人教版高中化学选修一教学案第三章 第二节 金属的腐蚀和防护含答案.docx

1、人教版高中化学选修一教学案第三章 第二节 金属的腐蚀和防护含答案2019-2020年人教版高中化学选修一教学案：第三章 第二节 金属的腐蚀和防护(含答案)金属的腐蚀自读教材夯基础1定义金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。2本质金属原子失去电子变成阳离子的过程。3金属腐蚀的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腐蚀速率金属的活泼性

2、差异，和电解质的强弱跟随名师解疑难(1)化学腐蚀主要发生在活泼金属与氧化性气体或液体直接接触时，如FeFeCl3。(2)电化学腐蚀主要是不纯的金属接触到电解质溶液发生的原电池反应。化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更为普遍。(3)钢闸门、船体的下部分，埋在地下的钢管连接一块锌块都是发生原电池反应，其中铁受到了保护。剖析典例探技法例1金属的腐蚀分两类化学腐蚀与电化学腐蚀，下列腐蚀属于电化学腐蚀的是()A钢铁与氯气接触生成氯化铁B钢铁与河水接触易生锈C石灰石被酸雨腐蚀D铜在潮湿空气中长期放置长出铜绿名师解析金属或合金与化学物质(如O2、Cl2、HCl、SO2等)接触发生化学反应的是化学

3、腐蚀，不纯的金属或合金形成微小原电池，易发生电化学腐蚀。钢铁在潮湿环境下及铜在潮湿环境下长出铜绿均为电化学腐蚀。答案BD互动探究银制物品在空气中变黑(Ag2S)是化学腐蚀还是电化学腐蚀？提示：银器变黑(生成Ag2S)是化学腐蚀过程。吸氧腐蚀与析氢腐蚀自读教材夯基础1吸氧腐蚀(1)含义：钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性时，氧气参加电极反应，发生吸氧腐蚀。(2)原理：(3)有关方程式：负极：2Fe4e=2Fe2；正极：2H2OO24e=4OH；总反应：2FeO22H2O=2Fe(OH)2。最终生成铁锈(主要成分为Fe2O3xH2O)，反应如下：4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3，2F

4、e(OH)3=Fe2O3xH2O(3x)H2O。2析氢腐蚀(1)含义：金属表面的水膜酸性较强，腐蚀过程中不断有H2放出，发生析氢腐蚀。(2)原理：(3)有关方程式：负极：Fe2e=Fe2；正极：2H2e=H2；总反应：Fe2H=Fe2H2。跟随名师解疑难(1)钢铁的电化学腐蚀，通常有析氢腐蚀和吸氧腐蚀两种情况，但以吸氧腐蚀为主，这两种腐蚀关键是看钢铁制品表面水膜的性质，当水膜呈较强的酸性时，发生析氢腐蚀，当水膜为弱酸性或中性时发生吸氧腐蚀。(2)两种腐蚀的负极反应式相同，其差异主要体现在正极反应上。(3)吸氧腐蚀与析氢腐蚀中“吸”与“析”的含义是不同的，书写时不能混淆。剖析典例探技法例2钢铁生

5、锈过程发生如下反应：2FeO22H2O=2Fe(OH)2；4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3；2Fe(OH)3=Fe2O3nH2O(3n)H2O。下列说法正确的是()A反应、中电子转移数目相等B反应中氧化剂是氧气和水C与铜质水龙头连接处的钢质水管不易发生腐蚀D钢铁在潮湿的空气中不能发生电化学腐蚀名师解析反应中消耗O2的量相等，两个反应也仅有O2作为氧化剂，故转移电子数是相等的，A项正确；中H2O的H、O两元素的化合价没有变，故不作氧化剂，B项错误；铜和钢中的铁构成原电池，腐蚀速率加快，C项错误；钢铁是铁和碳的混合物，在潮湿的空气中易发生吸氧腐蚀，属于电化学腐蚀，故D项错误。答案A名

6、师点睛由于金属表面一般不会遇到酸性较强的溶液，故吸氧腐蚀是金属腐蚀的主要形式，只有在金属活动性顺序中位于氢前面的金属才可能发生析氢腐蚀，而位于氢以后的金属腐蚀时，只能是吸氧腐蚀，如铜绿的形成就属于吸氧腐蚀。其中铜绿形成原理为：总反应为：2Cu2H2OO2=2Cu(OH)22Cu(OH)2CO2=Cu2(OH)2CO3(铜绿)H2O金属的防护自读教材夯基础1影响金属腐蚀的因素(1)金属的性质：金属越活泼，越易被腐蚀。若金属中能导电的杂质不如该金属活泼，则容易形成原电池而使金属发生电化学腐蚀。(2)介质的影响：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金属腐蚀的本质金属腐蚀的

7、本质是金属原子失去电子变成阳离子的过程。越活泼的金属，越容易被腐蚀。3金属的防护方法跟随名师解疑难金属腐蚀的防护措施原理方法适用对象防化学腐蚀使氧化剂与金属隔离包覆塑料层工具或车把涂油漆户外铁制设备涂矿物油机械运转部分电镀精密仪器或设备改变金属内部结构制成不锈钢精密仪器或设备防电化学腐蚀牺牲锌(镁)块牺牲锌(镁)保护铁大型门闸与舰船与外接电源负极相连铁作阴极被保护大型水上设施 剖析典例探技法例3下列材料保护的措施中不正确的是()A将搪瓷快餐杯脱瓷的部位用醇酸油漆涂严实，防止杯被腐蚀B将自行车的铁链条涂上植物油，附止链条被腐蚀C将埋在地下的铁水管缠上废铜丝，防止水管被腐蚀D将埋在地下的木头桩先用

8、火将表面烧焦，防止木材被腐蚀名师解析铁和铜在电解质溶液里构成铁为负极、铜为正极的原电池，加快铁的腐蚀。木材烧焦的部分主要是木炭，木炭的化学性质比较稳定，不易腐烂。答案C1吸氧腐蚀和析氢腐蚀的比较析氢腐蚀吸氧腐蚀形成条件水膜酸性较强水膜酸性很弱或为中性负极反应Fe2e=Fe2正极反应2H2e=H2O22H2O4e=4OH发生情况相对较少，腐蚀速率较快非常普遍，腐蚀速率一般较慢联系吸氧腐蚀为主水膜中的相关反应Fe22OH=Fe(OH)24Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3nH2O(3n)H2O2金属防护的常用方法(1)改善金属的内部结构：根据不同的用途选择不同

9、的材料组成耐蚀合金，或在金属中添加合金元素，提高其耐蚀性，可以防止或减缓金属的腐蚀。(2)形成保护层：在金属表面覆盖各种保护层，把被保护金属与腐蚀性介质隔开，是防止金属腐蚀的有效方法。工业上普遍使用的保护层有非金属保护层和金属保护层两大类。如涂油漆、包塑料膜、搪瓷、电镀、形成致密氧化膜等。(3)牺牲阳极的阴极保护法：用比被保护金属活泼的金属或合金作负极，固定在被保护金属上，形成原电池，被保护金属作正极而得到保护。(注：阳极是发生氧化反应的电极，原电池中负极也叫阳极，原电池的正极也叫阴极，通常情况下原电池的两极称为正、负极，一般不称作阴、阳极)(4)外加电流法：将被保护金属与另一附加电极作为电解

10、池的两个极，使被保护的金属作为阴极，在外加直流电的作用下使阴极得到保护。金属腐蚀快慢的判断(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大小；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：电解池的阳极原电池的负极自然腐蚀原电池的正极(保护)电解池的阴极(保护)。(3)当同为形成原电池时，与以下两因素有关：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；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。1金属腐蚀的本质是金属被()A氧化 B还原C和氧发生

11、化合反应 D置换出氢气解析：金属原子因失去电子被氧化而发生腐蚀。答案：A2建筑用的钢材在出厂之前都要经过发蓝处理，使其表面生成一层Fe3O4，其目的是()A增加钢材的硬度B增强钢材的抗腐蚀能力C使钢材美观D增加钢材的韧性解析：发蓝处理是在钢材表面生成一层Fe3O4，是为了在金属表面覆盖保护层，增强抗腐蚀能力。答案：B3在下列条件或环境中，铁制品最容易生锈的是()A放在纯净的氧气中 B浸没在蒸馏水中C放在干燥的空气中 D放在潮湿的空气中解析：铁制品在潮湿的空气中容易生锈，在干燥的环境下不容易生锈，浸没在蒸馏水中不能形成电解质溶液，也不接触氧气，腐蚀很慢。答案：D4为防止轮船舱体的腐蚀，应在船壳水

12、线以下位置镶嵌上一定数量的()A铜块 B铅块C锌块 D钠块解析：根据原电池原理，要保护金属，应在船体上镶嵌一定数量的比较活泼的金属。答案：C5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)甲图中电极反应式：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)O22H2O4e=4OH2Fe4e=2Fe2(3)Fe2H=Fe2H2

13、三年高考感悟1(2012山东高考)下列与金属腐蚀有关的说法正确的是()A图a中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重B图b中，开关由M改置于N时，CuZn合金的腐蚀速率减小C图c中，接通开关时Zn腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大D图d中，ZnMnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的解析： 选项A，图a中，铁棒发生电化学腐蚀，靠近底端的部分与氧气接触少，腐蚀程度较轻，错误；选项B，图b中开关置于M时，CuZn合金作负极，由M改置于N时，CuZn合金作正极，腐蚀速率减小，正确；选项C，图c中接通开关时Zn作负极，腐蚀速率增大，但氢气在Pt极上放出，错误；选项D，图d中Zn

14、MnO2干电池自放电腐蚀主要是由Zn的还原作用引起的，错误。答案：B2(2010北京高考)下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是()A钢管与电源正极连接，钢管可被保护B铁遇冷浓硝酸表现钝化，可保护内部不被腐蚀C钢管与铜管露天堆放在一起时，钢管不易被腐蚀D钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应式是Fe3e=Fe3解析：本题考查金属的腐蚀和防护，意在考查考生对金属腐蚀原理的理解和防护措施的应用。钢管与电源正极相连，则钢管作阳极，发生氧化反应而被腐蚀，A项错误；铁遇冷浓硝酸表面钝化，在表面生成一层致密的氧化膜保护内部不被腐蚀，B项正确；钢管与铜管露天堆放在一起，形成原电池时钢管作负极，发生氧化反应而被腐蚀，C项

15、错误；钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应为：Fe2e=Fe2，D项错误。答案：B3(2011安徽高考)右图是三种稀酸对FeCr合金随Cr含量变化的腐蚀性实验结果，下列有关说法正确的是()A稀硝酸对FeCr合金的腐蚀性比稀硫酸和稀盐酸的弱B稀硝酸和铁反应的化学方程式是：Fe6HNO3(稀)=Fe(NO3)33NO23H2OCCr含量大于13%时，因为三种酸中硫酸的氢离子浓度最大，所以对FeCr合金的腐蚀性最强D随着Cr含量增加，稀硝酸对FeCr合金的腐蚀性减弱解析：根据图可知，Cr的含量不同，三种酸对FeCr合金的腐蚀性不同，当w(Cr)较小时，稀硝酸对其腐蚀性最强，A不正确；铁与稀硝酸反应生成的是N

16、O而不是NO2，B不正确；三种酸的质量分数相同，盐酸中的氢离子浓度较大，C不正确；根据图中稀HNO3的曲线变化，可知D正确。答案：D4(2010新课标全国卷)合金是生活中常用的材料，请回答下列问题：(1)生铁和钢是含碳量不同的铁碳合金，含碳量在2%4.3%的称为_。不锈钢在空气中比较稳定，不易生锈，有强的抗腐蚀能力，其合金元素主要是_；(2)钢铁的腐蚀给社会造成的损失是巨大的，所以采取各种措施防止钢铁的腐蚀是十分必要的，请列举三种防止钢铁腐蚀的方法_；(3)青铜的主要合金元素为_，黄铜的主要合金元素为_；解析：(1)生铁和钢是常见的铁合金，含碳量为2%4.3%称为生铁，含碳量0.03%2%称为

17、钢，而不锈钢是在钢中加入了铬、镍元素。(2)金属防护的方法：改变金属内部结构，例如制成不锈钢。加保护层隔绝空气，例如喷油漆。电化学保护法，例如镀一层更易失电子的金属。(3)青铜为铜锡合金，黄铜为铜锌合金。答案：(1)生铁铬和镍(2)在钢铁表面喷涂油漆；在金属表面镀上铬、锌等金属；对钢铁表面进行发蓝处理(3)SnZn课时跟踪训练一、选择题(本题包括10小题，每小题5分，共50分)1埋在地下的输油铸铁管道，在下列各种情况下被腐蚀速率最慢的是()A在含铁元素较多的酸性土壤中B在潮湿疏松透气的土壤中C在干燥致密不透气的土壤中D在含碳粒较多、潮湿透气的土壤中解析：A项易发生析氢腐蚀，B项易发生吸氧腐蚀，

18、D项易发生吸氧腐蚀，而C项由于干燥致密不透气，缺少电解质溶液，因而腐蚀最慢。答案：C2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：4Fe3O22xH2O=2Fe2O3xH2O。右图为一放在水槽中的铁架，水位高度如右图所示。最容易生锈的铁架横杆是()A BC D解析：处O2浓度最大，腐蚀最快。答案：C3下列做法不能起防锈作用的是()A保留铁制品上的铁锈B在铁制品表面镀锌C在金属机械上涂油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。答案：A4铁制自来水管与下列材料做成的水龙头连接，自来

19、水管锈蚀最快的是()A铁水龙头 B铜水龙头C塑料水龙头 D陶瓷水龙头解析：FeCu自来水(作电解质溶液)形成原电池，其中Fe作负极，而加快腐蚀。答案：B5以下现象与电化学腐蚀无关的是()A黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿B生铁比软铁芯(几乎是纯铁)容易生锈C铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈D银质奖牌久置后表面变暗解析：选项中的黄铜是铜锌合金，可以构成原电池，但铜没有锌活泼，被腐蚀的是锌而不是铜，所以不易产生铜绿；选项B中生铁是铁碳合金，可以构成原电池而使铁腐蚀生锈，软铁芯几乎是纯铁，不构成原电池；选项C中铁与铜接触构成原电池，铁比铜活泼，铁腐蚀成铁锈；选项D中银质奖牌是由较纯的银制

20、成的，不构成原电池，久置后变暗是跟空气中的多种物质起反应造成的。答案：D6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()Aa中铁钉附近呈现红色Bb中铁钉上发生还原反应Ca中铜丝上发生氧化反应Db中铝条附近有气泡产生解析：题中的两个装置都构成原电池，发生吸氧腐蚀，a中铁为负极，Fe2e=Fe2，发生氧化反应，铜为正极，O22H2O4e=4OH，发生还原反应。b中Al为负极，Al3e=Al3，发生氧化反应，铁为正极，O22H2O4e=4OH，发生还原反应。答案：B7下列各种方法中：金属表面涂油漆

21、、改变金属内部结构、保持金属表面清洁干燥、在金属表面进行电镀、使金属表面形成致密的氧化物薄膜，能对金属起到防止或减缓腐蚀作用的是()A BC D全部解析：是在金属表面覆盖保护层，改变金属结构，破坏金属腐蚀的条件，都可起到防止或减缓腐蚀作用。答案：D8在钢铁腐蚀过程中，下列5种变化可能发生的是()Fe2转化为Fe3O2被还原产生H2Fe(OH)3失水形成Fe2O3H2O杂质碳被氧化A只有和 B只有C D解析： 钢铁腐蚀的过程中，杂质碳作正极不参与电极反应，其他四种情况均可能发生。答案：C9铜板上铁铆钉处的吸氧腐蚀原理如下图所示，下列有关说法中，正确的是()A此过程中铜会被腐蚀B此过程中还涉及反应

22、：4Fe3O2=2Fe2O3，从而形成铁锈C正极电极反应式为：2H2e=H2D此过程中电子从Fe移向Cu解析：因铁的活泼性强于铜，所以铁作负极被腐蚀，失电子被氧化成Fe2，铜作正极，空气中的氧气被还原生成OH。答案：D10为了探究金属腐蚀的条件和快慢，某课外学习小组用不同的细金属丝将三根大小相同的纯铁钉分别固定在下图所示的三个装置内，并将这些装置在相同的环境中放置相同的一段时间。下列对实验结果的描述不正确的是()A实验结束时，装置甲左侧的液面一定会下降B实验结束时，装置甲一定比装置乙左侧的液面低C实验结束时，铁钉b腐蚀最严重D实验结束时，铁钉c几乎没有被腐蚀解析：本题考查细致入微的观察能力。A

23、项，由于氯化氢和水的挥发，装置甲中铁钉与盐酸酸雾发生置换反应，放出氢气，U形管左侧液面一定会下降；B项，铜丝与铁钉以及盐酸酸雾形成了原电池，发生析氢腐蚀，加快了逸出氢气的速率，导致装置乙比装置甲左侧的液面低；装置丙中浓硫酸有吸水性，铁钉在干燥环境中不易腐蚀，D项正确。答案：B二、非选择题(本题包括4小题，共50分)11(7分)日常生产、生活中用到许多金属制品，从实用美观角度考虑选择下列合适的金属材料或保护(防腐蚀)方法，将序号填入下表相应空格中。不锈钢白铁(镀锌铁皮)铝合金镀铬铁管涂漆镶嵌锌块与直流电源负极相连(阴极保护法)用途选用材料或保护方法菜刀楼梯扶手或阳台护栏水桶航海轮船水闸吊车塔架房

24、门窗框解析：解答本题除理论联系实际外，还要结合日常观察，综合分析得出结论。菜刀处于潮湿环境，且要求机械强度大、清洁卫生等，故选不锈钢；楼梯扶手、护栏等要求安全美观，经济实惠，故选镀铬铁管；水桶处于潮湿环境，且摩擦碰撞较多，故选镀锌铁皮；航海轮船则采用镶嵌锌块法保护；水闸位置固定，宜采用阴极保护法；吊车塔架只求坚固防锈且经济，故涂漆保护就可以了；门窗框从轻便美观考虑，可选用铝合金材料。答案：12(14分)每年世界上钢铁的产量很高，但钢铁腐蚀也给人类带来了巨大的损失，因此如何更好地进行金属防护，一直是科学研究领域中的重要课题。(1)钢铁在潮湿的空气中的锈蚀主要属于_，沿海地区的钢铁腐蚀比内陆地区更

25、严重的原因是_。(2)据环保部门测定，我国一些大城市的酸雨pH3.5。在酸雨季节铁制品极易腐蚀，则在其腐蚀中正极发生的反应是_。(3)金属防护在实际生产、生活领域中有着广泛的应用，电镀是常用的一种方法，下列几种铁板，在镀层被破坏后，最耐腐蚀的是_。A镀锌铁板 B镀铜铁板C镀锡铁板 D镀铅铁板(4)在工业上常用亚硫酸钠除去水中溶解的氧，防止输水管道被腐蚀，请简要说明原因_。解析：钢铁在潮湿环境中发生的腐蚀主要为吸氧腐蚀，沿海地区潮湿的空气中钢铁易腐蚀。在酸性环境中，钢铁发生析氢腐蚀。镀锌铁板由于铁不如锌活泼而受到保护。Na2SO3具有还原性，吸收O2，防止O2参与Fe的吸氧腐蚀。答案：(1)电化

26、学腐蚀(或吸氧腐蚀)沿海地区空气潮湿，钢铁表面的水膜含电解质，加速金属腐蚀(2)2H2e=H2(3)A(4)Na2SO3将水中的O2还原，防止输水管道发生电化学腐蚀(吸氧腐蚀)13(14分)铜是生命必需的一种元素，也是人类最早使用的金属之一，铜制器皿在生活中比较常见。回答下列问题：(1)在化学反应中铜元素可表现的化合价有_。(2)西汉古籍书中曾记载“曾青(CuSO4)得铁则化为铜”中该反应的离子方程式是_。(3)铜在空气中长期保存也会生成一层绿色锈Cu2(OH)2CO3即铜绿，写出铜在空气中生锈的化学方程式_。如要除去这层铜绿可用_，其化学方程式是_。保护铜制品的方法是_。解析：铜元素有0价、1价和2价。Fe与CuSO4反应可得到Cu。Cu与空气中CO2、O2和水反应生成铜绿“Cu2(OH)2CO3”，除去铜绿可用稀盐酸或稀硫酸。为了避免铜的腐蚀可将其放于干燥处。答案：(1)0、1、2(2)FeCu2=Fe2Cu(3)2CuCO2H2OO2=Cu2(OH)2CO3稀盐酸或稀硫酸Cu2(OH)2CO34HCl=2CuCl23H2OCO2放置在干燥处14(15分)如何