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1、第三单元金属的腐蚀与防护 专题1化学反应与能量变化 学习目标定位1 认识金属腐蚀的危害 并能解释金属发生电化学腐蚀的原因 能正确书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式和总反应式 2 熟知金属腐蚀的防护方法 一金属的电化学腐蚀 达标检测提升技能 二金属的防护方法 内容索引 一金属的电化学腐蚀 1 金属腐蚀 1 概念 金属或合金与周围环境中的物质发生化学反应而腐蚀损耗的现象 2 根据与金属接触的不同 金属腐蚀可分为两类 化学腐蚀 金属与其他物质直接接触发生氧化还原反应而引起的腐蚀 腐蚀的速率随温度升高而 电化学腐蚀 的金属或合金发生反应 使较的金属电子被氧化而引起的腐蚀 气体或液体物质 加快 不纯 新
2、知探究 原电池 活泼 失去 3 用铝制饭盒盛放醋酸 一段时间后 饭盒被腐蚀 该种腐蚀属于 若用铝饭盒盛放食盐 含水时 一段时间后 饭盒被腐蚀 这种腐蚀属于 反应原理是 写电极反应式和总反应式 化学腐蚀 电化学腐蚀 负极 Al 3e Al3 正极 O2 2H2O 4e 4OH 总反应 4Al 3O2 6H2O 4Al OH 3 2 钢铁的电化学腐蚀根据钢铁表面水溶液薄膜的酸碱性不同 钢铁的电化学腐蚀分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀 如图所示 相关视频 1 钢铁的析氢腐蚀 当钢铁表面的电解质溶液较强时 腐蚀过程中有H2放出 Fe是负极 C是正极 发生的电极反应式及总反应式为负极 正极 总反应 2 钢铁的吸氧
3、腐蚀 当钢铁表面的电解质溶液呈或呈并溶有O2时 将会发生吸氧腐蚀 电极反应式及总反应式为负极 正极 总反应 最终生成 是铁锈的主要成分 酸性 Fe 2e Fe2 2H 2e H2 Fe 2H Fe2 H2 中性 弱酸性 2Fe 4e 2Fe2 2H2O O2 4e 4OH 2Fe 2H2O O2 2Fe OH 2 Fe2O3 nH2O 3 金属腐蚀快慢的比较 1 电解池阳极原电池负极化学腐蚀原电池正极电解池阴极 2 原电池的腐蚀 两极材料活动性差别越大 腐蚀速率 越快 1 金属腐蚀的本质金属原子失去电子变为金属阳离子 金属发生反应 氧化 2 金属腐蚀的类型 1 化学腐蚀与电化学腐蚀 金属跟非金
4、属单质直接接触 不纯金属或合金跟电解质溶液接触 无 有微弱 较活泼 电化学腐蚀 2 析氢腐蚀与吸氧腐蚀 较强 pH 4 3 很弱或呈中性 Fe 2e Fe2 2H 2e H2 O2 2H2O 4e 4OH 1 如图装置中 小试管内为红墨水 具支试管内盛有pH 4的雨水和生铁片 观察到 开始导管内液面下降 一段时间后导管内液面回升 略高于小试管液面 以下有关解释合理的是A 生铁片中的碳是原电池的负极 发生还原反应B 雨水酸性较强 生铁片仅发生析氢腐蚀C 墨水回升时 碳极反应式为O2 2H2O 4e 4OH D 具支试管中溶液pH逐渐减小 活学活用 答案 解析 要点总结 生铁片中的碳是原电池的正极
5、 A错误 雨水酸性较强 开始时铁片发生析氢腐蚀 产生氢气 导管内液面下降 一段时间后铁片发生吸氧腐蚀 吸收氧气 导管内液面回升 B错误 墨水回升时 铁片发生吸氧腐蚀 碳极为正极 电极反应式为O2 2H2O 4e 4OH C正确 铁片无论是发生析氢腐蚀还是吸氧腐蚀 具支试管内溶液pH均增大 D错误 要点总结 金属发生析氢腐蚀还是吸氧腐蚀取决于电解液酸性的强弱 酸性发生析氢腐蚀 中性或碱性发生吸氧腐蚀 2 下列有关金属腐蚀的说法中正确的是A 金属腐蚀指不纯金属与接触到的电解质溶液进行化学反应而损耗的过程B 电化学腐蚀指在外加电流的作用下不纯金属发生化学反应而损耗的过程C 钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀
6、 负极吸收氧气 产物最终转化为铁锈D 金属的电化学腐蚀和化学腐蚀本质相同 但电化学腐蚀伴有电流产生 答案 解析 金属腐蚀的本质 主要是金属原子失电子被氧化 腐蚀的内因是金属的化学性质比较活泼 外因是金属与空气 水和其他腐蚀性的物质接触 腐蚀主要包括化学腐蚀和电化学腐蚀 所以A错误 电化学腐蚀指不纯金属与电解质溶液接触时发生原电池反应而损耗的过程 不需要外加电流 所以B错误 钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀 正极吸收氧气 而不是负极吸收氧气 所以C错误 只有选项D正确 二金属的防护方法 1 金属的防护就是防止金属的腐蚀 要解决的主要问题是 从金属腐蚀的反应实质 影响因素等方面分析 确定金属防护的方法
7、1 改变金属的 使金属性质改变 增强其本身的抗腐蚀能力 成为耐腐蚀金属 2 使金属与化学物质 在金属表面覆盖油漆 镀层金属 氧化膜等保护层 使金属不被 氧化 新知探究 内部结构 相互隔离 2 常用防护方法 1 物理保护法 在钢铁表面涂矿物性油脂 油漆或覆盖搪瓷 塑料等物质 用电镀的方法 在钢铁制品表面镀上一层不易被腐蚀的金属 如锌 锡 铬 镍等 工业上常利用一些溶液的氧化作用 在机器零件 精密仪器 枪炮等钢铁制件的表面上形成一层致密的黑色的四氧化三铁薄膜 把铬 镍等加入普通钢里制成不锈钢 就大大地增加了钢铁对各种侵蚀的抵抗力 图乙所示的方案也可以减慢铁闸门的腐蚀速率 其中铁闸门应该连接在直流电
8、源的极 2 化学保护法 为了减小某水库的铁闸门被腐蚀的速率 可以采用图甲所示的方案 其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用 填字母 A 铜B 钠C 锌D 石墨 C 负 金属的电化学防护方法 更活泼 外加直流电源 正极 阴极 3 下列关于金属的防护方法的说法不正确的是A 我们使用的快餐杯表面有一层搪瓷 搪瓷层破损后仍能起到防止铁生锈的作用B 给铁件通入直流电 把铁件与电池负极相连接C 轮船在船壳水线以下常装有一些锌块 这是利用了牺牲阳极的阴极保护法D 钢铁制造的暖气管管道外常涂有一层较厚的沥青 活学活用 答案 解析 A项中搪瓷层破损后金属铁直接暴露在空气中 搪瓷层已不能再对破损部位形成有效的保护
9、 B项中利用的是外加电流的阴极保护法 从而保护铁不被腐蚀 C项是牺牲阳极的阴极保护法 D项是用沥青作涂层的涂层保护法 4 下列对如图所示的实验装置的判断中错误的是 答案 解析 A 若X为碳棒 开关K置于A处可减缓铁的腐蚀B 若X为锌棒 开关K置于A或B处均可减缓铁的腐蚀C 若X为锌棒 开关K置于B处时 为牺牲阳极的阴极保护法D 若X为碳棒 开关K置于B处时 铁电极上发生的反应为2H 2e H2 若X为碳棒 开关K置于A处 Fe作电解池的阴极 属外加电流的阴极保护法 A项正确 若X为碳棒 开关K置于B处 Fe作原电池的负极 电极反应为Fe 2e Fe2 D项不正确 若X为锌棒 K置于A处 Fe作
10、电解池的阴极 属外加电流的阴极保护法 K置于B处时 Fe作原电池的正极 属牺牲阳极的阴极保护法 B项和C项均正确 达标检测提升技能 1 下列关于金属腐蚀的说法正确的是A 金属在潮湿空气中腐蚀的实质是M nH2O M OH n H2 B 金属化学腐蚀的实质是M ne Mn 电子直接转移给氧化剂C 金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行D 钢铁在自然环境中主要发生化学腐蚀 答案 解析 1 2 3 4 金属在潮湿的环境中易发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀两种电化学腐蚀 主要发生吸氧腐蚀 其腐蚀的本质都是金属失电子 即M ne Mn 所以A项不正确 B正确 金属的化学腐蚀是金属直接接触到化学物质如酸 Cl2等发生腐
11、蚀 所以C项不正确 钢铁在自然环境中主要发生电化学腐蚀 所以D项不正确 1 2 3 4 2 我国某大城市今年夏季多次降下酸雨 据环保部门测定 该城市整个夏季酸雨的酸性较强 在这种环境中的铁制品极易被腐蚀 对此条件下铁的腐蚀的叙述不正确的是A 此腐蚀过程有化学腐蚀也有电化学腐蚀B 发生电化学腐蚀时的正极反应为2H2O O2 4e 4OH C 在电化学腐蚀过程中有氢气产生D 发生电化学腐蚀时的负极反应为Fe 2e Fe2 答案 解析 1 2 3 4 金属铁的腐蚀中 金属铁可以和酸中的氢离子直接发生化学腐蚀 铁制品中含有铁和碳 再加之电解质环境 具备了原电池的构成条件 所以构成了原电池 会发生电化学
12、腐蚀 故A正确 发生电化学腐蚀时 碳作正极 溶液中的氢离子得电子生成氢气 2H 2e H2 故B错误 发生电化学腐蚀时 碳作正极 发生反应 2H 2e H2 有氢气产生 故C正确 发生电化学腐蚀时的负极是金属铁 电极反应式为Fe 2e Fe2 故D正确 故选B 1 2 3 4 3 下列有关金属腐蚀与防护的说法不正确的是A 纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗B 当镀锡铁制品的镀层破损后 镀层仍能对铁制品起保护作用C 在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法D 可将地下输油钢管与外加直流电源的负极相连以保护它不受腐蚀 答案 解析 1 2 3 4 纯银器表面在空气中易形成银的
13、化合物而使银器表面变黑 是化学腐蚀 A项正确 铁与锡构成原电池 铁作负极 加快了铁的腐蚀 B项错误 海轮外壳中的金属与连接的锌块构成原电池 锌作负极 可以保护海轮 C项正确 外加直流电源保护器件时 必须连接电源负极 D项正确 1 2 3 4 4 回答下列问题 1 如图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图 该电化学腐蚀称为 答案 解析 金属在中性或较弱的酸性条件下发生的是吸氧腐蚀 1 2 3 4 图中A B C D四个区域 生成铁锈最多的是 填字母 吸氧腐蚀 答案 解析 发生吸氧腐蚀 越靠近液面接触到的O2越多 腐蚀得越严重 B 以锌为负极 采用牺牲阳极的阴极保护法防止铁闸的腐蚀
14、图中锌块的固定位置最好应在 填字母 处 答案 解析 锌块应固定在腐蚀最严重的C处形成原电池 锌作负极 铁闸作正极 得到保护 1 2 3 4 C 2 石墨可用于自然水体中铜件的电化学防腐 完成如图防腐示意图 并作相应标注 答案 解析 要用石墨通过电化学腐蚀保护铜 只能用电解池原理 碳接电源正极 铜接电源负极 1 2 3 4 3 如图所示的各容器中盛有海水 铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是 答案 解析 当电解质溶液相同时 同一金属腐蚀的快慢是电解池的阳极 原电池的负极 化学腐蚀 原电池的正极 电解池的阴极 故本小题中 铁腐蚀由快到慢的顺序为 1 2 3 4 4 如图 将铁棒和石墨棒插入盛有饱和Na
15、Cl溶液的U形管中 下列分析正确的是 A K1闭合 铁棒上发生的反应为2H 2e H2 B K1闭合 石墨棒周围溶液pH逐渐升高C K2闭合 铁棒不会被腐蚀 属于牺牲阳极的阴极保护法D K2闭合 电路中通过0 002NA个电子时 两极共产生0 001mol气体 答案 解析 1 2 3 4 A项 K1闭合时 该装置构成了Fe C NaCl溶液原电池 铁作负极 发生氧化反应 电极反应式是Fe 2e Fe2 B项 石墨棒作正极 发生的电极反应式是2H2O O2 4e 4OH 故石墨棒周围溶液pH逐渐升高 C项 K2闭合时 该装置构成了Fe C 外加电源的电解池 C作阳极 Fe作阴极而不被腐蚀 该方法称为外加电流的阴极保护法 D项 K2闭合时 阳极的电极反应式是2Cl 2e Cl2 阴极的电极反应式是2H 2e H2 所以当电路中通过0 002NA个即0 002mol电子时 生成H2和Cl2的物质的量均为0 001mol 则两极共产生0 002mol气体 1 2 3 4 本课结束
