第三節(jié)金屬的腐蝕與防護[核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)]1.了解金屬腐蝕的現(xiàn)象及危害。知道金屬腐蝕的類型和本質(zhì)及金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的條件，能解釋金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因。2.掌握防止金屬腐蝕的措施及原理。3.了解金屬腐蝕的利用。一、金屬的腐蝕1.金屬腐蝕的普遍性及危害(1)金屬腐蝕現(xiàn)象普遍存在，常常是自發(fā)進(jìn)行的。思考舉例說明日常生活中金屬腐蝕的現(xiàn)象。(2)金屬腐蝕的危害①金屬制品的、及等方面都會發(fā)生變化，從而使機器設(shè)備、儀器、儀表的精度和靈敏度，甚至報廢。

②橋梁、建筑物的金屬構(gòu)架強度而造成坍塌。

③地下金屬管道發(fā)生泄漏、輪船船體損壞。2.金屬的腐蝕(1)概念：金屬或合金與周圍的發(fā)生反應(yīng)而引起損耗的現(xiàn)象。

(2)本質(zhì)：金屬原子電子變?yōu)殛栯x子，金屬發(fā)生反應(yīng)。

(3)分類金屬腐蝕化學(xué)腐蝕特別提醒金屬腐蝕過程中，電化學(xué)腐蝕和化學(xué)腐蝕往往同時發(fā)生，但絕大多數(shù)屬于電化學(xué)腐蝕。3.鋼鐵的電化學(xué)腐蝕類別項目

析氫腐蝕吸氧腐蝕示意圖條件水膜酸性較強水膜酸性很弱或呈中性負(fù)極正極總反應(yīng)聯(lián)系通常兩種腐蝕同時存在，但后者更普遍4.實驗探究實驗操作實驗現(xiàn)象實驗解釋導(dǎo)管中

裝置中鐵、碳和飽和食鹽水構(gòu)成，

鐵釘發(fā)生

腐蝕①試管中產(chǎn)生氣泡的速率

Zn與CuSO4反應(yīng)生成Cu，Zn、Cu和稀鹽酸構(gòu)成，

發(fā)生腐蝕，產(chǎn)生氣泡的速率更

結(jié)論：①電化學(xué)腐蝕中吸氧腐蝕更普遍；②電化學(xué)腐蝕速率比化學(xué)腐蝕大得多。(1)無論化學(xué)腐蝕還是電化學(xué)腐蝕，金屬的腐蝕都是金屬失電子被氧化的過程()(2)所有金屬純度越大，越不易被腐蝕()(3)因為CO2普遍存在，所以鋼鐵腐蝕以析氫腐蝕為主()(4)銅在酸性條件下也可以發(fā)生析氫腐蝕()(5)純鐵不易被腐蝕，生鐵易被腐蝕，是因為生鐵中含碳能形成原電池發(fā)生電化學(xué)腐蝕()(6)鐵的電化學(xué)腐蝕的負(fù)極反應(yīng)為Fe-3e-=Fe3+()(7)Al、Fe、Cu在潮濕的空氣中腐蝕均生成氧化物()(8)純銀質(zhì)物品久置表面變暗，是銀發(fā)生吸氧腐蝕的結(jié)果()在一塊拋光、干凈的鋼片上滴上一滴含有少量酚酞和鐵氰化鉀(K3[Fe(CN)6])的飽和食鹽水，幾分鐘后，液滴中心部分主要呈現(xiàn)藍(lán)色，液滴邊緣為一紅色圓環(huán)，而在兩者之間有一棕褐色環(huán)。如圖所示：思考下列問題：(1)液滴中心出現(xiàn)藍(lán)色的原因：

。

(2)液滴邊緣為一紅色圓環(huán)的原因：

。

(3)棕褐色環(huán)的主要成分為鐵銹，用化學(xué)用語表示產(chǎn)生鐵銹的過程：

。

二、金屬的防護1.改變金屬材料的組成如普通鋼中加入等制成不銹鋼產(chǎn)品；不僅具有優(yōu)異的抗腐蝕性，還具有良好的生物相容性。

2.在金屬表面覆蓋保護層如在鋼鐵制品的表面噴涂油漆、礦物性油脂或覆蓋搪瓷、塑料等；電鍍鋅、錫、鉻、鎳等；利用化學(xué)方法、、等方式在金屬表面形成穩(wěn)定的鈍化膜。

3.電化學(xué)保護法(1)犧牲陽極法原理：原電池原理，被保護的金屬作，活潑性更強的金屬作。

應(yīng)用：鍋爐內(nèi)壁、船舶外殼、鋼鐵閘門安裝鎂合金或鋅塊。(2)外加電流法原理：電解池原理，被保護的金屬作陰極，與電源的相連。

應(yīng)用：鋼鐵閘門、高壓線鐵架、地下管道連接直流電源的負(fù)極。4.電化學(xué)保護法實驗探究(1)實驗探究一實驗操作：一段時間后在Fe電極區(qū)取少量溶液于試管中，再向試管中滴入2滴黃色K3[Fe(CN)6](鐵氰化鉀)溶液。實驗現(xiàn)象有關(guān)反應(yīng)實驗結(jié)論電流表：指針_______-溶液中不含F(xiàn)e2+，鐵作正極未被腐蝕陽極(負(fù)極區(qū))：Zn溶解陰極(正極區(qū))：有產(chǎn)生，試管中藍(lán)色沉淀生成

(2)實驗探究二①將裹有鋅皮的鐵釘放入混合了NaCl、酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液的瓊脂中，鐵釘周圍。

②將纏有銅絲的鐵釘放入混合了NaCl、酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液的瓊脂中，鐵釘周圍生成，銅絲周圍。

結(jié)論：

。

(1)犧牲陽極法利用的是電解池原理()(2)在鐵制品表面鍍鋅，是為了防止鐵制品腐蝕，而且鍍層有損壞仍可對鐵制品起到保護作用()(3)鐵制品涂油脂、噴油漆是為了隔絕鐵與氧氣的接觸，起到保護鐵制品的作用()(4)鐵閘門可與外加電源的正極相連，起到保護作用()(5)如圖，石墨電極反應(yīng)：O2+4H++4e-=2H2O()(6)地下鋼鐵管道用導(dǎo)線連接鋅塊可以減緩管道的腐蝕()(7)黃銅(銅鋅合金)制作的銅鑼不易產(chǎn)生銅綠()1.如圖所示的各容器中均盛有海水，鐵在其中被腐蝕時由快到慢的順序是

(填序號)。2.驗證犧牲陽極法，實驗如下(燒杯內(nèi)均為經(jīng)過酸化的3%NaCl溶液)。實驗①：試管內(nèi)生成藍(lán)色沉淀實驗②：在Fe表面生成藍(lán)色沉淀實驗③：試管內(nèi)無明顯變化下列說法不正確的是()A.實驗①說明Fe腐蝕生成Fe2+B.對比實驗①③，可以判定Zn保護了FeC.對比實驗②③，預(yù)測K3[Fe(CN)6]可能將Fe氧化D.將實驗②中溶液換成H2O(已除O2)，若無明顯現(xiàn)象，說明K3[Fe(CN)6]不能氧化Fe金屬腐蝕快慢的判斷方法(1)在同一電解質(zhì)溶液中，同一種金屬腐蝕由快到慢的順序為電解池的陽極>原電池的負(fù)極>化學(xué)腐蝕>原電池的正極>電解池的陰極。(2)同一種金屬在不同介質(zhì)中腐蝕由快到慢的順序為強電解質(zhì)溶液>弱電解質(zhì)溶液>非電解質(zhì)溶液。(3)對同一種電解質(zhì)溶液來說，電解質(zhì)溶液濃度越大，金屬腐蝕越快。(4)金屬活動性差別越大，活潑性強的金屬腐蝕越快。三、金屬腐蝕的利用(一)制作暖貼1.市場上出售的“熱敷袋”其主要成分是鐵屑、石墨粉、木屑、少量氯化鈉和水等。熱敷袋啟用之前用塑料袋密封，啟用時，打開塑料袋輕輕揉搓就會放出熱量。使用完后，會發(fā)現(xiàn)有大量鐵銹存在。請回答下列問題：(1)熱敷袋放出的熱量是利用了鐵發(fā)生反應(yīng)放出的熱量。

(2)加入氯化鈉的主要作用是

。

(3)有關(guān)的電極反應(yīng)式：負(fù)極：，

正極：。

(4)試用化學(xué)方程式表明上述變化過程：

。

(二)利用微電解技術(shù)處理廢水2.利用燒結(jié)的鐵碳混合材料可除去廢水中的污染物，在有、無溶解氧的情況下均可在溶液中生成絮凝劑，某種環(huán)境下其作用原理圖示如下：請回答：(1)圖中C電極上的電極反應(yīng)式是

。

(2)下列敘述正確的是(填字母)。

A.鐵電極為正極，碳電極為負(fù)極B.經(jīng)過加熱燒結(jié)的鐵碳混合物表面空隙發(fā)達(dá)，吸附能力大幅提高，有利于除污C.如圖所示，碳電極上的反應(yīng)環(huán)境為無溶解氧環(huán)境D.鐵碳混合材料工作過程中電子從鐵電極流出，被絮凝劑運輸至碳電極表面答案精析一、1.(1)思考鐵制品生銹、銅制品產(chǎn)生銅綠等。(2)①外形色澤機械性能降低②降低2.(1)氣體或液體氧化還原(2)失去氧化(3)不純電解質(zhì)原電池3.Fe-2e-===Fe2+2H++2e-===H2↑O2+4e-+2H2O===4OH-Fe+2H+===Fe2++H2↑2Fe+O2+2H2O===2Fe(OH)24.液面上升原電池吸氧快原電池電化學(xué)快正誤判斷(1)√(2)×(3)×(4)×(5)√(6)×(7)×(8)×思考交流(1)中心氧氣的濃度小，為負(fù)極，發(fā)生反應(yīng)：Fe-2e-===Fe2+，然后發(fā)生反應(yīng)：Fe2++K++[Fe(CN)6]3-===KFe[Fe(CN)6]↓(藍(lán)色沉淀)(2)邊緣氧氣的濃度較大，為正極，電極反應(yīng)為O2+2H2O+4e-===4OH-，使酚酞變紅(3)中心區(qū)(負(fù)極)產(chǎn)生的Fe2+向邊緣(正極)移動，發(fā)生如下一系列變化：Fe2++2OH-===Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)32Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(鐵銹)+(3-x)H2O二、1.鎳、鉻鈦合金2.離子注入表面滲鍍3.(1)正極負(fù)極(2)負(fù)極4.(1)偏轉(zhuǎn)Zn-2e-===Zn2+氣泡無2H++2e-===H2↑(2)①變紅②藍(lán)色沉淀變紅鐵作為負(fù)極時易被腐蝕，作為正極時未被腐蝕正誤判斷(1)×(2)√(3)√(4)×(5)×(6)√(7)√思考交流1.④>②>①>③2.D[Fe在食鹽水中浸泡一段時間后，向取出的少量Fe附近的溶液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，產(chǎn)生藍(lán)色沉淀，說明Fe被氧化產(chǎn)生Fe2+，A正確；①中試管內(nèi)產(chǎn)生藍(lán)色沉淀，③中試管無明顯變化，說明①中Fe被腐蝕，③中Fe未被腐蝕，說明將Zn、Fe連接與NaCl溶液構(gòu)成原電池，由于金屬活動性：Zn>Fe，Zn作負(fù)極，F(xiàn)e為正極，Zn保護了Fe，F(xiàn)e未被氧化，B正確；對比實驗②③，說明鐵棒表面被氧化，但溶液中沒有Fe2+，可能是K3[Fe(CN)6]將Fe氧化，C正確；NaCl在裝置中的作用是增強溶液的導(dǎo)電性，與反應(yīng)原理無關(guān)，因此將②中溶液換成H2O(已除O2)，若無明顯現(xiàn)象，不能說明K3[Fe(CN)6]不能氧化Fe，D錯誤。]三、1.(1)原電池(2)NaCl溶于水，