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1、第四节 金属的电化学腐蚀与防护,阅读思考,自主检测,任务一、认真阅读教材第84页的内容,思考并回答下列问题,自主学习金属腐蚀的危害。 1.列举生活中见到的金属腐蚀现象。 提示铁器生锈,铜制品长出铜绿。 2.列举金属腐蚀的危害。 提示金属被腐蚀后,在外形、色泽以及机械性能方面就会发生变化,从而使机器设备、仪器、仪表的精度和灵敏度降低,直至报废。 金属腐蚀还会使桥梁、建筑物的金属构架强度降低而造成坍塌,地下金属管道发生泄漏,轮船船体损坏等等。,阅读思考,自主检测,任务二、认真阅读教材第84页到86页的内容,思考并回答下列问题,自主学习金属的电化学腐蚀原理。 1.什么是金属的腐蚀?金属的腐蚀一般可分
2、为哪几种类型? 提示金属腐蚀是金属与周围的气体或液体物质发生氧化还原反应而引起损耗的现象。由于与金属接触的气体或液体物质不同,发生腐蚀的情况也不同,一般可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。,阅读思考,自主检测,2.举例说明什么是化学腐蚀?化学腐蚀的速率与温度高低有什么关系?举例说明什么是电化学腐蚀? 提示金属跟接触到的干燥气体(如O2、Cl2、SO2等)或非电解质液体(如石油)等直接发生化学反应而引起的腐蚀,叫做化学腐蚀。例如,铁与氯气直接反应而腐蚀,钢管被原油中的含硫化合物腐蚀等。化学腐蚀的速率随着温度升高而加快。 不纯的金属跟电解质溶液接触时,会发生原电池反应,比较活泼的金属失去电子而被氧化,这种
3、腐蚀叫做电化学腐蚀。钢铁在潮湿的空气中生锈,就是电化学腐蚀最典型的例子。 3.为什么钢铁在干燥的空气中不易腐蚀,在潮湿的空气中却易腐蚀? 提示干燥的空气中钢铁发生化学腐蚀,而在潮湿的空气中,钢铁表面形成一层电解质溶液的水膜,构成原电池,发生电化学腐蚀,增大了腐蚀速率。,阅读思考,自主检测,任务三、认真阅读教材第86页到87页的内容,思考并回答下列问题,自主学习金属的电化学防护。 1.金属的电化学防护方法有哪些? 提示金属的电化学防护方法有牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法。 2.除了电化学防护外,金属的防护方法常见的还有哪些? 提示除了电化学防腐蚀外,金属防腐蚀的方法还有很多种。例如把
4、金属制成防腐的合金,如不锈钢,就是有效的方法。还可以采用喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等其他方法使金属与空气、水等物质隔离,以防止金属腐蚀。,阅读思考,自主检测,1.下列关于金属腐蚀的说法中正确的是( ) C.金属的电化学腐蚀必须在酸性条件下进行 D.在潮湿的环境中,金属的电化学腐蚀一定是析氢腐蚀 答案:B,阅读思考,自主检测,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,负极吸收氧气,产物最终转化为铁锈 D.金属的电化学腐
5、蚀和化学腐蚀本质相同,但电化学腐蚀伴有电流产生 答案:D,阅读思考,自主检测,3.为了防止钢铁锈蚀,下列防护方法中正确的是( ) A.在精密机床的铁床上安装铜螺钉 B.在排放海水的钢铁阀门上用导线连接一块石墨,一同浸入海水中 C.在海轮舷上用铁丝系住锌板浸在海水里 D.在电动输油管的铸铁管上接直流电源的正极 答案:C,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,探究问题 1.钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀的原理是什么?写出钢铁发生吸氧腐蚀和析氢腐蚀时的电极反应。 提示在潮湿的空气里,钢铁表面会形成一薄层水膜,水膜既可以溶解大气中的CO2、SO2、H2S等气体(此水膜中含有一定量的H+,溶液显酸性),也可以
6、溶解一定量的氧气(此水膜酸性很弱或显中性),结果在钢铁表面形成了一层电解质溶液,它跟钢铁里的铁和少量的碳恰好形成无数微小的原电池,在这些原电池里,铁是负极,碳是正极,铁失去电子而被氧化,钢铁发生电化学腐蚀。具体的电极反应式如下,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,2.钢铁腐蚀的快慢与哪些因素有关?如何防止钢铁被腐蚀? 提示金属腐蚀的快慢是由金属的活动性决定的,同时与温度、金属表面的电解质溶液浓度以及组成原电池的正负极间的活动性差别的大小等因素有关。 常用金属的防护措施有如下几种: (1)金属的防护措施:,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,(2)电化学防护法: 牺牲阳极的阴极保护法:将被保
7、护的金属制品和活泼金属相连,让活泼金属作原电池的负极(阳极),失去电子;则金属制品作为原电池的正极(阴极)被保护下来的方法。 外加电流的阴极保护法:将被保护的金属和电源的负极连接,另选一块能导电的惰性材料接电源正极。通电后,使金属表面产生负电荷(电子)的聚积,抑制了金属失电子,从而防止金属被腐蚀。,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,知识点拨 一、化学腐蚀与电化学腐蚀的区别与联系,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,二、牺牲阳极的阴极保护法与外加电流的阴极保护法的比较,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,考向一 金属的腐蚀原理与防护方法 【例题1】
8、如图所示烧杯中试管内有一枚铁钉,放置 数天后观察: (1)铁钉在逐渐生锈,则铁钉的腐蚀属于 腐蚀。 (2)若试管内液面上升,则原溶液呈 性,发生 腐蚀,电极反应式:负极 ,正极 。 (3)若试管内液面下降,则原溶液呈 性,发生 腐蚀,电极反应式:负极 ,正极 。,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,解析:根据原电池的构成条件:有两种不同活性的电极材料(本题中Fe为负极,碳为正极)、有电解质溶液、形成闭合回路,可知铁钉的腐蚀属于电化学腐蚀。根据金属腐蚀的条件、原理及结果知:试管内液面上升,说明试管内压强减小,试管内气体被吸收,是铁钉吸氧腐蚀的结果,据此写出电极反应式;试管内液面下降,说明试管内
9、气体压强增大,试管内产生了气体,是铁钉析氢腐蚀的结果,据此写出电极反应式。 答案:(1)电化学,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,【例题2】 钢铁很容易生锈而被腐蚀,每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一。 (1)钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀,该腐蚀过程中的电极反应式为 。 (2)为了降低某水库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 (填写字母序号)。该防护方法属于 法。 A.铜 B.钠 C.锌 D.石墨,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,(3)图乙所示的方案也可以降低铁闸门的腐蚀速率,其中铁闸门应该连接在直流电源的 极。该防护方法称为
10、。,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,解析:(1)发生吸氧腐蚀时,负极上Fe失电子,正极上O2得到电子。(2)铁闸门上连接一块比铁活泼的金属如锌,则锌会失去电子而溶解,Fe被保护,属于牺牲阳极的阴极保护法,Na会与水反应生成NaOH,达不到保护铁闸门的目的。(3)属于外加电流的阴极保护法,需把被保护的铁闸门连接在电源的负极。 (2)C 牺牲阳极的阴极保护 (3)负 外加电流的阴极保护法,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,规律方法点拨 (1)判断电化学保护法的类型,应分清其基本原理,看是利用电解原理的外加电流的阴极保护法还是应用原电池原理的牺牲阳极的阴极保护法,两者不能混淆。 (2)无论
11、是吸氧腐蚀还是析氢腐蚀,作为负极的铁都不断地被氧化。金属腐蚀主要是电化学腐蚀。 (3)由于通常情况下,金属表面不会遇到酸性较强的溶液,所以金属腐蚀的主要形式是电化学腐蚀中的吸氧腐蚀,而且析氢腐蚀最终也会被吸氧腐蚀代替。金属活动性顺序中位于氢前和氢后的金属都能发生吸氧腐蚀,但只有在氢前的金属才会发生析氢腐蚀。,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,成功体验1如图装置中,U形管内为红墨水,a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液,各加入生铁块,放置一段时间。下列有关叙述错误的是 ( ) A.生铁块中的碳是原电池的正极 B.红墨水柱两边的液面变为左低右高 D.a试管中发生了吸氧腐蚀,b试管中发生了析氢
12、腐蚀,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,解析:a为中性环境,发生吸氧腐蚀,氧气被消耗,气体压强减小;b中酸性较强,发生析氢腐蚀,有氢气放出,气体压强增大,所以红墨水柱两边的液面变为左高右低,选项B不正确。 答案:B,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,成功体验2下列有关金属腐蚀与防护的说法不正确的是( ) A.纯银器的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时,镀层不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正极相连以保护它不受腐蚀,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,解析:纯银器的表
13、面在空气中易生成硫化物失去光泽,属于化学腐蚀,A项正确;当镀锡铁制品镀层破损后,由于铁比锡活泼,形成原电池时,铁作原电池的负极,加快铁的腐蚀,B项正确;锌比铁活泼,当在海轮外壳上连接锌块后,锌失电子而海轮外壳被保护,此法为牺牲阳极的阴极保护法,C项正确;要采用电解原理保护金属,应将金属与直流电源的负极相连,即作电解池的阴极,D项错误。 答案:D,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,考向二 腐蚀的条件与腐蚀快慢的比较 【例题3】 如图,各烧杯中盛有海水,铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为( ) A. B. C. D. 解析:实质均为原电池装置。中Fe为正极被保护;中Fe为负极,均被腐蚀,但相对来说
14、,Fe和Cu的金属活动性的差别比Fe和Sn的大,故Fe-Cu原电池中Fe被腐蚀得快;中发生化学腐蚀。 答案:C,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,规律方法点拨 不同条件下金属腐蚀快慢的判断 (1)各种腐蚀的程度由大到小依次排列为:电解原理引起的腐蚀(即电解池的阳极)、原电池原理引起的腐蚀(即原电池的负极)、化学腐蚀、有防护措施的腐蚀(即电解池的阴极、原电池的正极及加有镀层的金属等)。 (2)活动性不同的两金属,其活动性越强,腐蚀得越快。 (3)对同一种电解质溶液来说,电解质溶液浓度越大,腐蚀越快。 (4)对同一种金属来说,腐蚀快慢的规律如下:强电解质溶液弱电解质溶液非电解质溶液。,重点难点
15、探究,重要考向探究,随堂检测,成功体验3铁在下列情况下腐蚀最快的是( ) A.铁放在海水中 B.铁和锌连接放入海水中 C.铁和锡连接放入海水中 D.铁和锡连接放入淡水中 解析:铁放在海水中直接发生化学腐蚀;铁和锌连接放入海水中,锌作负极,铁作正极受到保护;铁和锡连接放入海水中,铁作负极发生电化学腐蚀,速率最快;而铁和锡连接放入淡水中,由于淡水中的离子浓度较小,所以腐蚀的速率比在海水中要慢。 答案:C,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,1.下列关于电化学腐蚀和化学腐蚀的说法正确的是( ) A.电化学腐蚀没有发生氧化还原反应 B.化学腐蚀发生氧化还原反应 C.电化学腐蚀没有发生化学反应,化学腐
16、蚀发生化学反应 D.电化学腐蚀有电子转移,化学腐蚀没有电子转移 解析:电化学腐蚀和化学腐蚀实质一样,两者都发生氧化还原反应,都是金属失电子,被氧化,但电化学腐蚀构成闭合回路,有电流产生,而化学腐蚀没有产生电流。 答案:B,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,2.钢铁在潮湿的空气中往往发生电化学反应而被腐蚀,下列方程式在钢铁的电化学腐蚀过程中不存在的是( ) 答案:D,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,3.铁生锈是一种常见的自然现象,其主要反应的化学方程式为4Fe+3O2+xH2O 2Fe2O3xH2O。如图为一放在水槽中的铁架,水位高度如图。最容易生锈的铁架横杆是( ) A. B. C. D. 解析:处没有和电解质溶液接触,不能构成原电池,锈蚀较慢;处已与电解质溶液接触,但处含O2较少,所以处腐蚀最快。 答案:C,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,4.下列
