高中化學 第4章 電化學基礎 第4節(jié) 金屬的電化學腐蝕與防護課件 新人教版選修4.ppt

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成才之路 化學,路漫漫其修遠兮 吾將上下而求索,人教版 選修④,電化學基礎,第四章,第四節(jié) 金屬的電化學腐蝕與防護,第四章,●新知導學,氣體或液體,氧化還原,失去,氧化,接觸的介質(zhì),化學,電化學,干燥,非電解質(zhì),加快,不純,電解質(zhì),原電池,活潑,失去,電解質(zhì)溶液,原電池,鐵,碳,酸性,H2,Fe－2e－===Fe2＋ 2H＋＋2e－===H2↑ Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑,酸性很弱,中性、堿性,4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3,2Fe－4e－===2Fe2＋ 2H2O＋O2＋4e－===4OH－ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2,抗腐蝕的合金——不銹鋼,噴油漆、涂油脂、搪瓷,原電池,正極,負極,電解池,陰,陽,直流,1．純鐵片放入稀硫酸中發(fā)生的是什么腐蝕？ 提示：化學腐蝕。 2．鐵在自然界中發(fā)生的腐蝕主要是哪類腐蝕？ 提示：主要是電化學腐蝕，其中以吸氧腐蝕為主。,●自主探究,3．(1)自行車淋雨后為什么更容易生銹？ (2)為了防銹，淋雨后的自行車應怎樣處理？ 提示：(1)雨水中溶解了大量的硫和氮的氧化物，其酸性較強，金屬器件淋雨后更容易形成原電池而發(fā)生電化學腐蝕。 (2)先用自來水沖洗，再用干抹布擦干。最好的在磨損的地方涂少量潤滑油。 4．電化學防護的實質(zhì)是什么？ 提示：電化學防護的實質(zhì)是把被保護的金屬作原電池的正極或電解池的陰極，不參與電極反應，從而不被氧化。,1．化學腐蝕與電化學腐蝕比較,金屬的化學腐蝕與電化學腐蝕,●教材點撥,提示：只有在金屬活動性順序中位于氫前面的金屬才可能發(fā)生析氫腐蝕，位于氫之后的金屬只能發(fā)生吸氧腐蝕。,2．鋼鐵生銹的過程和特點 鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕都是鐵原子失電子生成Fe2＋。,提示：析氫腐蝕和吸氧腐蝕通常同時存在，但因為酸性較強的環(huán)境不多，所以吸氧腐蝕較為普遍。,(2015銀川高二檢測)如圖裝置中，小試管內(nèi)為紅墨水，具支試管內(nèi)盛有pH＝5的雨水和生鐵片。觀察到開始時導管內(nèi)液面下降，一段時間后導管內(nèi)液面回升，略高于小試管液面。以下有關(guān)解釋合理的是( ),●典例透析,,A．生鐵片中的碳是原電池的陽極，發(fā)生還原反應 B．雨水酸性較強，生鐵片僅發(fā)生析氫腐蝕 C．紅墨水回升時，碳極反應式：O2＋2H2O＋4e－=== 4OH－ D．具支試管中溶液pH逐漸減小,【解析】 生鐵與其中的碳及電解質(zhì)溶液構(gòu)成原電池，負極是鐵，鐵失去電子發(fā)生氧化反應，碳是正極，正極發(fā)生還原反應：開始時，因酸性較強發(fā)生析氫腐蝕，一段時間后導管內(nèi)液面回升且略高于小試管液面，說明具支試管中氣體壓強減小，即此時發(fā)生吸氧腐蝕，反應式是2H2O＋O2＋4e－===4OH－，故溶液的pH增大，A、B、D錯誤；C正確。 【答案】 C,1．銅制品上的鋁質(zhì)鉚釘，在潮濕的空氣中易腐蝕的主要原因可描述為( ) A．形成原電池，鋁作負極 B．形成原電池，銅作負極 C．形成原電池時，電流由鋁流向銅 D．鋁質(zhì)鉚釘發(fā)生了化學腐蝕,●變式訓練,解析：電化學腐蝕與化學腐蝕的本質(zhì)區(qū)別在于是否發(fā)生原電池反應，金屬鋁發(fā)生的是電化學腐蝕，鋁比銅活潑，故金屬鋁是負極；電流的流動方向與電子的流動方向恰好相反，應是由銅流向鋁。 答案：A,1．金屬腐蝕快慢的判斷方法 (1)在同一電解質(zhì)溶液中：電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕化學腐蝕有防護措施的腐蝕。 (2)同一種金屬在不同介質(zhì)中腐蝕由快到慢的順序為：強電解質(zhì)溶液弱電解質(zhì)溶液非電解質(zhì)溶液。,金屬腐蝕快慢的判斷以及金屬的防護,●教材點撥,(3)有無保護措施的：無保護措施的金屬腐蝕有一定保護措施的金屬腐蝕犧牲陽極的陰極金屬的腐蝕有外接電源的陰極金屬腐蝕。 (4)對同一種電解質(zhì)溶液來說，電解質(zhì)溶液濃度越大，腐蝕越快。 提示：對于活動性不同的兩金屬，活動性差別越大，氧化還原反應的速率越快，活潑金屬腐蝕越快；純度越高的金屬，腐蝕速率越慢。,2．金屬腐蝕的防護方法 (1)改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)。 例如：把鉻、鎳等加入普通鋼里制成的不銹鋼，就大大地增加了鋼鐵對各種侵蝕的抵抗力。 (2)在金屬表面覆蓋保護層。 在金屬表面覆蓋致密的保護層，從而使金屬制品跟周圍物質(zhì)隔離開來，這是一種普遍采用的防護方法。 以鋼鐵的防護為例，根據(jù)保護層成分的不同，可分為如下幾種：,①在鋼鐵表面涂礦物性油脂、油漆或覆蓋搪瓷、塑料等物質(zhì)。例如，船身、車廂、水桶等常涂油漆；汽車外殼常噴漆；槍炮、機器常涂礦物性油脂等。 ②用電鍍、熱鍍、噴鍍的方法，在鋼鐵表面鍍上一層不易被腐蝕的金屬，如鋅、錫、鉻、鎳等。例如，常用的白鐵皮就是在薄鋼板的表面熱鍍上一層鋅；自行車鋼圈就是用電鍍的方法鍍上一層既耐腐蝕又耐磨的鉻或鎳。 ③用化學方法使鋼鐵表面生成一層致密而穩(wěn)定的氧化膜。例如，工業(yè)上常借一些溶液的氧化作用，在機器零件、精密儀器、槍炮等鋼鐵制件的表面上形成一層致密的黑色的四氧化三鐵薄膜。,(3)電化學保護法。 ①犧牲陽極的陰極保護法。 將還原性較強的金屬作為保護極與被保護金屬相連構(gòu)成原電池，還原性較強的金屬將作為負極發(fā)生氧化反應而被損耗，被保護金屬作為正極就可以避免被腐蝕。這種保護法犧牲了陽極保護了陰極。 ②外加電流的陰極保護法。 將被保護金屬與外加直流電源的負極相連讓其成為陰極，而將外加直流電源的正極接到惰性電極上，讓其成為陽極。,(2015天津高二檢測)結(jié)合下圖判斷，下列敘述正確的是( ),●典例透析,,A．Ⅰ是驗證犧牲陽極的陰極保護法的實驗裝置 B．Ⅰ和Ⅱ中負極反應式均是Fe－2e－===Fe2＋ C．Ⅰ和Ⅱ中正極反應式均是O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．Ⅰ和Ⅱ中分別加入少量K3Fe(CN)6溶液，均有藍色沉淀,【解析】 金屬的活潑性：ZnFeCu，故Ⅰ中鋅作負極，鐵作正極，電解質(zhì)溶液呈中性，鋅發(fā)生吸氧腐蝕，鐵被保護，負極反應式是Zn－2e－===Zn2＋，屬于犧牲陽極的陰極保護法，A正確；Ⅱ中鐵作負極，電解質(zhì)溶液呈酸性，鐵發(fā)生析氫腐蝕，負極反應式為Fe－2e－===Fe2＋，正極反應式為2H＋＋2e－===H2↑，因為Ⅰ中鐵被保護，溶液中無Fe2＋，故加入少量K3Fe(CN)6溶液，無藍色沉淀產(chǎn)生，B、C、D錯誤。 【答案】 A,【點評】 判斷電化學保護法的類型，應分清其基本原理，看是利用電解原理的外加電流的陰極保護法還是應用原電池原理的犧牲陽極的陰極保護法，兩者不能混淆。,2．如圖，各燒杯中盛有海水，鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序為( ) A．②①③④ B．④③①② C．④②①③ D．③②④①,●變式訓練,,解析：②③④實質(zhì)均為原電池裝置。③中Fe為正極被保護；②④中Fe為負極，均被腐蝕，但相對來說，F(xiàn)e和Cu的金屬活動性的差別比Fe和Sn的大，故Fe－Cu原電池中Fe被腐蝕得快；①中因鐵不純而發(fā)生微電池反應。 答案：C,1．(2015河北邯鄲一模)以下現(xiàn)象與電化學腐蝕無關(guān)的是( ) A．鍍錫鐵器比鍍鋅鐵器表面破損時更易被腐蝕 B．純鐵不容易生銹 C．鑲有相鄰的銀牙和金牙容易引起頭痛 D．輸送氯氣的鋼管易被氯氣腐蝕,解析：A項中鍍錫鐵器表面破損時形成原電池，F(xiàn)e作負極，易被腐蝕；而鍍鋅鐵器表面破損時形成原電池，F(xiàn)e作正極，被保護。B項中純鐵不能形成原電池，所以不容易被腐蝕。C項中相鄰的銀牙和金牙容易形成原電池產(chǎn)生電流，使人頭痛惡心。D項中是鐵和Cl2直接發(fā)生反應，為化學腐蝕，與電化學腐蝕無關(guān)。 答案：D,2．下列表面上鍍有金屬保護層的鐵板，當鍍層損壞使鐵板裸露后，在相同條件下最耐腐蝕的是( ) A．鍍鋅鐵板(白鐵) B．鍍錫鐵板(馬口鐵) C．鍍銀鐵板 D．鍍銅鐵板,答案：A,3．鋼鐵在潮濕的空氣中往往因電化學過程而被腐蝕。下列反應式在鋼鐵的吸氧腐蝕過程中不存在的是( ) A．Fe－2e－===Fe2＋ B．2H2O＋O2＋4e－===4OH－ C．2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2 D．Fe－3e－===Fe3＋ 解析：鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時，負極反應式為Fe－2e－=== Fe2＋，不會生成Fe3＋，正極反應式為2H2O＋O2＋4e－===4OH－，總反應式為2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2，故選D。 答案：D,4．(2015陜西西工大附中)如圖所示，將緊緊纏繞不同金屬的鐵釘放入培養(yǎng)皿中，再加入含有適量酚酞和NaCl的瓊脂熱溶液，冷卻后形成瓊膠(離子在瓊膠內(nèi)可以移動)，下列敘述正確的是( ),,A．a(chǎn)中鐵釘附近呈現(xiàn)紅色 B．b中鐵釘上發(fā)生還原反應 C．a(chǎn)中銅絲上發(fā)生氧化反應 D．b中鋁條附近有氣泡產(chǎn)生 解析：a中鐵比銅活潑，鐵作負極發(fā)生氧化反應，銅作正極，發(fā)生還原反應，電極反應負極：2Fe－4e－===2Fe2＋，正極：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，因此A、C不正確。b中鋁比鐵活潑，鋁作負極，發(fā)生氧化反應，鐵作正極，發(fā)生還原反應，電極反應負極：4Al－12e－===4Al3＋，正極：3O2＋6H2O＋12e－===12OH－，因此B正確，D不正確。 答案：B,5．(2015合肥高二調(diào)研)(1)用鋁質(zhì)飯盒盛放醋酸，一段時間后，飯盒被腐蝕，該種腐蝕屬__________，反應的化學方程式表示為__________；若用鋁質(zhì)飯盒盛放食鹽(含水時)，一段時間后，飯盒被腐蝕，這種腐蝕叫__________，反應原理是(寫電極反應式和總的電極反應方程式)_____________。 (2)分析下圖寫出有關(guān)反應式。,,①鐵棒上：___________________________________， ②碳棒上：____________________________________， ③溶液里：____________________________________。 答案：(1)化學腐蝕 2Al＋6CH3COOH===2Al(CH3COO)3＋3H2↑ 電化學腐蝕 負極：4Al－12e－===4Al3＋ 正極：3O2＋12e－＋6H2O===12OH－ 總反應：4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3,(2)①2Fe－4e－===2Fe2＋ ②O2＋2H2O＋4e－===4OH－ ③2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2、 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3,補牙劑與原電池 常用的補牙劑中有一種汞合金，它含有幾乎等質(zhì)量的汞、銀、錫、銅和鋅。這種補牙劑十分堅固，耐腐蝕，不產(chǎn)生有毒物質(zhì)或可溶性物質(zhì)。但是，用了這種補牙劑的人可能會碰到一個麻煩，當他們享用口香糖或糖果時，如果補過的牙不小心咬到包裝用的鋁箔——??！疼！ 據(jù)牙科醫(yī)生說，兩顆壞牙上的補牙劑接觸時也會產(chǎn)生疼痛。這是為什么呢？,補牙劑汞合金中含有組成大致為Ag2Hg3、Ag3Sn、SnxHg (x＝7～9)的物質(zhì)，它們可能發(fā)生電極反應，如： 3Hg2＋＋4Ag＋6e－===2Ag2Hg3 Sn2＋＋3Ag＋2e－===Ag3Sn 鋁比汞合金中任何一種金屬都活潑，可能發(fā)生的電極反應為： Al===Al3＋＋3e－ 當鋁與這種補牙劑接觸時，唾液充當電解液，鋁電極發(fā)生氧化反應成為負極，補牙劑中的合金發(fā)生還原反應成為正極，形成一個微電池。微電池產(chǎn)生的微電流刺激牙神經(jīng)，就產(chǎn)生了疼痛感。,