2018-2019年高中化學 第四章 電化學基礎 4.4 金屬的電化學腐蝕與防護學案設計 新人教版選修4.docx

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第四節(jié)　金屬的電化學腐蝕與防護 學習目標 1.了解金屬腐蝕的危害及金屬腐蝕的本質(zhì)原因。 2.了解金屬腐蝕的種類,及金屬發(fā)生電化學腐蝕的電極反應式的書寫。 3.掌握金屬防護的方法。 學習過程 一、金屬的電化學腐蝕 (一)金屬腐蝕 1.定義:金屬與周圍的氣體或者液體物質(zhì)發(fā)生　　　　而引起損耗的現(xiàn)象。 2.本質(zhì):M-ne-Mn+(氧化反應)。 3.類型:一般可分為　　　　腐蝕和　　　　腐蝕。 (二)化學腐蝕 1.定義:金屬與接觸到的干燥氣體(如　　　　、　　　　、　　　　等)或非電解質(zhì)液體(如石油)等直接發(fā)生化學反應而引起的腐蝕。 2.影響因素:溫度越高,化學腐蝕的速度越　　　　。 (三)電化學腐蝕 1.定義:不純的金屬跟電解質(zhì)溶液接觸時,會發(fā)生　　　　反應,　　　　的金屬失去電子而被　　　　的腐蝕。如　　　　在潮濕的空氣中生銹。 2.鋼鐵的電化學腐蝕: (1)吸氧腐蝕:中性或酸性很弱條件下易發(fā)生。 Ⅰ 負極:2Fe-4e-2Fe2+ 正極:O2+2H2O+4e-4OH- 總反應:2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2 進一步反應:4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3 　　　　2Fe(OH)3Fe2O3xH2O+(3-x)H2O (2)析氫腐蝕:在酸性環(huán)境中易發(fā)生。 Ⅱ 負極:Fe-2e-Fe2+ 正極:2H++2e-H2↑ 總反應:Fe+2H+Fe2++H2↑ (3)析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較: 析氫腐蝕 吸氧腐蝕 條件 水膜　　　 水膜　　　 電極反應 負極(Fe極) 正極(C極) 總反應 聯(lián)系 　　(四)化學腐蝕與電化學腐蝕的比較 電化學腐蝕 化學腐蝕 條件 不純金屬與　　　　接觸 金屬與　　　　直接接觸 有無電流 　　　　產(chǎn)生 　　　　產(chǎn)生 本質(zhì) 　　　　被氧化 　　　　被氧化 聯(lián)系 兩種腐蝕往往　　　　發(fā)生,但　　　　腐蝕更普遍,速度也快得多,危害更嚴重 　　二、金屬的電化學防護 (一)防護方法 1.犧牲陽極的陰極保護法 (1)原理:原電池原理。 原電池的負極(陽極)的金屬被腐蝕;原電池的正極(陰極)的金屬被保護。 (2)裝置示意圖: 【科學探究】實驗驗證犧牲陽極的陰極保護法。 實驗操作 實驗現(xiàn)象 電流計指針　　　　,鐵電極上　　　　,但鐵極附近　　　　 實驗結(jié)論 (1)Zn、Fe和經(jīng)過酸化的NaCl溶液構(gòu)成　　　　　　　　; (2)電極反應:負極:　　　　　　;正極:　　　　　　; (3)該裝置中鐵　　　 　　2.外加電流陰極保護法 (1)原理:電解池原理。 (2)裝置示意圖: 3.改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)(如鋼制成不銹鋼)。 4.覆蓋保護膜(涂油漆、電鍍、鈍化等)。 (二)金屬被保護的效果比較 外加電流的陰極保護法>犧牲陽極的陰極保護法>一般保護 三、影響金屬腐蝕快慢比較 1.金屬作原電池正極、電解池陰極時受到保護; 2.在同一電解質(zhì)溶液中,金屬腐蝕的快慢規(guī)律如下: 電解原理引起的腐蝕>原電池原理引起的腐蝕>化學腐蝕>犧牲陽極的陰極保護法>外加電流的陰極保護法 隨堂檢測 1.下列有關純鐵的描述正確的是(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A.熔點比生鐵的低 B.與相同濃度的鹽酸反應生成氫氣的速率比生鐵的大 C.在潮濕空氣中比生鐵容易被腐蝕 D.在冷的濃硫酸中可鈍化 2.下列敘述中正確的是(　　) ①鋅與稀硫酸反應制取氫氣,加入少量硫酸銅溶液能加快反應　②鍍層破壞后,白鐵(鍍鋅的鐵)比馬口鐵(鍍錫的鐵)更易腐蝕?、垆撹F表面常易銹蝕生成Fe2O3xH2O A.都正確 B.①③ C.① D.②③ 3.下列事實不能用電化學原理解釋的是(　　) A.常溫條件下,在空氣中鋁不容易被腐蝕 B.鍍層破損后,鍍鋅鐵片比鍍錫鐵片更耐腐蝕 C.用鋅與硫酸反應制氫氣時,往硫酸中滴少量硫酸銅 D.遠洋海輪的尾部裝上一定數(shù)量的鋅板 4.X、Y、Z、M代表四種金屬,金屬X和Y用導線連接放入稀硫酸中,X溶解,Z上有氫氣放出;若電解Y2+離子和Z2+離子共存的溶液時,Y先析出;又知M2+離子的氧化性強于Y2+離子。則這四種金屬的活動性由強到弱的順序為(　　) A.X>Z>Y>M B.X>Y>Z>M C.M>Z>X>Y D.X>Z>M>Y 5.鋼鐵在銹蝕過程中,下列5種變化可能發(fā)生的是(　　) ①Fe由+2價轉(zhuǎn)化為+3價　②O2被還原?、郛a(chǎn)生H2　④Fe(OH)3失水形成Fe2O3xH2O?、蓦s質(zhì)碳被氧化除去 A.①② B.③④ C.①②③④ D.①②③④⑤ 6.如圖所示的裝置,在盛水的燒杯中,鐵圈和銀圈的連接處吊著一根絕緣的細絲,使之平衡。小心地向燒杯中央滴入CuSO4溶液。 (1)片刻后可看到懸吊的金屬圈　　　　(填序號)。 A.鐵圈和銀圈左右搖擺不定 B.保持平衡狀態(tài)不變 C.鐵圈向下傾斜 D.銀圈向下傾斜 (2)產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因是　　　　　　　　　　。 參考答案 學習過程 一、 (一)1.氧化還原反應 3.電化學　化學 (二)1.O2、Cl2、SO2 2.快 (三)1.原電池　比較活潑　氧化　鋼鐵 2.(3) 析氫腐蝕 吸氧腐蝕 條件 呈酸性 酸性很弱或呈中性 電極反應 負極(Fe極) Fe-2e-Fe2+ 2Fe-4e-2Fe2+ 正極(C極) 2H++2e-H2↑ 2H2O+O2+4e-4OH- 總反應 Fe+2H+Fe2++H2↑ 2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2 聯(lián)系 鋼鐵的電化學腐蝕以吸氧腐蝕為主,若所處環(huán)境顯酸性時,則發(fā)生析氫腐蝕 　　(四) 電化學腐蝕 化學腐蝕 條件 不純金屬與電解質(zhì)溶液接觸 金屬與反應物質(zhì)直接接觸 有無電流 有微弱電流產(chǎn)生 無電流產(chǎn)生 本質(zhì) 較活潑的金屬被氧化 金屬被氧化 聯(lián)系 兩種腐蝕往往同時發(fā)生,但電化學腐蝕更普遍,速度也快得多,危害更嚴重 　　二、 【科學探究】 實驗現(xiàn)象 電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),鐵電極上有氣泡產(chǎn)生,但鐵極附近無藍色沉淀產(chǎn)生 實驗結(jié)論 (1)Zn、Fe和經(jīng)過酸化的NaCl溶液構(gòu)成原電池; (2)電極反應:負極:Zn-2e-Zn2+,正極:2H++2e-H2↑; (3)該裝置中鐵未被腐蝕 隨堂檢測 1.D　2.B　3.A　4.A　5.C 6.(1)D　(2)鐵圈、銀圈和硫酸銅溶液形成原電池,在正極銀圈上有銅生成,質(zhì)量增大,負極鐵圈有損耗,質(zhì)量減少