高中 化学 选择性必修1 第四章 化学反应电能《第三节 金属的腐蚀与防护》教学设计.docxVIP

第三节金属的腐蚀与防护

[课程标准]1.了解金属发生电化学腐蚀的本质，知道金属腐蚀的危害。2.了解防止金属腐蚀的措施。3.能利用电化学原理解释金属腐蚀的现象，选择并设计防腐蚀措施。

任务一金属的腐蚀

1.

实验过程

将经过酸洗除锈的铁钉用饱和食盐水浸泡一下，放入下图所示的具支试管中。几分钟后，观察导管中水柱的变化，并解释引起这种变化的原因

示意图

实验现象

导管中液面上升

2.

实验过程

取两支试管，分别放入两颗锌粒和等体积、等浓度的稀盐酸，观察现象。然后，向其中一支试管中滴加1～2滴硫酸铜溶液，再观察现象，并解释引起这种变化的原因

示意图

实验现象

开始时试管中均有无色气体产生，滴加硫酸铜溶液后产生气体的速率明显加快

1.实验1中导管中的水柱上升，铁钉生锈，说明什么问题？请分析变化的原因。

提示：实验1中导管中的水柱上升，铁钉生锈，说明该过程铁钉被腐蚀。铁钉发生的是吸氧腐蚀。

2.实验2为什么开始时试管中均有无色气体产生，滴加硫酸铜溶液后产生气体的速率明显加快？

提示：Zn与CuSO4反应生成Cu，Zn、Cu和稀盐酸构成原电池，形成电化学腐蚀，速率更快。

1.概念：金属或合金与周围的气体或液体发生氧化还原反应而引起损耗的现象叫做金属腐蚀。

2.本质：金属本身失去电子变成阳离子的过程(发生氧化反应)，M－ne－===Mn＋。

3.金属腐蚀的类型(根据与金属接触的气体或液体不同，金属腐蚀可分为两类)

(1)化学腐蚀

①概念：金属与其表面接触的一些物质(如O2、Cl2、SO2等)直接反应而引起的腐蚀，如：铁与氯气直接反应而腐蚀，输油、输气的钢管被原油、天然气中的含硫化合物腐蚀等。

②实质：金属和非电解质或其它物质相接触直接发生氧化还原反应而引起的腐蚀。

③特点：腐蚀过程没有电流产生，腐蚀的速率随温度升高而加快，如：钢铁在高温下容易被氧化，表面生成由FeO、Fe2O3、Fe3O4组成的一层氧化物。

(2)电化学腐蚀

①概念：当不纯的金属与电解质溶液接触时会发生原电池反应，比较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀。

②实质：发生原电池反应。

③特点：电化学腐蚀过程有微弱电流产生。

(3)化学腐蚀与电化学腐蚀的比较

类型

化学腐蚀

电化学腐蚀

条件

金属与干燥气体(如：O2、Cl2、SO2等)或非电解质液体(如：石油)等接触

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

较活泼金属被氧化

联系

金属腐蚀过程中，电化学腐蚀和化学腐蚀同时发生，但绝大多数属于电化学腐蚀，且比化学腐蚀的速率大得多

4.电化学腐蚀的分类——钢铁的电化学腐蚀

类型

析氢腐蚀(腐蚀过程中不断有氢气放出)

吸氧腐蚀(反应过程吸收氧气)

示意图

条件

水膜酸性较强

水膜酸性很弱或呈中性

电极材料及反应

负极(Fe)

Fe－2e－===Fe2＋

Fe－2e－===Fe2＋

正极(碳)

2H＋＋2e－===H2↑

O2＋2H2O＋4e－===4OH－

总反应

Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑

2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2

4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3

2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O＋

(3－x)H2O

联系

吸氧腐蚀更普遍

1.正误判断，错误的说明原因

(1)无论化学腐蚀还是电化学腐蚀，金属的腐蚀都是金属失电子被氧化的过程。

答案：正确。

(2)因为CO2普遍存在，所以钢铁腐蚀以析氢腐蚀为主。

答案：错误，二氧化碳溶于水形成的溶液酸性太弱，所以钢铁腐蚀以吸氧腐蚀为主。

(3)铜在酸性条件也可以发生析氢腐蚀。

答案：错误，铜不能置换出酸中的氢，所以铜只能发生吸氧腐蚀。

(4)纯铁不易腐蚀，生铁易腐蚀，是因为生铁中含碳，能形成原电池发生电化学腐蚀。

答案：正确。

2.(2023·上海长宁高二校考开学考试)钢铁很容易生锈腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一。因此，该小组同学又进行了钢铁腐蚀探究，希望能找到防止钢铁腐蚀的好办法。如图，U形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有氯化铵溶液(显酸性)和食盐水，各加入生铁块，放置一段时间均被腐蚀。红墨水柱两边液面变为：左低、右高。

(1)请猜测a试管中铁发生的是________(填“析氢”或“吸氧”)腐蚀。

(2)b管中生铁中碳上发生的电极反应式_____________________________________________

______________________________________________________________________________。

答案：(1)析氢(2)2H2O＋O2＋4e－===4OH－

解析：生铁中含有铁和碳，铁、碳和电解质溶液构成了原电池，铁作负极，碳作正极，负极