【金版学案】2013-2014学年高中化学 第二节 金属的腐蚀和防护同步辅导与检测课件 新人教版选修

第二节金属的腐蚀和防护探索生活材料耸立于美国纽约港外一个海岛上15层楼高的自由女神，历来被认为是美利坚合众国的象征。然而，经过近百年的风风雨雨，它和人一样，已经生病了。她究竟患了何种疾病呢？最近，美、法两国组织了一个调查小组，对她进行全面体检，结果令人大吃一惊，因为他们发现自由女神近百年来一直受着一种疾病的折磨，那就是：电化学腐蚀。自由女神的外壳材料是铜，而支撑整个雕像的内支架却是铁的，在它们之间仅有一层浸透油的毛毡隔开。年岁久了，设计者预先没想到的事发生了：首先是那一层毛毡失去了隔离作用，而大西洋潮湿的夹带着盐分的空气有意向自由女神不断地进行攻击，无数的原电池便在自由女神的身上形成，这种原电池以铁为负极，铜为正极，夹带盐分的湿空气，正好在两极之间起着电解质溶液的作用，结果加速了铁的腐蚀，自由女神的铁骨表面一层又一层地锈蚀，蓬松的氧化铁使铁架的体积膨胀，铆固的支脚被折断。尽管自由女神有万般神通，现在也自身难保了。想要为她脱胎换骨，以挽救她的厄运，还要求助于化学。什么是金属的腐蚀？怎样防止金属的腐蚀呢？1．能描述金属腐蚀的类型和化学原理。2．了解影响金属腐蚀的快慢因素。3．知道金属防护的常用方法。4．认识防止金属腐蚀的重要意义。金属的腐蚀答案：金属合金化学反应失去电子氧化直接发生化学反应温度不纯的金属合金电解质溶液原电池比较活泼的金属氧化很弱中2Fe－2e－2Fe2＋O2＋4e－＋2H2O4OH－酸Fe－2e－Fe2＋2H＋＋2e－H2↑活泼电化学腐蚀潮湿腐蚀性电解质============综合拓展一、化学腐蚀和电化学腐蚀的比较类型化学腐蚀电化学腐蚀定义金属跟接触到的物质(如O2、Cl2、SO2等)直接发生化学反应而引起的腐蚀不纯的金属(或合金)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本质金属被氧化的过程较活泼的金属被氧化的过程现象无电流产生有电流产生影响因素温度升高会加快化学反应速率金属的活泼性差异相互关系化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀比化学腐蚀要普遍得多吸氧腐蚀与析氢腐蚀的比较(以钢铁腐蚀为例)类型吸氧腐蚀析氢腐蚀条件水膜呈中性或弱酸性水膜呈酸性正极反应(C)O2＋4e－＋2H2O4OH－2H＋＋2e－H2↑负极反应(Fe)2Fe－42e－2Fe2＋2Fe－42e－2Fe2＋电池总反应2Fe＋O2＋2H2O2Fe(OH)2Fe＋2H＋Fe2＋＋H2↑其他反应4Fe(OH)2＋2H2O＋O24Fe(OH)3Fe(OH)3失水转化为铁锈(Fe2O3·xH2O)=====================尝试应用1．钢铁在很弱的酸性或中性条件下发生电化学腐蚀时，正极的反应式为()A．Fe－2e－Fe2＋B．2H＋＋2e－H2↑C．2H2O＋O2＋4e－4OH－D．Fe－3e－Fe3＋解析：考查金属的电化学腐蚀的实质。钢铁中含有多种杂质，在考虑钢铁的电化学腐蚀时，为了简化问题，主要讨论碳杂质问题，也就是以Fe为负极，C为正极的原电池反应。在中性条件或弱酸性条件下发生的是吸氧腐蚀，原电池的正极为C，发生的是还原反应，即得电子反应，故A、D两项应排除，在B、C两项中，B项是析氢腐蚀的电极反应式，所以C项符合题意。答案：C============金属的防护答案：加保护层涂油漆包塑料层电镀电化学方法失电子改变金属内部结构综合拓展二、金属的防护1．保持金属表面清洁干燥；2．金属表面涂抹油漆等保护层；3．改变金属内部结构，如制成合金；4．通过化学方法使其表面形成保护层，如电镀、形成氧化膜等；5．电化学防护法——牺牲阳极的阴极保护法。电化学防护法应用原电池原理，让被保护金属作为正极，另找一种活动性较强的金属作为负极。例如在锅炉内壁、船舶外壳装上若干锌块，就可保护钢铁设备。发生的电极反应：负极：Zn－2e－===Zn2＋正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－锌块不断被腐蚀，可定期拆换，使铁得到保护。尝试应用2.下列做法不能起防锈作用的是（A.B.C.D.在车、船的表面刷油漆解析：铁锈是比较疏松的氧化膜，容易保存一些水分，形成电解质溶液加速铁的腐蚀，不能起到防锈的作用。B、C、D均能起到防锈的作用。A一、比较金属腐蚀的快慢如图所示，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_________________。(3)B中Fe极附近溶液的pH______(填“增大”、“减小”或“不变”)。A、B、C中铁被腐蚀的速率由快到慢的顺序_______。Fe解析：B、C装置为原电池，在原电池中，活泼金属做负极，故B中Fe做正极被保护，C中Fe做负极被腐蚀。答案：(1)2H＋＋2e－H2↑(2)Zn－2e－Zn2＋(3)增大CAB名师点睛：判断金属腐蚀快慢的规律(1)金属腐蚀的快慢取决于与金属接触的氧化剂的氧化能力的强弱；氧化剂氧化性越强，金属腐蚀越严重。(2)通常金属腐蚀的快慢类型：原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防护措施的腐蚀。(3)当形成原电池时，与以下两因素有关：①与构成原电池的材料有关，两极材料的活动性差别越大，活泼金属被腐蚀的速率就越快；②与金属所接触的电解质强弱有关，活泼金属在电解质溶液中的腐蚀快于在非电解质溶液中的腐蚀，在强电解质溶液中的腐蚀快于在弱电解质溶液中的腐蚀。======变式应用1．下图所示各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀，腐蚀的速率由快到慢的顺序为()A．②①③④B．④③①②C．④②①③D．③②④①解析：②③④为原电池，③中Fe为正极，不被腐蚀，②、④中Fe均为负极被腐蚀，Fe和Cu的金属活动性差别较Fe和Sn的金属活动性差别大，所以④中铁腐蚀最快。答案：C二、电化学腐蚀原理如图所示，将紧紧缠绕不同金属的铁钉放入培养皿中，再加入含有适量酚酞和NaCl的琼脂热溶液，冷却后形成琼胶(离子在琼胶内可以移动)，下列叙述正确的是()A．a中铁钉附近呈现红色B．b中铁钉上发生还原反应C．a中铜丝上发生氧化反应D．b中铝条附近有气泡产生解析：依据原电池原理分析可知：a中铁钉作负极，发生氧化反应，铜丝作正极发生O2＋2H2O＋4e－4OH－的还原反应，可知A、C错误；b中铁钉作正极，发生O2＋2H2O＋4e－4OH－的还原反应，而铝条发生氧化反应不会冒气泡，D错误。答案：B======变式应用2．下图是铁钉在某溶液中被腐蚀的实验(开始时试管中液面和试管外液面等高)。(1)甲、乙两图溶液中呈酸性的是________(填“甲”或“乙”)。(2)甲图电极反应式是：正极_______________________，负极____________________________。(3)乙图中发生反应的离子方程式是____________________________________________。解析：从两图中液面的高度可以看出，甲图试管内液面上升，说明气体体积减小，有氧气被吸收，发生吸氧腐蚀。乙图试管内液面下降，说明气体体积增大，有氢气生成，发生析氢腐蚀。答案：(1)乙(2)正极：O2＋2H2O＋4e－4OH－负极：Fe－2e－Fe2＋(3)Fe＋2H＋Fe2＋＋H2↑=========水平测试1．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D．钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是Fe－3e－Fe3＋===解析：A中钢管与铜块连接，钢管为原电池的负极，加速了钢管的腐蚀，故A项不符合题意。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，故B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，故C项不合题意。钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应应是Fe－2e－Fe2＋，故D项不合题意。答案：B===能力提升7．铁生锈是一种常见的自然现象，其主要的化学反应方程式为：4Fe＋3O2＋2xH2O2Fe2O3·xH2O。如图为一放在水槽中的铁架，水位高度如图所示。最容易生锈的铁架横杆是()A．①B．②C．③D．④解析：根据反应式可知，Fe与O2、H2O反应生成铁锈，故选C。答案：C===