2017-2018学年度高中化学 第四章 电化学基础 第四节 金属的电化学腐蚀与防护学案 新人教版选修4.docVIP

第四章 电化学基础 第四节 金属的电化学腐蚀与防护 [目标导航]　1.认识金属腐蚀的危害，能解释金属发生电化学腐蚀的原因。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.掌握金属腐蚀的防护方法。 一、金属的腐蚀 1．概念 金属或合金与周围接触到的气体或液体物质发生氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。 2．本质 金属原子失去电子变为阳离子，金属发生氧化反应。 3．分类 (1)化学腐蚀： 金属与接触到的干燥气体(如O2、Cl2、SO2等)或非电解质溶液(如石油)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，比较活泼的金属失电子而被氧化。 4．钢铁的电化学腐蚀 (1)钢铁的电化学腐蚀的分类： 电化学腐蚀 (2)钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较： 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 图形描述 钢铁的析氢腐蚀示意图 钢铁的吸氧腐蚀示意图 条件 水膜酸性较强 水膜呈中性或酸性很弱 电极反应 负极 Fe－2e－===Fe2＋ 2Fe－4e－===2Fe2＋ 正极C 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 总反应 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2 【合作探究】 1．影响金属腐蚀的因素有哪些？ 答案　影响金属腐蚀的因素包括金属的本性和介质两个方面。就金属本性来说，金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀。介质对金属的腐蚀的影响也很大，如果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。 2．铁制品在潮湿的环境中比在干燥的环境中容易生锈，为什么？ 答案　铁制品中含有杂质碳，在潮湿的环境中构成原电池，加快了铁被氧化的反应速率。 3．判断下列腐蚀的类型(在括号内填“化学腐蚀”、“吸氧腐蚀”或“析氢腐蚀”)。 (1)通Cl2的铁制管道被腐蚀(化学腐蚀) (2)浸泡食盐水的铁钉被腐蚀(吸氧腐蚀) (3)用铝制饭盒盛放醋酸，一段时间后，饭盒被腐蚀(化学腐蚀) (4)将铁钉放在NH4Cl溶液中，铁被腐蚀(析氢腐蚀) 4．写出钢铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀生成铁锈的原理。 答案　铁锈的形成 负极：2Fe－4e－===2Fe2＋ 正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(铁锈)＋(3－x)H2O 二、金属的防护 1．金属的电化学防护 (1)牺牲阳极的阴极保护法： 应用原电池原理，让被保护金属作正极，另外一种活泼性较强的金属作负极。 如图所示： (2)外加电流的阴极保护法： 利用电解原理，把被保护的钢铁设备作为阴极，用惰性电极作为辅助阳极，在电解质溶液里，接外加直流电源。 如图所示： 2．改变金属的内部组织结构 制成防腐合金。如不锈钢。 3．加保护层 如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或使其钝化等。 【合作探究】 1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×” (1)在钢铁表面涂矿物性油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等物质，能够减缓金属的腐蚀( √ ) (2)用电镀的方法，在钢铁制品表面镀上一层不易被腐蚀的金属，如锌、锡、铬、镍等，能够减缓金属的腐蚀( √ ) (3)工业上常利用一些溶液的氧化作用，在机器零件、精密仪器、枪炮等钢铁制件的表面上形成一层致密的黑色的四氧化三铁薄膜( √ ) (4)把铬、镍等加入普通钢里制成不锈钢，就大大地增加了钢铁对各种侵蚀的抵抗力( √ ) (5)给铁件通入直流电，把铁件与电池负极相连接以防止铁腐蚀( √ ) (6)制成合金后均比纯金属耐腐蚀( × ) 2．在铁的表面镀上一层其他金属是常见的防止铁生锈的方法，常见的有镀锡(马口铁)和镀锌(白铁皮)，为什么镀层破损后，镀锌钢板(白铁皮)比镀锡钢板(马口铁)耐腐蚀？ 答案　镀层破损后，白铁皮形成原电池时，因为锌比铁活泼，易失去电子，从而保护了铁；而马口铁破损后形成原电池时，因为铁比锡活泼，铁被腐蚀。所以在镀层破损后，马口铁比白铁皮更易被腐蚀。 一、腐蚀类型的判断 【例1】　下列有关金属腐蚀的说法中正确的是(　　) A．金属腐蚀指不纯金属与接触到的电解质溶液进行化学反应而损耗的过程 B．电化学腐蚀指在外加电流的作用下不纯金属发生化学反应而损耗的过程 C．钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，负极吸收氧气，产物最终转化为铁锈 D．金属的电化学腐蚀和化学腐蚀本质相同，但电化学腐蚀伴有电流产生 答案　D 解析　金属腐蚀的本质，主要是金属原子失电子被氧化，腐蚀的内因是金属的化学性质比较活泼，外因是金属与空气、水和其他腐蚀性的物质接触，腐蚀主要包括化学腐蚀和电化学腐蚀，所以A错误；电化学腐蚀指不纯金属与电解质溶液接触时发