1、,高中化學(xué)選修4人教版,第四節(jié) 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù),目標(biāo)導(dǎo)航1.認(rèn)識金屬腐蝕的危害，能解釋金屬發(fā)生電化學(xué) 腐蝕的原因。2.能正確書寫析氫腐蝕和吸氧腐蝕的電極反應(yīng) 式和總反應(yīng)式。3.掌握金屬腐蝕的防護(hù)方法。,一、金屬的腐蝕 1概念 金屬或合金與周圍接觸到的_發(fā)生_而腐蝕損耗的過程。 2本質(zhì) 金屬原子_電子變?yōu)開離子，金屬發(fā)生_反應(yīng)。,氣體或液體物質(zhì),氧化還原反應(yīng),失去,陽,氧化,3分類 (1)化學(xué)腐蝕： 金屬與接觸到的干燥氣體(如O2、Cl2、SO2等)或非電解質(zhì)溶液(如石油)等直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。 (2)電化學(xué)腐蝕： 不純的金屬跟_溶液接觸時，會發(fā)生_反應(yīng)，比較活潑的金屬失電子而

2、被氧化。 4鋼鐵的電化學(xué)腐蝕 (1)鋼鐵的電化學(xué)腐蝕的分類：,電解質(zhì),原電池,析氫腐蝕,吸氧腐蝕,(2)鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較：,酸性較強,中性,酸性很弱,【議一議】 1金在自然界中為什么以游離態(tài)存在，而金屬鈉在自然界中只能以化合態(tài)存在？ 答案金的結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，在自然界中沒有其他物質(zhì)能把它氧化。而鈉最外層只有一個電子，很容易失去，易被空氣氧化，所以只能以化合態(tài)存在。 2鐵制品在潮濕的環(huán)境中比在干燥的環(huán)境中容易生銹，為什么？ 答案鐵制品中含有雜質(zhì)碳，在潮濕的環(huán)境下的電解質(zhì)溶液中構(gòu)成原電池，加快了鐵被氧化的反應(yīng)速率。,3試根據(jù)上述兩個問題歸納影響金屬腐蝕的因素。 答案影響金屬腐蝕的因素包括金

3、屬的本性和介質(zhì)兩個方面，就金屬本性而言，金屬越活潑，越容易被腐蝕。介質(zhì)對金屬的腐蝕的影響也很大，如果金屬在潮濕的空氣中，接觸腐蝕性氣體或電解質(zhì)溶液，就容易被腐蝕。 4化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的相同點和不同點是什么？ 答案相同點都是造成金屬被氧化腐蝕。不同點是化學(xué)腐蝕是金屬和氧化劑直接發(fā)生氧化還原反應(yīng)，無電流產(chǎn)生；電化學(xué)腐蝕是發(fā)生原電池反應(yīng)，有電流產(chǎn)生。,5如何從字面上區(qū)別析氫腐蝕和吸氧腐蝕？ 答案析氫腐蝕中的“析”是“析出”的意思，即發(fā)生該腐蝕時，有H2析出；吸氧腐蝕中的“吸”是“吸進(jìn)”的意思，即發(fā)生該腐蝕時，空氣中的氧氣參加反應(yīng)而被消耗。 6判斷下列腐蝕的類型(填“化學(xué)腐蝕”、“吸氧腐蝕”或“析

4、氫腐蝕”)。 (1)通Cl2的鐵制管道被腐蝕() (2)浸泡食鹽水的鐵釘被腐蝕( ) (3)用鋁制飯盒盛放醋酸，一段時間后，飯盒被腐蝕() (4)將鐵釘放在NH4Cl溶液中，鐵被腐蝕(),化學(xué)腐蝕,吸氧腐蝕,腐蝕,化學(xué),析氫腐蝕,7鐵在自然界中發(fā)生的腐蝕主要是哪類腐蝕？ 答案主要是電化學(xué)腐蝕中的吸氧腐蝕。電化學(xué)腐蝕中吸氧腐蝕比析氫腐蝕更普遍，吸氧腐蝕是金屬腐蝕的主要形式，在金屬活動性順序中位于氫前面和氫之后的金屬都能發(fā)生吸氧腐蝕，但只有在金屬活動性順序表中位于氫前面的金屬才可能發(fā)生析氫腐蝕。,二、金屬的防護(hù) 1金屬的電化學(xué)防護(hù) (1)犧牲陽極的陰極保護(hù)法： 應(yīng)用_原理，讓被保護(hù)金屬作_極，另找

5、一種活潑性較強的金屬作_極。 如圖所示：,原電池,正,負(fù),(2)外加電流的陰極保護(hù)法： 利用_原理，把被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備作為_極，用_作為輔助陽極，在電解質(zhì)溶液里，接外加_。 如圖所示：,電解,惰性電極,陰,直流電源,2改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu) 制成防腐_。如不銹鋼。 3加保護(hù)層 如在金屬表面噴油漆、涂油脂、電鍍、噴鍍或使其鈍化等。,合金,【議一議】 1判斷正誤，正確的劃“”，錯誤的劃“” (1)在鋼鐵表面涂礦物性油脂、油漆或覆蓋搪瓷、塑料等物質(zhì)。 ( ) (2)用電鍍的方法，在鋼鐵制品表面鍍上一層不易被腐蝕的金屬，如鋅、錫、鉻、鎳等。 ( ) (3)工業(yè)上常利用一些溶液的氧化作用，在機器零件、精

6、密儀器、槍炮等鋼鐵制件的表面上形成一層致密的黑色的四氧化三鐵薄膜。 ( ) (4)把鉻、鎳等加入普通鋼里制成不銹鋼，就大大地 增加了鋼鐵對各種侵蝕的抵抗力。 ( ),(5)給鐵件通入直流電，把鐵件與電池負(fù)極相連接以防止鐵腐蝕。 ( ) (6)制成合金后均比純金屬耐腐蝕。 ( ) (7)將金屬與外加直流電源的負(fù)極相連接，而將正極接到廢鐵上，可以防止金屬被腐蝕。 ( ) 2在鐵的表面鍍上一層其他金屬是常見的防止鐵生銹的方法，常見的有鍍錫(馬口鐵)和鍍鋅(白鐵皮)，為什么鍍層破損后，鍍鋅鋼板(白鐵皮)比鍍錫鋼板(馬口鐵)耐腐蝕？ 答案鍍層破損后，白鐵皮形成原電池時，因為鋅比鐵活潑，易失去電子，從而保

7、護(hù)了鐵；而馬口鐵破損后，因為形成原電池時，鐵比錫活潑，鐵被腐蝕。所以在鍍層 破損后，馬口鐵比白鐵皮更易被腐蝕。,1金屬腐蝕快慢的判斷方法 【例1】一根鐵絲插入煮沸過的蒸餾水中，鐵絲上有三點：A(水面以下)、B(水面)、C(水面以上)。問： (1)A、B、C三點哪點腐蝕最快？ (2)若向蒸餾水中加入少量食鹽，B處的腐蝕速率將如何變化？ (3)若將蒸餾水換成：0.1 molL1 H2SO4溶液；1 molL1 H2SO4溶液；18.4 molL1 H2SO4溶液。則A處腐蝕由快到慢的順序是_。 答案(1)B點腐蝕最快(2)B處腐蝕的速率將加快 (3),解析(1)根據(jù)題意可知：A在煮沸的蒸餾水內(nèi)部，

8、因缺少O2，很難形成電解質(zhì)溶液，幾乎不腐蝕。B在水面處，發(fā)生了電化學(xué)腐蝕。C在水面以上，與O2接觸，發(fā)生化學(xué)腐蝕，根據(jù)同一種物質(zhì)，發(fā)生電化學(xué)腐蝕與化學(xué)腐蝕的對比可知B處鐵絲的腐蝕比C處的快。 (2)蒸餾水中加入少量食鹽(強電解質(zhì))，構(gòu)成了原電池，B點腐蝕速率遠(yuǎn)大于以前。 (3)硫酸為稀硫酸，但是中硫酸的濃度小于中硫酸的濃度，鐵絲在中的腐蝕速率比中的快，中18.4 molL1的硫酸(98%)是濃硫酸，鐵很快發(fā)生了鈍化幾乎不腐蝕。,方法歸納 1不純的金屬或合金，在潮濕的空氣中形成原電池發(fā)生電化學(xué)腐蝕，活潑金屬因被腐蝕而損耗。 2金屬的腐蝕與所接觸到的電解質(zhì)強弱有關(guān)?；顫娊饘僭陔娊赓|(zhì)溶液中的腐蝕比在

9、非電解質(zhì)溶液中的腐蝕速率快，在強電解質(zhì)溶液中的腐蝕比在弱電解質(zhì)溶液中的腐蝕速率快。 3一般規(guī)律 (1)電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕化學(xué)腐蝕有原電池防護(hù)措施的腐蝕有電解池防護(hù)措施的腐蝕。,(2)對同一種金屬來說，腐蝕的快慢順序：強電解質(zhì)溶液弱電解質(zhì)溶液非電解質(zhì)溶液。 (3)活動性不同的兩種金屬，活動性差別越大，腐蝕越快。 (4)一般對同一種電解質(zhì)溶液來說，在一定濃度范圍內(nèi)，電解質(zhì)溶液濃度越大，腐蝕越快。 提醒：原電池的負(fù)極被腐蝕，正極被保護(hù)；電解池的陽極被腐蝕，陰極被保護(hù)。,變式訓(xùn)練1如圖所示，各容器中盛有海水，鐵在其中被腐蝕時，由快到慢的順序是() A B C D 答案A 解析中Fe

10、作陽極，腐蝕最快。中Fe作正極，被保護(hù)，腐蝕慢。中Fe作負(fù)極，被腐蝕。,2金屬制品防腐處理探究 【例2】對金屬制品進(jìn)行抗腐蝕處理，可延長其使用壽命。 (1)以下為鋁材表面處理的一種方法： 堿洗的目的是除去鋁材表面的自然氧化膜，堿洗時常有氣泡冒出，原因是_ (用離子方程式表示)。為將堿洗槽液中的鋁以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列試劑中的_。 aNH3 bCO2 cNaOH dHNO3,以鋁材為陽極，在H2SO4溶液中電解，鋁材表面形成氧化膜，陽極電極反應(yīng)式為_。 取少量廢電解液，加入NaHCO3溶液后產(chǎn)生氣泡和白色沉淀，產(chǎn)生沉淀的原因是_ _。 (2)鍍銅可防止鐵制品腐蝕，電鍍時用銅而不用石

11、墨作陽極的原因是_。,(3)利用右圖裝置，可以模擬鐵 的電化學(xué)防護(hù)。 若X為碳棒，為減緩鐵的腐蝕， 開關(guān)K應(yīng)置于_處。 若X為鋅，開關(guān)K置于M處， 該電化學(xué)防護(hù)法稱為_。 答案(1)2Al2OH2H2O=2AlO23H2b2Al3H2O6e=Al2O36HHCO3與H反應(yīng)使H濃度減小，使Al3的水解平衡向右移動，產(chǎn)生Al(OH)3沉淀 (2)補充溶液中的Cu2，保持溶液中Cu2的濃度恒定 (3)N犧牲陽極的陰極保護(hù)法,題后感悟 判斷電化學(xué)保護(hù)法的類型，應(yīng)分清其基本原理，看是利用電解原理的外加電流的陰極保護(hù)法還是應(yīng)用原電池原理的犧牲陽極的陰極保護(hù)法，兩者不能混淆。,變式訓(xùn)練2金屬鋁易與空氣中的氧

12、氣發(fā)生反應(yīng)生成一層氧化膜，使鋁件有耐腐蝕性，但氧化膜很薄，易被擦破損壞。為了增厚氧化膜，人們常將鋁和鋁的合金做進(jìn)一步的氧化處理。電化學(xué)氧化法是將鋁件和另一種材料作電極，在特定的電解質(zhì)溶液中通電電解。在鋁與電解質(zhì)溶液的接觸面上形成一層Al(OH)3薄膜，薄膜的某些部位存在著小孔，電流從小孔通過并產(chǎn)生熱量，從而生成一層較厚的氧化膜。請回答下列問題： (1)鋁件在電解的過程中作_極(填“陰”或“陽”)。,(2)簡述氧化膜的形成過程，寫出鋁件所發(fā)生的電極反應(yīng) 式以及形成氧化膜的化學(xué)方程式_ _。 (3)在海洋工程上，通常用鋁合金(AlZnCd)保護(hù)海底鋼鐵設(shè)施，其原理如下圖所示，其中負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)

13、為：_ _； 在實際應(yīng)用中，用鋁合金而不選用純鋁。純鋁不能很好地起到保護(hù)作用，其原因是：_ _。,答案(1)陽(2)Al3e3OH=Al(OH)3、 2Al(OH)3=Al2O33H2O (3)Al3e=Al3、Zn2e=Zn2鋁表面易被氧化， 生成一層致密而堅固的氧化物薄膜，使金屬鋁呈現(xiàn)“惰性”,解析(1)Al2O3是由單質(zhì)鋁失去電子后生成的，所以鋁件應(yīng)作陽極。 (2)發(fā)生的電極反應(yīng)為：Al3OH3e=Al(OH)3，生成的Al(OH)3疏松地覆蓋在鋁件的表面，使電阻增大，溫度升高。Al(OH)3分解生成Al2O3，反應(yīng)方程式為：2Al(OH)3=Al2O33H2O，生成的Al2O3沉積在鋁

14、件表面，逐漸增厚。(3)鋁合金作負(fù)極，電極反應(yīng)為Al3e=Al3、Zn2e=Zn2。,1下列關(guān)于金屬腐蝕的說法正確的是() B金屬化學(xué)腐蝕的實質(zhì)是：Mne=Mn，電子直接 轉(zhuǎn)移給氧化劑 C金屬的化學(xué)腐蝕必須在酸性條件下進(jìn)行 D鋼鐵在自然環(huán)境中主要發(fā)生化學(xué)腐蝕 答案B,解析金屬在潮濕的環(huán)境中易發(fā)生析氫腐蝕和吸氧腐蝕兩種電化學(xué)腐蝕，主要發(fā)生吸氧腐蝕，其腐蝕的本質(zhì)都是金屬失電子，即Mne=Mn，所以A項不正確，B正確。金屬的化學(xué)腐蝕是金屬直接接觸到化學(xué)物質(zhì)如酸、Cl2等發(fā)生腐蝕，所以C項不正確。D項；鋼鐵在自然環(huán)境中主要發(fā)生電化學(xué)腐蝕。,2. 為探究鋼鐵的吸氧腐蝕原理設(shè)計 了如圖所示的裝置，下列有關(guān)

15、說 法中錯誤的是 () A正極的電極反應(yīng)方程式為O2 2H2O4e=4OH B將石墨電極改成Mg電極， 難以觀察到鐵銹生成 C若向自來水中加入少量NaCl(s)，可較快地看到鐵銹 D分別向鐵、石墨電極附近吹入O2，前者鐵銹出現(xiàn)得快 答案D,解析鐵是負(fù)極，失電子被氧化成Fe2，在正極氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成OH，反應(yīng)式為O22H2O4e=4OH，A項正確；將氧氣吹向石墨電極的腐蝕速率比吹向鐵電極快，D項錯誤；向自來水中加入NaCl(s)，可使電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力增強，加快腐蝕速率，C項正確；但若將石墨電極換成Mg電極，則負(fù)極為Mg，F(xiàn)e被保護(hù)，難以看到鐵生銹，B項正確。,3下列有關(guān)金屬腐蝕與防

16、護(hù)的說法不正確的是() A純銀器表面在空氣中因化學(xué)腐蝕漸漸變暗 B當(dāng)鍍錫鐵制品的鍍層破損后，鍍層仍能對鐵制品起保護(hù)作用 C在海輪外殼連接鋅塊保護(hù)外殼不受腐蝕是采用了犧牲陽極的陰極保護(hù)法 D可將地下輸油鋼管與外加直流電源的負(fù)極相連以保護(hù)它不受腐蝕 答案B,解析純銀器表面在空氣中易形成銀的化合物而使銀器表面變黑，是化學(xué)腐蝕，A項正確；鐵與錫構(gòu)成原電池，鐵作負(fù)極，加快了鐵的腐蝕，B項錯誤；海輪外殼中的金屬與連接的鋅塊構(gòu)成原電池。鋅作負(fù)極，可以保護(hù)海輪，C項正確；外加直流電源保護(hù)器件時，必須連接電源負(fù)極，D項正確。,4在一些特定的條件下，鐵也可以生成具有保護(hù)作用的氧化膜。例如，鐵在濃硝酸、濃硫酸中可以生成氧化膜(稱為鈍化膜)，特別是在堿性溶液中更容易被一些并不強的氧化劑氧化生成鈍化膜。拿一把已除銹、去油的小刀放入發(fā)藍(lán)液(50 g氫氧化鈉、10 g硝酸鈉、3 g亞硝酸鈉和100 mL水所形成的溶液)中，加熱煮沸20 min，就可形成藍(lán)黑色的“烤藍(lán)”。根據(jù)上面的信息下列敘述不正確的是(),A在烤藍(lán)的過程中，鐵沒有損失 B烤藍(lán)實質(zhì)是一部分鐵被氧化成致密的氧化膜，起到了抗腐蝕作用 C在“烤藍(lán)”液中硝酸鈉、亞硝酸鈉起了氧化劑作用 D在烤藍(lán)前除銹可以使用鹽酸 答案A