原电池,铁被腐蚀而生锈。轮船水线以下的船壳上镶有一定数量的锌,是因为形成了原电池后,锌比铁活泼,作负极被腐蚀,船体被保护。镀锌铁比镀锡铁耐腐蚀,是因为镀锌铁与潮湿的空气形成了原电池后,锌比铁活泼,锌被腐蚀,铁被保护。镀锡铁与潮湿的空气形成了原电池后,铁比锡活泼,铁作负极被腐蚀。答案:A问题导学当堂检测123455