高中化学第三章探索生活材料3.2.2金属的防护解析选修1解析

第二课时金属的防护1.能记住金属防护的常用方法。2.能说出防止金属腐蚀的重要意义。一二三一、影响金属腐蚀的因素(1)金属的性质:金属越活泼,越易被腐蚀。若金属中能导电的杂质不如该金属活泼,则容易形成原电池而使金属发生电化学腐蚀。(2)介质的影响:金属在潮湿的空气中、接触腐蚀性气体或电解质溶液,都容易被腐蚀。(3)温度的影响:温度越高,腐蚀速率越快。在新疆吐鲁番和海南省两地,哪个地区的铁制品生锈相对慢一些?为什么?提示:新疆吐鲁番地区,因为该地区相对干燥,水分稀少;而海南省潮湿多雨,温度高,易发生电化学腐蚀。一二三二、金属腐蚀防护的原理金属腐蚀的本质是金属原子失去电子变成阳离子。越活泼的金属,越容易被腐蚀。所以,在要防护的金属上连接一种比该金属更容易失去电子的金属或合金就可以达到保护金属的目的。一二三三、金属的防护方法金属的防护—加保护层:如涂油漆、包塑料层、搪瓷、电镀等—电化学法:在被保护的金属上连接一种更易失电子的金属—改变金属内部结构:如将钢铁制成不锈钢一二三金属的防护措施必须针对金属腐蚀的条件来设计,你知道防止金属发生化学腐蚀和电化学腐蚀的原理吗?提示:防止金属发生化学腐蚀的原理是使金属处于无氧化剂或不能与氧化剂接触的环境中,或改变金属内部结构使其不与氧化剂反应。防止电化学腐蚀原理是使金属不能形成原电池,或使金属成为原电池的正极。一二一、金属的防护金属防护的基本思路是防止金属与周围的气体或液体直接接触;防止金属与环境形成原电池。由于金属的腐蚀给生产和生活带来严重的损失,必须采取一定的措施防止金属腐蚀,常用的防护方法如下。1.改变金属的内部组织结构例如,把铬、镍等金属加入普通钢中制成不锈钢,就大大增强了钢铁的抗腐蚀能力。一二2.在金属表面覆盖保护层在金属表面覆盖致密的保护层,从而使金属制品与周围介质隔离,这是一种普遍采用的防护方法。以钢铁制品的防护为例,根据保护层成分的不同,可分为如下几种:(1)金属的氧化处理。将钢铁制品表面氧化形成致密的氧化膜。(2)加非金属材料涂层。用非金属材料如油漆、塑料、搪瓷、矿物性油脂等涂覆在金属表面上形成保护层,称为非金属材料涂层,也可达到防腐蚀的目的。(3)金属保护层。它是以一种金属镀在被保护的另一种金属制品表面上所形成的保护镀层。一二3.电化学保护法电化学保护法是根据电化学原理,对金属设备采取措施,使之成为原电池的正极或电解池中的阴极,从而防止或减轻金属腐蚀的方法。(1)牺牲阳极保护法。牺牲阳极保护法是用比被保护金属活泼的金属或合金作阳极(原电池中的负极),固定在被保护金属上,形成腐蚀电池,被保护金属作正极而得到保护。(2)外加电流的阴极保护法。将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极,使被保护的金属作为阴极,在外加直流电的作用下使阴极得到保护。一二二、合理选择防止金属腐蚀的方法防止金属腐蚀的方法很多,不同的方法,使用条件不同,防护效果不同,费用也有差异。方法防腐效果价格镀塑差便宜涂油漆一般便宜镀锡好中等镀铬好昂贵镀锌很好中等使用不锈钢很好昂贵铁器件烤蓝好中等一二选择防护方法时,一般需要考虑以下几个问题:(1)金属制品的使用期限。如果是短期使用,不需采用昂贵的防护方法。(2)金属制品的使用环境。不同的环境造成金属腐蚀的因素、金属发生腐蚀的快慢不同,使用的防护方法也不同。(3)对金属制品外观的要求。知识点1知识点2知识点3知识点1金属的防护【例题1】下列有关金属腐蚀与防护的说法不正确的是()A.当镀锡铁制品的镀层破损时,镀层仍能对铁制品起保护作用B.当镀锌铁制品的镀层破损时,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解析:A项,锡不如铁活泼,若镀层破损则形成原电池后铁被腐蚀;B项,镀锌铁制品则相反,镀层破损后仍能对铁起保护作用。答案:A知识点1知识点2知识点3知识点2金属腐蚀的快慢比较【例题2】下图中a为生铁,A、B两个烧杯中为海水,C烧杯中为1mol·L-1的稀硫酸。(1)C中Cu极的电极反应式为。(2)B中Zn极的电极反应式为。Fe极附近溶液的pH(填“增大”“减小”或“不变”)。(3)A、B、C中铁被腐蚀由快到慢的顺序是。知识点1知识点2知识点3解析:B、C装置为原电池,在原电池中,活泼金属作负极,故B中Fe作正极被保护,C中Fe作负极被腐蚀。点拨金属腐蚀的快慢和所处环境有关,也和与之相连的金属的活动性有关。答案:(1)2H++2e-H2↑(2)Zn-2e-Zn2+增大(3)CAB知识点1知识点2知识点3知识点3金属防腐方法的选择【例题3】日常生产、生活中用到许多金属制品,从实用和美观角度考虑选择下列合适的金属材料或保护(防腐蚀)方法,将序号填入下表相应空格中。①不锈钢②镀锌铁皮③铝合金④镀铬铁管⑤涂漆⑥镶嵌锌块⑦与直流电源负极相连(阴极保护法)知识点1知识点2知识点3用途选用材料或保护方法菜刀楼梯扶手或阳台护栏水桶航海轮船水闸吊车塔架房门窗框知识点1知识点2知识点3解析:菜刀接触水分较多,且要求机械强度大,清洁卫生等,选不锈钢;楼梯扶手、阳台护栏等要求安全美观,经济实惠,可选镀铬铁管;水桶处于潮湿环境,且摩擦碰撞较多,可选镀锌铁皮;航海轮船则采用镶嵌锌块法保护,效果良好;水闸位置固定宜采用外加电流的阴极保护法;吊车塔架只求坚固防锈且经济,故涂漆保护就可以;房门窗框从轻便美观考虑,可选用铝合金材料。答案:①④②⑥⑦⑤③知识点1知识点2知识点3点拨金属腐蚀的防护措施如下表。原理方法适用对象防化学腐蚀使氧化剂与金属隔离包覆塑料层工具或车把涂油漆户外铁制设备涂矿物油机械运转部分电镀精密仪器或设备改变金属内部结构制成不锈钢精密仪器或设备防电化学腐蚀牺牲锌块牺牲锌保护铁大型闸门和舰船与外接电源负极相连铁作阴极被保护大型水上设施123451钢铁在潮湿的空气中会形成原电池而被腐蚀,下列说法正确的是()A.钢铁设备上连接铜块可以防止腐蚀D.钢铁与外加直流电源的正极相连可以防止腐蚀解析:牺牲阳极的阴极保护法需要连接比铁活泼的金属,A项错误;钢铁在潮湿的空气中会发生吸氧腐蚀,B项正确;原电池的负极反应式为Fe-2e-Fe2+,C项错误;外加电流保护法中钢铁与直流电源的负极连接,D项错误。答案:BB.原电池的正极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-C.原电池的负极反应式为Fe-3e-Fe3+123452下列各种方法中:①金属表面涂抹油漆;②改变金属内部结构;③保持金属表面清洁干燥;④在金属表面进行电镀;⑤使金属表面形成致密的氧化物薄膜。其中能对金属起到防止或减缓腐蚀作用的是()A.①②③④B.①③④⑤C.①②④⑤D.①②③④⑤解析:本题防止金属腐蚀的方法大致可分为:改变金属内部结构的选项②,在金属与氧化剂间形成隔离的选项①④⑤,保持金属表面干燥的选项③,均为有效的金属防护方法。答案:D123453下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是()A.钢管与铜块连接,钢管可被保护B.铁遇冷浓硝酸表面钝化,可保护内部不被腐蚀C.钢管与铜管露天堆放在一起,钢管不易被腐蚀解析:钢管与铜块连接,在潮湿空气中形成原电池,钢管为原电池的负极,加速了钢管的腐蚀,A项错误;铁遇冷浓硝酸表面钝化,形成了一层致密的氧化物保护膜,可保护内部不被腐蚀,B项正确;钢管与铜管露天堆放在一起,潮湿的空气作为电解质溶液,铜管为正极、钢管为负极,发生电化学腐蚀,加速了钢管的腐蚀,C项错误;钢铁发生析氢腐蚀时,负极反应是Fe-2e-Fe2+,D项错误。答案:BD.钢铁发生析氢腐蚀时,负极反应是Fe-3e-Fe3+123454下列材料保护的措施中不正确的是()A.将搪瓷杯脱瓷的部位用醇酸油漆涂严实,防止杯子被腐蚀B.将自行车的铁链条涂上植物油,防止链条被腐蚀C.将埋在地下的钢制水管缠上废铜丝,防止水管被腐蚀D.将待埋在地下的木头桩先用火将表面烧焦,防止木材腐烂解析:铁和铜在电解质溶液里构成原电池,铁为负极,铜为正极,加快铁的腐蚀。答案:C123455金属防腐常用的方法有:A.覆盖油漆B.覆盖塑料C.电镀金属D.电化学保护法E.制成不锈钢请为以下钢铁制品选择一种适当的防止生锈的方法(填写字母):(1)邮筒;(2)手术刀;(3)海水中的钢闸门;(4)电线;(5)自行车的钢圈。解析:邮筒要求坚固、防锈,且经济,故覆盖油漆就可以;手术刀常接触潮湿环境,且要求机械强度大,清洁卫生,故用不锈钢制成;海水中的钢闸门宜采用电化学保护法,如镶嵌锌块法保护;电线主要采用覆盖塑料层,绝缘且经济;自行车的钢圈要求美观、强度大,且耐腐蚀、耐磨损,主要采用电镀金属法。答案:(1)A(2)E(3)D(4)B(5)C12345