2019-2020學(xué)年高中化學(xué) 第4章 第4節(jié) 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)課件 新人教版選修4.ppt

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第四節(jié)金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù) 知識鋪墊 新知預(yù)習(xí) 自主預(yù)測 1 原電池中 較活潑的金屬失去電子 發(fā)生氧化反應(yīng) 而使金屬被氧化 如Zn Cu和稀硫酸構(gòu)成的原電池中 被氧化的金屬為Zn 被保護(hù)的金屬為Cu 2 電解池中 若陽極不是惰性電極 則陽極金屬失去電子 發(fā)生氧化反應(yīng) 引起陽極金屬不斷損耗 而陰極金屬受到保護(hù) 如圖所示 被氧化的金屬為Cu 被保護(hù)的金屬為Fe 知識鋪墊 新知預(yù)習(xí) 自主預(yù)測 一 金屬的腐蝕1 定義金屬或合金與周圍接觸到的氣體或液體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而腐蝕損耗的過程 2 本質(zhì)金屬原子失去電子變?yōu)殛栯x子 金屬發(fā)生氧化反應(yīng) 3 分類 1 化學(xué)腐蝕 金屬跟接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕 2 電化學(xué)腐蝕 不純的金屬跟電解質(zhì)溶液接觸時(shí) 會發(fā)生原電池反應(yīng) 比較活潑的金屬失電子而被氧化 知識鋪墊 新知預(yù)習(xí) 自主預(yù)測 4 鋼鐵的電化學(xué)腐蝕 1 鋼鐵的電化學(xué)腐蝕的分類 知識鋪墊 新知預(yù)習(xí) 自主預(yù)測 2 鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較 知識鋪墊 新知預(yù)習(xí) 自主預(yù)測 二 金屬的防護(hù)1 金屬的電化學(xué)防護(hù) 1 犧牲陽極的陰極保護(hù)法 應(yīng)用原電池原理 讓被保護(hù)金屬作正極 另找一種活潑性較強(qiáng)的金屬作負(fù)極 如圖所示 知識鋪墊 新知預(yù)習(xí) 自主預(yù)測 2 外加電流的陰極保護(hù)法 利用電解原理 把被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備作為陰極 用惰性電極作為輔助陽極 在電解質(zhì)溶液里 接外加直流電源 如圖所示 知識鋪墊 新知預(yù)習(xí) 自主預(yù)測 2 改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)制成防腐合金 如不銹鋼 3 加保護(hù)層如在金屬表面噴油漆 涂油脂 電鍍 噴鍍或使表面鈍化等 知識鋪墊 新知預(yù)習(xí) 自主預(yù)測 1 用 短線 將下列金屬的防護(hù)方法與對應(yīng)的實(shí)際操作連線 1 加保護(hù)層A 鋼閘門與直流電源負(fù)極相連 2 犧牲陽極陰極保護(hù)法B 電線外面包塑料法 3 外加電流的陰極保護(hù)法C 普通鋼制鎳鉻鋼 4 改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)D 輪船外殼裝上鋅塊答案 1 B 2 D 3 A 4 C2 下列關(guān)于金屬腐蝕的說法中正確的是 A 金屬在潮濕空氣中被腐蝕的實(shí)質(zhì)是M nH2O M OH n H2 B 金屬化學(xué)腐蝕的實(shí)質(zhì)是M ne Mn 電子直接轉(zhuǎn)移給氧化劑C 金屬的電化學(xué)腐蝕必須在酸性條件下進(jìn)行D 在潮濕的環(huán)境中 金屬的電化學(xué)腐蝕一定是析氫腐蝕答案B 探究一 探究二 化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的比較問題探究1 與銅質(zhì)水龍頭連接處的鋼質(zhì)水管易生銹 為什么 答案鐵與銅及空氣中的水蒸氣構(gòu)成原電池 造成電化學(xué)腐蝕 腐蝕速率加快 鐵作負(fù)極 易失電子 所以易生銹 2 你認(rèn)為在硫酸廠附近的金屬發(fā)生的主要是哪一類腐蝕 答案析氫腐蝕 硫酸廠附近空氣中的二氧化硫的含量較高 導(dǎo)致金屬接觸到的溶液酸性較強(qiáng) 所以易發(fā)生析氫腐蝕 探究一 探究二 知識歸納化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的區(qū)別與聯(lián)系 探究一 探究二 探究一 探究二 典例剖析 典例1 下列有關(guān)金屬腐蝕的說法中正確的是 A 金屬腐蝕只有不純金屬與接觸到的電解質(zhì)溶液進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而損耗的過程B 電化學(xué)腐蝕指在外加電流的作用下不純金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而損耗的過程C 鋼鐵腐蝕最普遍的是吸氧腐蝕 負(fù)極吸收氧氣 產(chǎn)物最終轉(zhuǎn)化為鐵銹D 金屬的電化學(xué)腐蝕和化學(xué)腐蝕本質(zhì)相同 但電化學(xué)腐蝕伴有電流產(chǎn)生 探究一 探究二 解析金屬腐蝕的本質(zhì) 主要是金屬原子失電子被氧化 腐蝕的內(nèi)因是金屬的化學(xué)性質(zhì)比較活潑 外因是金屬與空氣 水和其他腐蝕性的物質(zhì)接觸 腐蝕主要包括化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕 所以A錯(cuò)誤 電化學(xué)腐蝕指不純金屬發(fā)生原電池反應(yīng)而損耗的過程 不需要外加電流 所以B錯(cuò)誤 鋼鐵腐蝕最普遍的是吸氧腐蝕 正極吸收氧氣 所以C錯(cuò)誤 只有選項(xiàng)D正確 答案D 探究一 探究二 金屬腐蝕類型的判斷方法 1 根據(jù)是否發(fā)生原電池反應(yīng)來判斷 發(fā)生原電池反應(yīng)引起的金屬腐蝕 屬于電化學(xué)腐蝕 否則屬于化學(xué)腐蝕 2 根據(jù)金屬的活動性及電解質(zhì)溶液的酸性強(qiáng)弱判斷 位于金屬活動性順序中氫前面的金屬 在酸性較強(qiáng)的電解質(zhì)溶液中發(fā)生析氫腐蝕 在中性或酸性較弱的電解質(zhì)溶液中發(fā)生吸氧腐蝕 位于金屬活動性順序氫后面的金屬只可能發(fā)生吸氧腐蝕 探究一 探究二 變式訓(xùn)練1如圖裝置中 U形管內(nèi)為紅墨水 a b試管內(nèi)分別盛有食鹽水和氯化銨溶液 各加入生鐵塊 放置一段時(shí)間 下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是 A 生鐵塊中的碳是原電池的正極B 紅墨水柱兩邊的液面變?yōu)樽蟮陀腋逤 兩試管中相同的電極反應(yīng)式是Fe 2e Fe2 D a試管中發(fā)生了吸氧腐蝕 b試管中發(fā)生了析氫腐蝕解析a為中性環(huán)境 發(fā)生吸氧腐蝕 氧氣被消耗 氣體壓強(qiáng)減小 b中酸性較強(qiáng) 發(fā)生析氫腐蝕 有氫氣放出 氣體壓強(qiáng)增大 所以紅墨水柱兩邊的液面變?yōu)樽蟾哂业?選項(xiàng)B不正確 答案B 探究一 探究二 金屬腐蝕快慢的判斷及金屬的防護(hù)問題探究1 鍍鋅鐵和鍍錫鐵均是在鐵片表面覆蓋了保護(hù)層 當(dāng)保護(hù)層損壞時(shí) 哪類鐵腐蝕速率較快 答案鍍錫鐵 2 在同一電解質(zhì)溶液中 對于電解原理引起的腐蝕 金屬作電解池的陽極 原電池原理引起的腐蝕 金屬作原電池的負(fù)極 化學(xué)腐蝕 有防護(hù)措施的腐蝕 這些腐蝕由快到慢的順序是怎樣的 答案在同一電解質(zhì)溶液中 電解原理引起的腐蝕 金屬作電解池的陽極 原電池原理引起的腐蝕 金屬作原電池的負(fù)極 化學(xué)腐蝕 有防護(hù)措施的腐蝕 探究一 探究二 知識歸納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(xué)腐蝕 有防護(hù)措施的腐蝕 2 同一種金屬在不同電解質(zhì)溶液中腐蝕由快到慢的順序?yàn)?其他條件相同 強(qiáng)電解質(zhì)溶液 弱電解質(zhì)溶液 非電解質(zhì)溶液 3 無保護(hù)措施的金屬腐蝕 有一定保護(hù)措施的金屬腐蝕 原電池正極金屬的腐蝕 電解池陰極金屬腐蝕 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 探究一 探究二 2 金屬的防護(hù)措施 探究一 探究二 3 犧牲陽極的陰極保護(hù)法與外加電流的陰極保護(hù)法的比較 探究一 探究二 典例剖析 典例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?yàn)?A B C D 解析 實(shí)質(zhì)均為原電池裝置 中Fe為正極被保護(hù) 中Fe為負(fù)極 均被腐蝕 但相對來說 Fe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 中發(fā)生化學(xué)腐蝕 答案C 探究一 探究二 不同條件下金屬腐蝕快慢的判斷 1 各種腐蝕的程度由大到小依次排列為 電解原理引起的腐蝕 即電解池的陽極 原電池原理引起的腐蝕 即原電池的負(fù)極 化學(xué)腐蝕 有防護(hù)措施的腐蝕 即電解池的陰極 原電池的正極及加有鍍層的金屬等 2 活動性不同的兩金屬 其活動性越強(qiáng) 腐蝕得越快 3 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 4 對同一種金屬來說 腐蝕快慢的規(guī)律如下 強(qiáng)電解質(zhì)溶液 弱電解質(zhì)溶液 非電解質(zhì)溶液 探究一 探究二 典例3 鋼鐵很容易生銹而被腐蝕 每年因腐蝕而損失的鋼材占世界鋼鐵年產(chǎn)量的四分之一 1 鋼鐵腐蝕主要是吸氧腐蝕 該腐蝕過程中的電極反應(yīng)式為 2 為了降低某水庫鐵閘門被腐蝕的速率 可以采用圖甲所示的方案 其中焊接在鐵閘門上的固體材料R可以采用 填寫字母序號 該防護(hù)方法屬于法 A 銅B 鈉C 鋅D 石墨 3 圖乙所示的方案也可以降低鐵閘門的腐蝕速率 其中鐵閘門應(yīng)該連接在直流電源的極 該防護(hù)方法稱為 探究一 探究二 解析 1 發(fā)生吸氧腐蝕時(shí) 負(fù)極上Fe失電子 正極上O2得到電子 2 鐵閘門上連接一塊比鐵活潑的金屬如鋅 則鋅會失去電子而溶解 Fe被保護(hù) 屬于犧牲陽極的陰極保護(hù)法 Na會與水反應(yīng)生成NaOH 達(dá)不到保護(hù)鐵閘門的目的 3 屬于外加電流的陰極保護(hù)法 需把被保護(hù)的鐵閘門連接在電源的負(fù)極 答案 1 負(fù)極 2Fe 4e 2Fe2 正極 O2 2H2O 4e 4OH 2 C犧牲陽極的陰極保護(hù) 3 負(fù)外加電流的陰極保護(hù)法 探究一 探究二 1 判斷電化學(xué)保護(hù)法的類型 應(yīng)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(hù)法還是應(yīng)用原電池原理的犧牲陽極的陰極保護(hù)法 兩者不能混淆 2 無論是吸氧腐蝕還是析氫腐蝕 作為負(fù)極的鐵都不斷地被氧化 金屬腐蝕主要是電化學(xué)腐蝕 3 由于通常情況下 金屬表面不會遇到酸性較強(qiáng)的溶液 所以金屬腐蝕的主要形式是電化學(xué)腐蝕中的吸氧腐蝕 而且析氫腐蝕最終也會被吸氧腐蝕代替 金屬活動性順序中位于氫前和氫后的金屬都能發(fā)生吸氧腐蝕 但只有在氫前的金屬才會發(fā)生析氫腐蝕 探究一 探究二 變式訓(xùn)練2下列有關(guān)金屬腐蝕與防護(hù)的說法不正確的是 A 純銀器的表面在空氣中因化學(xué)腐蝕漸漸變暗B 當(dāng)鍍錫鐵制品的鍍層破損時(shí) 鍍層不能對鐵制品起保護(hù)作用C 在海輪外殼連接鋅塊保護(hù)外殼不受腐蝕是采用了犧牲陽極的陰極保護(hù)法D 可將地下輸油鋼管與外加直流電源的正極相連以保護(hù)它不受腐蝕解析純銀器的表面在空氣中易生成硫化物失去光澤 屬于化學(xué)腐蝕 A項(xiàng)正確 當(dāng)鍍錫鐵制品鍍層破損后 由于鐵比錫活潑 形成原電池時(shí) 鐵作原電池的負(fù)極 加快鐵的腐蝕 B項(xiàng)正確 鋅比鐵活潑 當(dāng)在海輪外殼上連接鋅塊后 鋅失電子而海輪外殼被保護(hù) 此法為犧牲陽極的陰極保護(hù)法 C項(xiàng)正確 要采用電解原理保護(hù)金屬 應(yīng)將金屬與直流電源的負(fù)極相連 即作電解池的陰極 D項(xiàng)錯(cuò)誤 答案D 1 2 3 4 5 6 1 下列關(guān)于電化學(xué)腐蝕和化學(xué)腐蝕的說法正確的是 A 電化學(xué)腐蝕沒有發(fā)生氧化還原反應(yīng)B 化學(xué)腐蝕發(fā)生氧化還原反應(yīng)C 電化學(xué)腐蝕沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng) 化學(xué)腐蝕發(fā)生化學(xué)反應(yīng)D 電化學(xué)腐蝕有電子轉(zhuǎn)移 化學(xué)腐蝕沒有電子轉(zhuǎn)移解析電化學(xué)腐蝕和化學(xué)腐蝕實(shí)質(zhì)一樣 兩者都發(fā)生氧化還原反應(yīng) 都是金屬失電子 被氧化 但電化學(xué)腐蝕構(gòu)成閉合回路 有電流產(chǎn)生 而化學(xué)腐蝕沒有產(chǎn)生電流 答案B 1 2 3 4 5 6 2 鋼鐵在潮濕的空氣中往往發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而被腐蝕 下列方程式在鋼鐵的電化學(xué)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 2D Fe 3e Fe3 解析鋼鐵在潮濕的空氣中可發(fā)生吸氧腐蝕 其電極反應(yīng)式分別為負(fù)極 2Fe 4e 2Fe2 正極 O2 4e 2H2O 4OH 總反應(yīng) 2Fe 2H2O O2 2Fe OH 2 答案D 1 2 3 4 5 6 3 鐵生銹是一種常見的自然現(xiàn)象 其主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為4Fe 3O2 xH2O 2Fe2O3 xH2O 如圖為一放在水槽中的鐵架 水位高度如圖 最容易生銹的鐵架橫桿是 A B C D 解析 處沒有和電解質(zhì)溶液接觸 不能構(gòu)成原電池 銹蝕較慢 處已與電解質(zhì)溶液接觸 但 處含O2較少 所以 處腐蝕最快 答案C 1 2 3 4 5 6 4 下列有關(guān)金屬的保護(hù)方法的說法中正確的是 A 常使用的快餐杯表面有一層搪瓷 搪瓷層破損后仍能起到防止鐵生銹的作用B 白鐵 鍍鋅鐵 鍍層破損后 鐵皮的腐蝕仍很慢C 輪船的船殼水線以下常裝有一些鋅塊 這是利用了犧牲陰極的陽極保護(hù)法D 鋼鐵制造的暖氣管道外常涂有一層瀝青 這是鋼鐵的電化學(xué)保護(hù)法解析A項(xiàng)中涂層破損后 鐵直接暴露在空氣中 因而搪瓷層不能對破損部分進(jìn)行保護(hù) B項(xiàng)中鍍層破損后由于鋅的金屬性比鐵強(qiáng) 與鐵構(gòu)成原電池 鋅作負(fù)極 保護(hù)鐵不被腐蝕 C選項(xiàng)應(yīng)是犧牲陽極的陰極保護(hù)法 D項(xiàng)中應(yīng)是用瀝青作涂層的涂層保護(hù)法 答案B 1 2 3 4 5 6 5 用鋁制飯盒盛放醋酸 一段時(shí)間后 飯盒被腐蝕 該種腐蝕屬于 反應(yīng)的化學(xué)方程式為 若用鋁飯盒盛放食鹽 含水時(shí) 一段時(shí)間后 飯盒被腐蝕 這種腐蝕叫做 反應(yīng)原理是 寫電極反應(yīng)式 解析鋁制飯盒盛放醋酸 金屬鋁直接接觸腐蝕性化學(xué)物質(zhì) 發(fā)生的腐蝕是化學(xué)腐蝕 而用鋁飯盒盛放食鹽 含水時(shí) 鋁 食鹽水 C形成原電池 發(fā)生電化學(xué)腐蝕中的吸氧腐蝕 答案化學(xué)腐蝕2Al 6CH3COOH 2 CH3COO 3Al 3H2 電化學(xué)腐蝕負(fù)極 Al 3e Al3 正極 O2 2H2O 4e 4OH 1 2 3 4 5 6 6 潛艇的金屬外殼浸在海水中 在海水和空氣的作用下會被腐蝕 1 若海水呈中性 一艘鋼制外殼的潛艇在海水中發(fā)生腐蝕的電極反應(yīng)式為 正極 負(fù)極 2 為有效地保護(hù)潛艇 下列措施中最好的是 A 采用純鐵制造潛艇外殼B 采用耐腐蝕的合金制造潛艇外殼C 在潛艇外殼上涂一層油D 在潛艇外殼上裝一定數(shù)量的鋅塊 1 2 3 4 5 6 解析金屬防護(hù)的方法很多 可以采取以下措施進(jìn)行 1 改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu) 合金鋼中含有合金元素 使組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化 耐腐蝕 如不銹鋼 2 在金屬表面覆蓋保護(hù)層 常見方式有 涂油脂 油漆或覆蓋搪瓷 塑料等 使表面生成致密氧化膜 在表面鍍一層有自我保護(hù)作用的另一種金屬 3 電化學(xué)保護(hù)法 外加電流的陰極保護(hù)法 接上外加直流電源構(gòu)成電解池 被保護(hù)的金屬作陰極 犧牲陽極的陰極保護(hù)法 外加負(fù)極材料 構(gòu)成原電池 被保護(hù)的金屬作正極 答案 1 O2 2H2O 4e 4OH 2Fe 4e 2Fe2 2 B