山東省14-15化學(xué)(魯科)選修4學(xué)案：1.3.3金屬的腐蝕與防護(hù)(1)

1、 鑼點(diǎn)亮心燈/(AvA)照亮人生 鑼精誠凝聚=A_A=成就夢想第3課時(shí)金屬的腐蝕與防護(hù)目標(biāo)要求1了解金屬腐蝕的原因，能辨別金屬發(fā)生腐蝕的類型。2理解金屬電化學(xué)腐蝕的原理及類型。3掌握金屬防護(hù)的方法以及金屬的電化學(xué)防護(hù)的原理?；A(chǔ)落實(shí)一、金屬的腐蝕1定義：金屬表面與周圍的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或因電化學(xué)作用而遭到破壞的過程。2實(shí)質(zhì)：金屬失去電子被氧化。3分類：(1)化學(xué)腐蝕：指金屬與接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，腐蝕過程中無電流產(chǎn)生。(2)電化學(xué)腐蝕：涉及電化學(xué)原理，腐蝕過程中有電流產(chǎn)生。二、金屬電化學(xué)腐蝕的原理1定義：不純的金屬或合金跟電解質(zhì)溶液接觸時(shí)發(fā)生原電池反應(yīng)，較活潑金屬失去電子被氧化的過 程

2、。2實(shí)質(zhì)：被腐蝕金屬成為原電池的負(fù)極而被溶解。3.分類：(1)吸氧腐蝕：在水膜酸性很弱或呈中性時(shí)，正極上02被還原。(2)析氫腐蝕：在水膜酸性較強(qiáng)時(shí)，正極上H+被還原。三、金屬的防護(hù)1本質(zhì)：阻止金屬發(fā)生氧化反應(yīng)。2方法(1)改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如制成合金等。加防護(hù)層，如在金屬表面噴油漆、涂油脂、電鍍等。(3)電化學(xué)防護(hù)電化學(xué)保護(hù)分為犧牲陽極保護(hù)法和陰極電保護(hù)法。3金屬的防護(hù)措施圖示知識點(diǎn)一電化學(xué)腐蝕1鐵棒與石墨用導(dǎo)線連接后，浸入0.01 mol L1的食鹽溶液中，可能出現(xiàn)的現(xiàn)象是( )A.鐵棒附近產(chǎn)生0HB.鐵棒被腐蝕C.石墨棒上放出CI2D.石墨棒上放出02答案B解析(1)鐵棒與石墨用導(dǎo)線連接

3、后，浸入0.01 mol L1的食鹽溶液中形成原電池，負(fù)極：FeFe2+2e;由于正極石墨本身很難得電子，溶液中Na+不會得電子，溶液又顯中性，即溶液中的H+因濃度太小，也難得電子，此時(shí)溶液中的氧氣便在正極上得電子，正極：2H2O+O2+4e4OH。精誠凝聚=A_A=成就夢想 鑼點(diǎn)亮心燈/(AvA)照亮人生 鑼(2)鐵棒為負(fù)極， 是發(fā)生氧化反應(yīng)的一極， 溶液中的陰離子(如OH、CI)要趨向該極；石墨棒為正極，是發(fā)生還原反應(yīng)的一極，溶液中的陽離子(如H+、Na+)要趨向該極。2如下圖所示各燒杯中盛有海水，鐵在其中被腐蝕，腐蝕的速率由快到慢的順序?yàn)?)答案C解析 判斷金屬腐蝕快慢，首先判斷該金屬是

4、充當(dāng)原電池還是電解池的電極，若是電解池的陽極, 金屬腐蝕速率最快，其次是充當(dāng)原電池的負(fù)極腐蝕較快，而作為電解池的陰極和原電池的正極不被腐蝕。其中中，F(xiàn)e作為電解池的陽極，腐蝕最快，均為原電池，中，F(xiàn)e為正極，不被腐蝕，中Fe均為負(fù)極，被腐蝕，F(xiàn)e和Cu的金屬活動性差別比Fe和Sn大，中鐵腐蝕較快，其 腐蝕速率由快到慢的順序?yàn)椤?.關(guān)于銅板上鐵鉚釘處的吸氧腐蝕的下列說法中，不正確的是()A.正極電極反應(yīng)式為：2H+ +2eH2fB.此過程中還涉及到反應(yīng)：4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3C.此過程中銅并不被腐蝕D.此過程中電子從Fe移向Cu答案A解析 鐵鉚釘發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)，負(fù)極為

5、鐵，反應(yīng)式為：2Fe2Fe2+4e,正極為銅，反應(yīng)式為：2H2O+O2+4e4OH,總反應(yīng)為2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2，生成的Fe(OH)2繼續(xù)被空 氣中的O2氧化成Fe(OH)3，反應(yīng)式為4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3，反應(yīng)中電子從負(fù)極Fe移向正極Cu,銅不被腐蝕。4.如圖所示水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天觀察：(1)鐵釘在逐漸生銹，則鐵釘?shù)母g屬于 _ 腐蝕。(2)若試管內(nèi)液面上升，則原溶液呈 _ 性，發(fā)生 _腐蝕，電極反應(yīng)式：負(fù)極:_ ? 正極：_ 。(3)若試管內(nèi)液面下降，則原溶液呈 _性，發(fā)生 _腐蝕。電極反應(yīng)式：負(fù)極正極：_。答案 電化學(xué)(2)弱

6、酸性或中吸氧2Fe2Fe2+4eO2+2H2O+4e4OH較強(qiáng)的酸析氫FeFe2+2e2H+ +2eH2f解析 根據(jù)原電池的構(gòu)成條件：有兩種不同的材料(Fe為負(fù)極，碳為正極)，有電解質(zhì)溶液，形成閉 合回路，可知鐵釘?shù)母g屬于電化學(xué)腐蝕。根據(jù)金屬腐蝕的條件、原理及結(jié)果可知：試管內(nèi)液面上 升，說明試管內(nèi)壓強(qiáng)減小，試管A.C.D.B.精誠凝聚=A_A=成就夢想 鑼點(diǎn)亮心燈/(AvA)照亮人生 鑼內(nèi)氣體被吸收所致，是鐵釘吸氧腐蝕的結(jié)果，據(jù)此可寫出電極反應(yīng) 式；試管內(nèi)液面下降，說明試管內(nèi)氣體壓強(qiáng)變大，試管內(nèi)產(chǎn)生了新氣體所致，是鐵釘?shù)奈鰵涓g的 結(jié)果，據(jù)此可寫出電極反應(yīng)式。知識點(diǎn)二金屬的防護(hù)5下列表面上鍍

7、有金屬保護(hù)層的鐵板，當(dāng)鍍層損壞使鐵板裸露后， 在相同條件下最耐腐蝕的是（）A.鍍鋅鐵板（白鐵）B.鍍錫鐵板（馬口鐵）C.鍍銀鐵板D.鍍銅鐵板答案A解析6.下列有關(guān)金屬腐蝕與防護(hù)的說法正確的是（）純銀器表面在空氣中因化學(xué)腐蝕漸漸變暗當(dāng)鍍錫鐵制品的鍍層破損時(shí)，鍍層仍能對鐵制品起保護(hù)作用 在海輪外殼連接鋅塊保護(hù)外殼不受腐蝕是采用了犧牲陽極的陰極保護(hù)法可將地下輸油鋼管與外加直流電源的正極相連以保護(hù)它不受腐蝕A.B.C.D.答案A解析 純銀器表面在空氣中易生成硫化物失去光澤；當(dāng)鍍錫鐵制品鍍層破損時(shí)，由于鐵比錫活潑， 形成原電池時(shí)，鐵做原電池的負(fù)極，加快鐵的腐蝕；鋅比鐵活潑，當(dāng)在海輪外殼上連接鋅塊后，鋅

8、失電子而使海輪外殼被保護(hù)；要采用電解原理保護(hù)金屬，應(yīng)將金屬與電源的負(fù)極相連，即做電解池 的陰極。綜合上述分析，可知A正確。課時(shí)作業(yè)練基礎(chǔ)落實(shí)1.為了避免青銅器生成銅綠，以下方法正確的是（）將青銅器放在銀質(zhì)托盤上將青銅器保存在干燥的環(huán)境中將青銅器保存在潮濕的空氣中在青銅器的表面覆蓋一層防滲的高分子膜A.B.C.D.答案C解析Cu比較活潑，放在銀質(zhì)托盤上更易受腐蝕，錯；將其保存在干燥的環(huán)境中避免與空氣中的 水分和C02等物質(zhì)接觸，可避免腐蝕，正確，則錯誤；覆蓋防滲的高分子膜也可以隔絕潮濕空 氣，正確。2.關(guān)于金屬腐蝕的敘述中，正確的是（）A.金屬被腐蝕的本質(zhì)是M+nH20=M（0H）n+切2匸B.

9、馬口鐵（鍍錫鐵）鍍層破損后被腐蝕時(shí)，首先是鍍層被氧化C.金屬在一般情況下發(fā)生的電化學(xué)腐蝕主要是吸氧腐蝕D.常溫下，置于空氣中的金屬主要發(fā)生化學(xué)腐蝕精誠凝聚=A_A=成就夢想 鑼點(diǎn)亮心燈/(AvA)照亮人生 鑼答案C解析 金屬腐蝕的本質(zhì)主要是金屬原子失電子被氧化，腐蝕的內(nèi)因是金屬的化學(xué)性質(zhì)比較活潑，外因是金屬與空氣、水和其他腐蝕性的物質(zhì)相接觸，腐蝕主要有化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。A中金屬腐蝕的本質(zhì)應(yīng)包括化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕，為M-Mn+ne;B選項(xiàng)中Sn、Fe構(gòu)成電化學(xué)腐蝕，主要是FeFe2+ +2e，鐵先被腐蝕。常溫下，空氣中的金屬主要發(fā)生電化學(xué)腐蝕中的吸氧腐蝕， 難以和非金屬氧化劑（CI2、S）

10、等反應(yīng)，發(fā)生化學(xué)腐蝕。3下列各種方法中，能對金屬起到防止或減緩腐蝕作用的是（）金屬表面涂抹油漆改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)保持金屬表面清潔干燥金屬表面進(jìn)行電鍍使金屬表面形成致密的氧化物薄膜A.B.C.D.全部答案D解析 金屬的腐蝕主要是電化學(xué)腐蝕， 題目中中的方法都可以起到避免金屬和電解質(zhì)溶液 接觸形成原電池的目的；中如在金屬中加入某些其他元素改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)也可以起到防腐蝕的 效果。4.如圖所示， 將緊緊纏繞不同金屬的鐵釘放入培養(yǎng)皿中，再加入含有適量酚酞和NaCI的瓊脂熱溶液，冷卻后形成瓊膠（離子在瓊膠內(nèi)可以移動），下列敘述正確的是（）解析 依據(jù)原電池原理分析可知：a中鐵釘作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，銅絲作正

11、極，發(fā)生02+2H2O+4e40H的還原反應(yīng)，可知A、C錯誤；b中鐵釘作正極，發(fā)生02+2H2O+4e40H-的還原反應(yīng)，而鋁條發(fā)生氧化反應(yīng)，不會冒氣泡，B正確、D錯誤。5.下列關(guān)于鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕的說法正確的是（）A.正極上發(fā)生的電極反應(yīng)是2H+2eH2B.負(fù)極上發(fā)生的電極反應(yīng)是Fe2+2eFeC.正極上發(fā)生的電極反應(yīng)是2H2O+02+4e40HD.最終形成黑色的鐵銹答案解析負(fù)極：C鋼鐵在中性或弱酸性溶液中發(fā)生吸氧腐蝕，電極反應(yīng)式分別為2FeT2Fe2+4e正極：02+4e+2H20-T40H總反應(yīng)式為:4Fe(OH)32Fe+02+2H2O=2Fe(OH)24Fe(OH)2+02+2H2O

12、=練方法技巧6.如圖裝置中，U形管內(nèi)為紅墨水，a、b試管內(nèi)分別盛有食鹽水和氯化銨溶液，各加入A.a中鐵釘附近呈現(xiàn)紅色C.a中銅絲上發(fā)生氧化反應(yīng) 答案BB.b中鐵釘上發(fā)生還原反應(yīng)D.b中鋁條附近有氣泡產(chǎn)生-Fez Os（紅棕色。精誠凝聚=A_A=成就夢想 鑼點(diǎn)亮心燈/()照亮人生 鑼生鐵塊，放置一段時(shí)間。下列有關(guān)描述錯誤的是（）A生鐵塊中的碳是原電池的正極B.紅墨水柱兩邊的液面變?yōu)樽蟮陀腋逤.兩試管中相同的電極反應(yīng)式是FeFe2+2eD.a試管中發(fā)生了吸氧腐蝕，b試管中發(fā)生了析氫腐蝕答案B解析 本題考查鋼鐵的吸氧腐蝕和析氫腐蝕。Fe與C及電解質(zhì)溶液形成原電池，F(xiàn)e是負(fù)極：FeFe2+ +2e,C

13、是正極，在a中發(fā)生吸氧腐蝕，a中壓強(qiáng)減小，b中發(fā)生析氫腐蝕，b中壓強(qiáng)增大，紅 墨水柱液面是左高右低，故選B。7.為研究金屬腐蝕的條件和速率，某課外小組學(xué)生用金屬絲將三根大小相同的鐵釘分別固定在圖示的三個裝置中，再放置于玻璃鐘罩里保存相同的一段時(shí)間。下列對實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)現(xiàn)象的描述不正確的是（）InmA.裝置I左側(cè)的液面一定會下降B.左側(cè)液面裝置I比裝置n的低C.裝置n中的鐵釘腐蝕最嚴(yán)重D.裝置川中的鐵釘幾乎沒被腐蝕答案B解析 裝置I中鐵釘處于鹽酸的蒸氣中，被侵蝕而釋放出H2，使左側(cè)液面下降，右側(cè)液面上升；裝置n中鐵釘同樣處于鹽酸的蒸氣中，不同的是懸掛鐵釘?shù)慕饘俳z由鐵絲換成了銅絲，由于Fe比Cu活潑，

14、在這種氛圍中構(gòu)成的原電池會加速鐵釘?shù)那治g而放出更多的H2，使左側(cè)液面下降得更多，右側(cè)液面上升得更多；裝置川中雖然懸掛鐵釘?shù)倪€是銅絲，但由于濃硫酸有吸水性而無揮發(fā)性，使鐵 釘處于一種較為干燥的空氣中，因而在短時(shí)間內(nèi)幾乎沒有被侵蝕。&分別放置在下圖所示裝置（都盛有0.1 mol L1的H2SO4溶液）中的4個相同的純鋅片，腐蝕最快 的是（）解析 原電池的正極金屬和連接外接電源負(fù)極的金屬因富余電子，理論上不被腐蝕。B、D兩項(xiàng)中,Zn片被保護(hù)，不受腐蝕；C項(xiàng)中形成原電池，Zn是負(fù)極，其腐蝕速率比A項(xiàng)中Zn片快。規(guī)律方法 同一種金屬在同樣的電解質(zhì)溶液中腐蝕快慢的比較，有如下規(guī)律（由快到慢）:與外

15、接電源正極連接的金屬原電池的負(fù)極金屬單獨(dú)在電解質(zhì)溶液中并與其反應(yīng)金的屬原電池中的精誠凝聚=A_A=成就夢想 鑼點(diǎn)亮心燈/()照亮人生 鑼正極金屬（或與外接電源負(fù)極連接的金屬）。練綜合拓展9鋼鐵很容易生銹而被腐蝕，每年因腐蝕而損失的鋼材占世界鋼鐵年產(chǎn)量的四分之一。鋼鐵腐蝕主要是吸氧腐蝕，該腐蝕過程中的電極反應(yīng)式為(2)為了降低某水庫的鐵閘門被腐蝕的速率，可以采用圖甲所示的方案，其中焊接在鐵閘門上的固體材料R可以采用 _(填字母)。A.銅B.鈉C.鋅D.石墨(3)圖乙所示的方案也可以降低鐵閘門的腐蝕速率，其中鐵閘門應(yīng)該連接在直流電源的_ 極。答案 負(fù)極：2Fe2Fe2+ +4e，正極：02+2H2

16、O+4e40H(2)C(3)負(fù)解析(1)發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)，負(fù)極上Fe失電子，正極上02得到電子。鐵閘門上連接一塊比鐵活潑 的金屬如鋅，就可由鋅失去電子，鋅被溶解而鐵被保護(hù)，屬于犧牲陽極的陰極保護(hù)法。(3)屬于外加電流的陰極保護(hù)法，需把被保護(hù)的鐵閘門連接在電源的負(fù)極上。10.如何防止鐵的銹蝕是工業(yè)上研究的重點(diǎn)內(nèi)容。為研究鐵銹蝕的影響因素，某同學(xué)做了如下探究 實(shí)驗(yàn)：序號內(nèi)容實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象1常溫下將鐵絲放在干燥空氣中一個月干燥的鐵絲表面依然光亮2常溫下將鐵絲放在潮濕空氣中一小時(shí)鐵絲表面依然光亮3常溫下將鐵絲放在潮濕的空氣中一個月鐵絲表面已變得灰暗4將潮濕的鐵絲放在常溫的氧氣流中一小時(shí)鐵絲表面略顯灰暗5將潮濕的鐵絲放在咼于常溫的氧氣流中一小時(shí)鐵絲表面已變得灰暗6將浸過氯化鈉溶液的鐵絲放在咼于常溫的氧氣 流中一小時(shí)鐵絲表面灰暗程度比實(shí)驗(yàn)5嚴(yán)重回答以下問題：(1)上述實(shí)驗(yàn)中發(fā)生了電化學(xué)腐蝕的是(填實(shí)驗(yàn)序號)_; 在 電 化 學(xué) 腐 蝕 中 ， 負(fù) 極 反 應(yīng) 是_ ?正極反應(yīng)是_ ;由該實(shí)驗(yàn)可知，可以影響鐵銹蝕速率的因素是_ ;(3)_為防止鐵的銹蝕，工業(yè)上普遍采用的方法是 _(答兩種方法)。答案(1)3、4、5、6 FeFe2+ +2e(或2Fe2Fe2+ +4e) 2H2O+02+4e40H(2)濕度、溫度、02的濃