高中化学 第四章 第四节 金属的电化学腐蚀与防护 学生版.docx

1、高中化学 第四章 第四节 金属的电化学腐蚀与防护 学生版目标导航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

2、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Fe2e=Fe22Fe4e=2Fe2正极C2H2e=H2O24e2H2O=4OH总反应Fe2H=Fe2H22Fe2H2OO2=2Fe(OH)2议一议1金在自然界中为什么以游离态存在，而金属钠在自然界中只能以化合态存在？答案金的结构非常稳定，在自然界中没有其他物质能把它氧化。而钠最外层只有一个电子，很容易失去，易被空气氧化，所以只能以化合态存在。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

3、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试根据上述两个问题归纳影响金属腐蚀的因素。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，就金属本性而言，金属越活泼，越容易被腐蚀。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，就容易被腐蚀。4如何从字面上区别析氢腐蚀和吸氧腐蚀？答案析氢腐蚀中的“析”是“析出”的意思，即发生该腐蚀时，有H2析出；吸氧腐蚀中的“吸”是“吸进”的意思，即发生该腐蚀时，空气中的氧气参加反应而被消耗。5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

4、)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)6铁在自然界中发生的腐蚀主要是哪类腐蚀？答案主要是电化学腐蚀中的吸氧腐蚀。电化学腐蚀中吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍，吸氧腐蚀是金属腐蚀的主要形式，在金属活动性顺序中位于氢前面和氢之后的金属都能发生吸氧腐蚀，但只有在金属活动性顺序表中位于氢前面的金属才可能发生析氢腐蚀。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

5、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。议一议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

6、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、金属腐蚀快慢的判断方法例1一根铁丝插入煮沸过的蒸馏水中，铁丝上有三点：A(水面以下)、B(水面)、C(水面以上)。问：(1)A、

7、B、C三点哪点腐蚀最快？(2)若向蒸馏水中加入少量食盐，B处的腐蚀速率将如何变化？(3)若将蒸馏水换成：0.1 molL1 H2SO4溶液；1 molL1 H2SO4溶液；18.4 molL1 H2SO4溶液。则A处腐蚀由快到慢的顺序是_。方法归纳(1)不纯的金属或合金，在潮湿空气中形成原电池发生电化学腐蚀，活泼金属因被腐蚀而损耗。(2)金属的腐蚀与所接触到的电解质强弱有关：强电解质溶液中金属腐蚀的速率弱电解质溶液中金属腐蚀的速率非电解质溶液中金属腐蚀的速率。(3)对于同一种电解质溶液来说，在一定浓度范围内，电解质溶液浓度越大，金属的腐蚀越快。变式训练1如图所示，各容器中盛有海水，铁在其中被腐

8、蚀时，由快到慢的顺序是()A BC D二、金属制品防腐处理探究例2对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。(1)以下为铝材表面处理的一种方法：碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，原因是_(用离子方程式表示)。为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的_。aNH3 bCO2 cNaOH dHNO3以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为_。取少量废电解液，加入NaHCO3溶液后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的原因是_。(2)镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是_。(3)利用右图装置，可以模拟铁的电化

9、学防护。若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于_处。若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为_。题后感悟判断电化学保护法的类型，应分清其基本原理，看是利用电解原理的外加电流的阴极保护法还是应用原电池原理的牺牲阳极的阴极保护法，两者不能混淆。变式训练2金属铝易与空气中的氧气发生反应生成一层氧化膜，使铝件有耐腐蚀性，但氧化膜很薄，易被擦破损坏。为了增厚氧化膜，人们常将铝和铝的合金做进一步的氧化处理。电化学氧化法是将铝件和另一种材料作电极，在特定的电解质溶液中通电电解。在铝与电解质溶液的接触面上形成一层Al(OH)3薄膜，薄膜的某些部位存在着小孔，电流从小孔通过并产生热量，从而生成一层较厚的氧

10、化膜。请回答下列问题：(1)铝件在电解的过程中作_极(填“阴”或“阳”)。(2)简述氧化膜的形成过程，写出铝件所发生的电极反应式以及形成氧化膜的化学方程式_。(3)在海洋工程上，通常用铝合金(AlZnCd)保护海底钢铁设施，其原理如下图所示，其中负极发生的电极反应为_；在实际应用中，用铝合金而不选用纯铝。纯铝不能很好地起到保护作用，其原因是：_。1下列叙述中不正确的是()A金属的电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍B钢铁在干燥空气中不易被腐蚀C用铝质铆钉铆接铁板，铁板不易被腐蚀D原电池中电子由正极流入负极2下列有关金属腐蚀的说法中正确的是()A电化学腐蚀是在外加电流作用下不纯金属发生化学反应被损耗的过程

11、B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镀锌的铁板比镀锡的铁板更容易被腐蚀3下列叙述错误的是()A生铁中含有碳，抗腐蚀能力比纯铁弱B用锡焊接的铁质器件，焊接处易生锈C在铁制品上镀铜时，镀件为阳极，铜盐为电镀液D铁管上镶嵌锌块，铁管不易被腐蚀4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铁遇冷浓硝酸表面钝化，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，负极反应是Fe3e=Fe3 基础过关一、金属的腐蚀1关于金属腐蚀的叙述中，正确的是()A金

12、属被腐蚀的本质是MnH2O=M(OH)nH2B马口铁(镀锡铁)镀层破损后被腐蚀时，首先是镀层被氧化C金属在一般情况下发生的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀D常温下，置于空气中的金属主要发生化学腐蚀2下列事实与电化学腐蚀无关的是()A光亮的自行车钢圈不易生锈B黄铜(CuZn合金)制的铜锣不易生锈C铜、铝电线一般不连接起来作导线D生铁比熟铁(几乎是纯铁)容易生锈3出土的锡青铜(铜锡合金)文物常有Cu2(OH)3Cl覆盖在其表面。下列说法不正确的是()A锡青铜的熔点比纯铜低B在自然环境中，锡青铜中的锡可对铜起保护作用C锡青铜文物在潮湿环境中的腐蚀比干燥环境中快D生成Cu2(OH)3Cl覆盖物是电化学腐蚀过程

13、，但不是化学反应过程二、铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀4下列关于钢铁的析氢腐蚀的说法中正确的是()A铁为正极B碳为正极C溶液中氢离子浓度不变D析氢腐蚀在任何溶液中都会发生5在铁的吸氧腐蚀过程中，下列5种变化可能发生的是()Fe由2价转化成3价O2被还原产生H2Fe(OH)3失水形成Fe2O3xH2O杂质C被氧化除去A BC D6钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀，发生的原电池反应为2Fe2H2OO2=2Fe(OH)2。以下说法正确的是()A负极发生的反应为Fe2e=Fe2B正极发生的反应为2H2OO22e=4OHC原电池是将电能转变为化学能的装置D钢柱在水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀7.如图装置中，U形

14、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红墨水水柱两边的液面变为左低右高C两试管中相同的电极反应式是Fe2e=Fe2Da试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀三、金属的防护方法8下列金属的防护方法不正确的是()A对健身器材涂油漆以防止生锈B对某些工具的“机械转动部位”选用刷油漆的方法来防锈C用牺牲锌块的方法来保护船体D自行车的钢圈上镀上一层铬防锈9下列举措不能防止或减缓钢铁腐蚀的是()A在钢铁制品表面镀一层金属锌B将钢铁制品放置在潮湿处C在钢铁中加入锰、铬等金属，以改变钢铁结构D将钢铁制品与电

15、源负极相连10为了防止钢铁锈蚀，下列防护方法中正确的是()A在精密机床的铁床上安装铜螺钉B在排放海水的钢铁闸门上用导线连接一块石墨，一同浸入海水中C在海轮舷上用铁丝系住锌板浸在海水里D在地下输油的铸铁管上接直流电源的正极 能力提升11钢铁工业是国家工业的基础，请回答钢铁腐蚀与防护过程中的有关问题。(1)生产中可用盐酸来除铁锈。现将一生锈的铁片放入盐酸中，当铁锈被除尽后，溶液中发生的化合反应的化学方程式是_。(2)下列装置可防止铁棒被腐蚀的是_。(3)在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀，装置示意图如右图。A电极对应的金属是_(写元素名称)，B电极的电极反应式是_。若电镀前铁、铜两片金属

16、质量相同，电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量，二者质量差为5.12 g，则电镀时电路中通过的电子为_mol。镀层破损后，镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀，请简要说明原因：_。12铁是用途最广的金属材料之一，但生铁易生锈。请讨论电化学实验中有关铁的性质。(1)某原电池装置如上图所示，右侧烧杯中的电极反应式为_，左侧烧杯中的c(Cl)_(填“增大”、“减小”或“不变”)。已知下图甲、乙两池的总反应式均为FeH2SO4=FeSO4H2，且在同侧电极(指均在“左电极”或“右电极”)产生H2。请在两池上标出电极材料(填“Fe”或“C”)。(2)装置丙中，易生锈的是_(填“a”或“b”)点。装置丁中可观察到的实验现象是_。 拓展探究13某研究小组对铁生锈进行研究。(1)甲同学设计了A、B、C一组实验(如上图)，探究铁生锈的条件。经过较长时间后，甲同学观察到的现象是A中铁钉生锈；B中铁钉不生锈；C中铁钉不生锈。通过上述实验现象分析，可得出铁生锈的外部条件是_。铁钉发生电化学腐蚀的正极电极反应式为_。实验B所用的水要经过_处理。植物油的作用是_。实验C中碱石灰的作用是_。(2)乙同学为了达到同样目的，设计了实验D(如图)，发现一段时间后，试管中的液面升高，其原因是_，该实验_(填“能”或“不能”)说明水对铁钉生锈产生影响。