2015-2016学年高二年级化学课件1.3《金属的腐蚀与防护》.ppt

合作探究自主预习第三单元金属的腐蚀与防护合作探究自主预习目标导航预习导引1.认识金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的意义。2.知道化学腐蚀和电化学腐蚀的区别,了解金属发生电化学腐蚀的原理,理解钢铁电化学腐蚀发生的条件。3.了解防止金属腐蚀的措施和原理。1.知道钢铁的两种电化学腐蚀的原理和环境条件,能书写有关的电极反应式和总反应式。2.了解防止金属腐蚀的措施和原理。合作探究自主预习目标导航预习导引一二一、金属的腐蚀1.金属腐蚀是指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。金属的腐蚀可分为化学腐蚀与电化学腐蚀两种。化学腐蚀是指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。在现实生活中主要的金属腐蚀是电化学腐蚀。2.电化学腐蚀是指不纯的金属或合金发生原电池反应,使较活泼的金属失去电子被氧化而引起的腐蚀。钢铁在潮湿的空气中生锈就是最典型的电化学腐蚀。合作探究自主预习目标导航预习导引一二3.钢铁所处环境不同,发生的电化学腐蚀也不同,分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀。(1)钢铁的析氢腐蚀:当钢铁表面水膜的酸性较强时,将发生析氢腐蚀。铁是负极,碳是正极。发生的电极反应为负极:Fe-2e-Fe2+;正极:2H++2e-H2↑。(2)钢铁的吸氧腐蚀:当钢铁表面水膜的酸性很弱或呈中性并溶有一定量的氧气时,将会发生吸氧腐蚀。负极反应式为:2Fe-4e-2Fe2+;正极反应式为:O2+2H2O+4e-4OH-;总反应的方程式为:2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2。生成的Fe(OH)2在空气中进一步被氧化,化学方程式是:4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3。合作探究自主预习目标导航预习导引一二预习交流1化学腐蚀和电化学腐蚀有何不同?提示:化学腐蚀电化学腐蚀条件金属跟氧化剂直接接触不纯金属或合金跟电解质溶液接触现象无电流产生有微弱电流产生本质金属被氧化的过程较活泼的金属被氧化的过程相互关系化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生,电化学腐蚀要比化学腐蚀普遍得多合作探究自主预习目标导航预习导引一二二、金属的防护1.常用的防腐蚀方法防止金属锈蚀最常用的方法是在金属的表面覆盖保护层,通过种种措施使金属与外界隔开,以达到防止金属锈蚀的目的。常见方式有:涂油、油漆、覆盖搪瓷、塑料等;也可以在表面镀上一层耐腐蚀的金属(锌、锡、铬、镍)或合金,但是当金属镀层部分损坏时,镀层金属与被保护金属会形成原电池,如:表层镀锌的镀锌铁表面破损后,铁为正极,不被腐蚀;锌为负极,被腐蚀。而表层镀锡的镀锡铁表层磨损后,锡为正极,铁为负极,加快了钢铁的腐蚀。合作探究自主预习目标导航预习导引一二2.电化学防腐蚀(1)牺牲阳极的阴极保护法:如在被保护的钢铁设备(如锅炉内壁、船体外壳等)上装上若干锌块,让其作原电池的阳极(负极)不断遭受腐蚀,可定期拆换,而作为阴极(正极)的钢铁被保护了下来。(2)外加电流的阴极电保护法:如将被保护的钢铁设备(如钢闸门)与外接直流电源的负极相连作为阴极,而将直流电源的正极接到一些废铁上,使废铁成为阳极,保护钢铁设备不受腐蚀。预习交流2为何将待保护的轮船外壳上镶嵌锌块,就能保护轮船免受海水的侵蚀?提示:将锌与铁相连后,由于锌的金属活动性比铁强,在海水中形成原电池,锌作负极被腐蚀,从而阻止铁失去电子,保护轮船免受海水的侵蚀。合作探究自主预习问题导学即时检测一二一、金属的电化学腐蚀活动与探究影响金属腐蚀的因素有哪些?(可从金属的本性、介质和纯度三个方面来思考)答案:(1)就金属本性来说,金属越活泼,就越容易失去电子而被腐蚀。(2)介质对金属腐蚀的影响也很大,如果金属在潮湿的空气中或接触腐蚀性气体或电解质溶液,都容易被腐蚀。(3)同一金属越纯,越难被腐蚀。如纯铁即使在盐酸中反应也会很慢,而含杂质的生铁在潮湿的空气中也会很快生锈而被腐蚀。合作探究自主预习问题导学即时检测一二迁移与应用例1如图各容器中盛有海水,铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是()A.④②①③B.②①③④C.④②③①D.③②④①解析:④为电解池,Fe作阳极,腐蚀最快;②③均为原电池,③中Fe为正极,被保护,②中Fe为负极,被腐蚀;①中会因铁不纯而形成微小的原电池。答案:A合作探究自主预习问题导学即时检测一二迁移训练1相同材料的铁在图中的四种情况下最不易被腐蚀的是()解析:A中,铁作负极,铁的腐蚀加快;B中,铁内含杂质碳,形成原电池,铁的腐蚀加快;C中,铁受铜镀层的保护,不发生腐蚀;D中,铁作原电池的负极,铁的腐蚀加快。答案:C合作探究自主预习问题导学即时检测一二金属腐蚀快慢的判断方法:电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防腐蚀措施的腐蚀;同一种金属在不同溶液中的腐蚀快慢:电解质溶液中的腐蚀非电解质溶液中的腐蚀。合作探究自主预习问题导学即时检测一二二、金属的电化学防护活动与探究如何对金属实施防护?答案:(1)改变金属内部的组织结构,制成耐腐蚀的合金(如不锈钢)。(2)在金属表面覆盖保护层。如涂油漆或油、覆盖塑料、镀不活泼金属等。(3)电化学保护法。即将金属作为原电池的正极或电解池的阴极而使金属受到保护。合作探究自主预习问题导学即时检测一二迁移与应用例2某化学小组对金属的腐蚀情况进行了实验研究,实验装置如图所示:合作探究自主预习问题导学即时检测一二请根据所学的知识推测一下2天后的实验现象和实验结果。(1)铁钉被腐蚀最严重的是(填装置序号,下同),铁钉基本不变的是。(2)四个装置中右侧管内的液面由高到低的顺序为。(3)影响金属腐蚀的因素除了金属本身的性质外,还有。(4)你认为保护铁制品不被腐蚀的做法有。点拨:利用电解质溶液的性质,研究液面上方气体的成分。合作探究自主预习问题导学即时检测一二解析:本题要注意四个装置中电解质溶液的不同和铁钉所处环境的差异,A中的稀硫酸没有挥发性,铁钉处于潮湿的空气中,能发生吸氧腐蚀使右管液面下降;B、C中的盐酸具有挥发性,铁钉处于酸性环境中,发生析氢腐蚀,使右管液面上升,C中浓盐酸挥发性更强,铁钉被腐蚀得最严重,产生的氢气最多;而D中浓硫酸没有挥发性且有吸水性,这样D中铁钉处于一个相对干燥的环境,难被腐蚀,U形管中的液面基本不变。根据实验结果可知,同样的铁钉在不同的环境中被腐蚀的情况不同,说明外界条件也对金属的腐蚀有影响,影响因素主要有电解质溶液、水和空气中的氧气等。要保护金属不被腐蚀,只要使金属不具备被腐蚀的条件即可。答案:(1)CD(2)C、B、D、A(3)水、氧气和电解质溶液等(4)一是隔绝空气(可在表面涂油等);二是保持表面干燥(用后洗净擦干)合作探究自主预习问题导学即时检测一二迁移训练2如何防止铁的锈蚀是工业上研究的重点内容。为研究铁锈蚀的影响因素,某同学做了如下探究实验:序号内容实验现象1常温下将铁丝放在干燥空气中一个月干燥的铁丝表面依然光亮2常温下将铁丝放在潮湿空气中一小时铁丝表面依然光亮3常温下将铁丝放在潮湿的空气中一个月铁丝表面已变得灰暗4将潮湿的铁丝放在常温的氧气流中一小时铁丝表面略显灰暗5将潮湿的铁丝放在高于常温的氧气流中一小时铁丝表面已变得灰暗6将浸过氯化钠溶液的铁丝放在高于常温的氧气流中一小时铁丝表面灰暗程度比实验5中严重合作探究自主预习问题导学即时检测一二回答以下问题。(1)上述实验中发生了电化学腐蚀的是(填实验序号);在电化学腐蚀中,负极反应是,正极反应是。(2)由该实验可知,可以影响铁锈蚀速率的因素是。(3)为防止铁的锈蚀,工业上普遍采用的方法是(答两种方法)。解析:金属发生电化学腐蚀时,必然要形成原电池。对钢铁来说,Fe、C相接触,只要提供水膜和氧气,就满足原电池的形成条件。防止铁锈蚀,也就是需阻止原电池反应的发生,只要以上条件不能同时满足,就能达到保护金属的目的。答案:(1)3、4、5、62Fe-4e-2Fe2+O2+4e-+2H2O4OH-(2)空气的湿度、温度、氧气的浓度、电解质溶液(3)外加电流的阴极保护法、牺牲阳极的阴极保护法、在金属表面覆盖保护层法等合作探究自主预习问题导学即时检测一二金属防护效果由好到差的顺序如下:外加电流的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法有一般防腐条件的保护无防腐条件合作探究自主预习问题导学即时检测1234561.铁棒与石墨用导线连接后,浸入0.01mol·L-1的食盐溶液中,可能出现的现象是()A.铁棒附近产生OH-B.铁棒被腐蚀C.石墨棒上放出Cl2D.石墨棒上放出O2解析:铁棒与石墨用导线连接后,浸入0.01mol·L-1的食盐溶液中形成原电池,负极:Fe-2e-Fe2+;由于正极石墨本身很难得电子,溶液中Na+不会得电子,溶液又显中性,即溶液中的H+因浓度太小,也难得电子,此时溶液中的氧气便在正极上得电子,正极:2H2O+O2+4e-4OH-。铁棒为负极,是发生氧化反应的一极,溶液中的阴离子(如OH-、Cl-)要趋向该极;石墨棒为正极,是发生还原反应的一极,溶液中的阳离子(如H+、Na+)要趋向该极。答案:B合作探究自主预习问题导学即时检测123456合作探究自主预习问题导学即时检测1234563.关于铜板上铁铆钉处的吸氧腐蚀的下列说法中,不正确的是()A.正极电极反应式为:2H++2e-H2↑B.此过程中还涉及反应4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3C.此过程中铜不被腐蚀D.此过程中电子从Fe移向Cu合作探究自主预习问题导学即时检测123456解析:铁铆钉发生吸氧腐蚀时,负极为铁,电极反应式为:2Fe-4e-2Fe2+,正极为铜,电极反应式为:2H2O+O2+4e-4OH-,总反应式为2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2,生成的Fe(OH)2继续被空气中的O2氧化成Fe(OH)3,反应式为4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,反应中电子从负极Fe移向正极Cu,铜不被腐蚀。答案:A合作探究自主预习问题导学即时检测1234564.下列叙述错误的是()A.生铁中含有碳,抗腐蚀能力比纯铁弱B.用锡焊接的铁质器件,焊接处易生锈C.在铁制品上镀铜时,镀件为阳极,铜盐溶液为电镀液D.铁管上镶嵌锌块,铁管不易被腐蚀解析:A、B两项,都是原电池原理,生铁和铁质器件的锡焊接处更易腐蚀;D项利用的是牺牲阳极的阴极保护法;在铁制品上镀铜时,镀件作阴极,镀层金属作阳极,C项错。答案:C合作探究自主预习问题导学即时检测1234565.下列各种方法中,能对金属起到防止或减缓腐蚀作用的是()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金属表面进行电镀⑤使金属表面形成致密的氧化物薄膜A.①②③④B.①③④⑤C.①②④⑤D.①②③④⑤解析:金属的腐蚀主要是电化学腐蚀,题目中①③④⑤中的方法都可以起到避免金属和电解质溶液接触形成原电池的目的;②中如在金属中加入某些其他元素改变金属内部结构也可以起到防腐蚀的效果。答案:D合作探究自主预习问题导学即时检测1234566.如右图所示,水槽中试管内有一枚铁钉,放置数天观察:(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: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:负极:,正极:。合作探究自主预习问题导学即时检测123456解析:根据原电池的构成条件,两种不同的导电材料在有电解质溶液时,若形成闭合回路,且存在自发进行的氧化还原反应,即可构成原电池。铁钉实际上是Fe、C合金,在这种情况下具备形成原电池的条件,此时发生的腐蚀属于电化学腐蚀。根据电化学腐蚀发生的条件、原理及结果可知:试管内液面上升,说明试管内压强减小,气体被吸收所致,是铁钉吸氧腐蚀的结果,据此写出电极反应;试管内液面下降,说明试管内气体压强变大,试管内产生了新气体所致,是铁钉的析氢腐蚀的结果,据此写出电极反应。答案:(1)电化学(2)弱酸性或中吸氧2Fe-4e-2Fe2+O2+4e-+2H2O4OH-(3)较强的酸析氢Fe-2e-Fe2+2H++2e-H2↑