2019-2020学年高中化学 第四章 电化学基础 4 金属的电化学腐蚀与防护课件 新人教版选修4

第四章电化学基础第四节金属的电化学腐蚀与防护第四章电化学基础1．认识金属腐蚀的危害，能利用原电池原理解释电化学腐蚀的原因。2.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。3.了解金属腐蚀的防护方法。金属的腐蚀1．概念：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。2．本质：金属原子电子变为阳离子，金属发生反应。失去氧化3．分类(1)化学腐蚀：金属与接触到的干燥气体或非电解质液体等直接发生化学反应而引起的腐蚀。(2)电化学腐蚀：不纯的金属与电解质溶液接触时，会发生反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化。电化学腐蚀又可分为和。原电池析氢腐蚀吸氧腐蚀4．钢铁的电化学腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀图形描述条件水膜酸性较强水膜呈中性或酸性很弱析氢腐蚀吸氧腐蚀电极反应负极(Fe)正极(C)总反应其他反应4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3，Fe(OH)3失去部分水转化为铁锈(Fe2O3·xH2O)相互关系析氢腐蚀和吸氧腐蚀同时发生，金属的腐蚀以吸氧腐蚀为主，吸氧腐蚀比析氢腐蚀普遍Fe－2e－===Fe2＋Fe－2e－===Fe2＋2H＋＋2e－===H2↑2H2O＋O2＋4e－===4OH－Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)21．正误判断：正确的打“√”，错误的打“×”，并阐释错因或列举反例。语句描述正误阐释错因或列举反例(1)金属的腐蚀都是金属失去电子被氧化的过程，所以都是化学腐蚀(2)因为CO2普遍存在，所以钢铁的腐蚀以析氢腐蚀为主语句描述正误阐释错因或列举反例(3)电化学腐蚀是发生原电池反应，有电流产生(4)钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式为Fe－3e－===Fe3＋(5)钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀的区别在于前者有H2生成，后者有O2参加答案：(1)×金属的腐蚀还有电化学腐蚀(2)×钢铁的吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍(3)√(4)×负极反应式应为Fe－2e－===Fe2＋(5)√2．铜板上铁铆钉处的吸氧腐蚀原理如图所示，下列有关说法中，不正确的是()A．正极电极反应为2H＋＋2e－===H2↑B．此过程中还涉及反应4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3C．此过程中铜并未被腐蚀D．此过程中电子从Fe移向Cu解析：选A。铜、铁形成原电池，Fe发生吸氧腐蚀，Fe做负极，失去电子被氧化，电极反应为Fe－2e－===Fe2＋；Cu做正极，电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。在此原电池中，电子由Fe移向Cu，原电池反应为2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2，在溶液中还发生反应4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。训练一金属腐蚀的理解和判断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＋n2H2↑B．金属发生化学腐蚀的实质是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．在潮湿的环境中，金属的电化学腐蚀一定是析氢腐蚀解析：选B。金属腐蚀的实质是金属失去电子，在酸性较强的电解质溶液中发生析氢腐蚀放出H2，而在中性或酸性较弱的电解质溶液中发生吸氧腐蚀，析氢腐蚀和吸氧腐蚀均属于电化学腐蚀。2．下列事实与电化学原理无关的是()A．金属钠与氧气反应生成过氧化钠B．铁制器件在潮湿空气中生锈C．镀锌铁片比镀锡铁片更耐腐蚀D．远洋海轮的外壳连接锌块可保护轮船不受腐蚀解析：选A。A.金属钠与氧气反应生成过氧化钠，与电化学原理无关，故选A；B.铁在潮湿空气中形成原电池发生电化学腐蚀，故不选B；C.镀锌铁片破损后发生电化学腐蚀，因Zn比Fe活泼，Zn被腐蚀，镀锡铁片破损后发生电化学腐蚀，因Fe比Sn活泼，Fe被腐蚀，所以镀锌铁片比镀锡铁片耐腐蚀，故不选C；D.原电池中活泼金属做负极，腐蚀锌，保护了铁，故不选D。训练二金属腐蚀的实验探究3.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，下列有关描述错误的是()A．生铁块中的碳是原电池的正极B．红墨水柱两边的液面为左低右高C．两试管中相同的电极反应式是Fe－2e－===Fe2＋D．a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀解析：选B。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，故B项错。4.(2019·鞍山高二质检)为探究钢铁的吸氧腐蚀原理设计了如图所示装置，下列有关说法中错误的是()A．正极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－B．将石墨电极换成Mg电极，难以观察到铁锈生成C．若向自来水中加入少量NaCl(s)，可较快地看到铁锈D．分别向铁、石墨电极附近吹入O2，前者铁锈出现得快解析：选D。铁是负极，失电子被氧化成Fe2＋，在正极氧气得电子发生还原反应生成OH－，故将氧气吹向石墨电极的腐蚀速率比吹向铁电极快，A正确，D错误；若将石墨电极换成Mg电极，则负极为Mg，Fe被保护，难以看到铁生锈，B正确；向自来水中加入NaCl(s)，可使电解质溶液的导电能力增强，加快腐蚀速率，C正确。金属的防护方法1．电化学防护(1)牺牲阳极的阴极保护法——原理①(填电极名称，下同)：比被保护金属活泼的金属；②：被保护的金属设备。原电池负极正极(2)外加电流的阴极保护法——原理①：被保护的金属设备；②：惰性金属。2．改变金属的内部结构，制成合金，如不锈钢等。3．加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。电解阴极阳极1．正误判断：正确的打“√”，错误的打“×”，并阐释错因或列举反例。语句描述正误阐释错因或列举反例(1)轮船的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语句描述正误阐释错因或列举反例(2)钢铁制造的暖气管道外常涂有一些沥青，这是钢铁的电化学保护法(3)在入海口的钢铁闸门上装一定数量的铜块可防止闸门被腐蚀(4)原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因，故不能用来减缓金属的腐蚀答案：(1)√(2)×这种方法属于加防护层法(3)×铁比铜活泼，会加速钢铁的腐蚀(4)×可用牺牲阳极的阴极保护法来减缓金属的腐蚀2．将下列金属的防护方法连线。(1)加防护层(2)牺牲阳极的阴极保护法(3)外加电流的阴极保护法(4)改变内部结构A．钢闸门与直流电源负极相连B．电线外面包塑料C．普通钢制成镍铬钢D．轮船外壳装上锌块答案：(1)－B(2)－D(3)－A(4)－C训练一金属腐蚀的防护方法1．以下防腐措施中，属于电化学保护法的是()A．用氧化剂使金属表面生成致密稳定的氧化物保护膜B．在金属中加入一些铬或镍制成合金C．在轮船的船壳水线以下部分装上一锌锭D．在金属表面喷漆解析：选C。在轮船的船壳水线以下部分装上锌，能形成锌铁原电池，锌为负极，被腐蚀，铁被保护。2．下列金属防腐的措施中，使用外加电流的阴极保护法的是()A．水中的钢闸门连接电源的负极B．金属器皿表面喷涂油漆C．汽车底盘喷涂高分子膜D．地下钢管连接镁块解析：选A。外加电流的阴极保护法是指把要保护的金属连接在直流电源的负极上，使其作为电解池的阴极被保护，A项符合题意；金属表面喷涂油漆或高分子膜是防止金属与其他物质接触发生反应，B、C项不符合题意；地下钢管连接镁块，是牺牲阳极的阴极保护法，D项不符合题意。训练二金属腐蚀的快慢比较3．相同材质的铁在下图中的各情形下最不易被腐蚀的是()解析：选C。A中，食醋做电解质溶液，铁勺和铜盆是相互接触的两个金属电极，形成原电池，铁是活泼金属做负极，易被腐蚀；B中，食盐水做电解质溶液，铁炒锅和铁铲都是铁碳合金，符合原电池形成条件，铁是活泼金属做负极，易被腐蚀；C中，铜镀层将铁球覆盖，使铁被保护，所以铁不易被腐蚀；D中，酸雨做电解质溶液，铁铆钉和铜板分别做负极、正极，形成原电池，铁易被腐蚀。4．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()A．④＞②＞①＞③B．②＞①＞③＞④C．④＞②＞③＞①D．③＞②＞④＞①解析：选A。Fe在海水中的腐蚀属于电化学腐蚀，当Fe与比其活泼性差的Sn相连时，Fe被腐蚀的速率变快(比①快)，与比其活泼性强的Zn相连时，Zn做负极，被腐蚀，Fe被保护，其腐蚀的速率要比①慢；④为电解装置，Fe为阳极，发生氧化反应，Fe被腐蚀的速率最快。金属腐蚀快慢的判断方法(1)在同一电解质溶液中：电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀。(2)同一种金属在不同介质中腐蚀由快到慢的顺序为强电解质溶液＞弱电解质溶液＞非电解质溶液。(3)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀越快。学习小结1.钢铁在酸性环境中主要发生析氢腐蚀，放出氢气。2．钢铁在中性或弱酸性环境中主要发生吸氧腐蚀，最终生成铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O。3．钢铁发生吸氧腐蚀时，正极发生的电极反应为2H2O＋O2＋4e－===4OH－。4.金属电化学防护的方法有牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法。5．金属腐蚀快慢的规律电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有保护措施的腐蚀。