高二化学课件:4.4《金属的电化学腐蚀与防护》(人教版选修4).ppt
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1、1.1.请合作讨论钢铁的化学腐蚀和电化学腐蚀有哪些区请合作讨论钢铁的化学腐蚀和电化学腐蚀有哪些区别和联系,填写下表。别和联系,填写下表。2.2.铁生锈除了必须有空气及水的参与外,还受其他一铁生锈除了必须有空气及水的参与外,还受其他一些因素的影响些因素的影响.请解释下列有关铁生锈现象的原因。请解释下列有关铁生锈现象的原因。(1 1)相对于在内河行驶的轮船来说,海轮更容易被腐)相对于在内河行驶的轮船来说,海轮更容易被腐蚀。蚀。提示:提示:海轮更容易被腐蚀,是因为海水中含有较多的海轮更容易被腐蚀,是因为海水中含有较多的氯化钠等盐类,导电能力比内河的水更强,而在电解氯化钠等盐类,导电能力比内河的水更强
2、,而在电解质溶液中,电化学腐蚀更易进行。质溶液中,电化学腐蚀更易进行。(2 2)19101910年遗留在南极的食品罐头盒,其表面至今很年遗留在南极的食品罐头盒,其表面至今很少有铁锈出现。少有铁锈出现。提示:提示:由于南极的温度常年在由于南极的温度常年在00以下,说明在较高温以下,说明在较高温度下,腐蚀更易进行。度下,腐蚀更易进行。(3 3)用于连接铜板的铁螺丝容易生锈)用于连接铜板的铁螺丝容易生锈提示:提示:由于铁与铜及空气中的水蒸气构成了原电池,由于铁与铜及空气中的水蒸气构成了原电池,铁作电池的负极,因此更容易腐蚀而生锈。铁作电池的负极,因此更容易腐蚀而生锈。(4 4)当化工厂排出的废气为酸
3、性气体时)当化工厂排出的废气为酸性气体时,工厂附近的工厂附近的铁制品容易生锈。铁制品容易生锈。提示:提示:因为铁制品在酸性条件下比在中性条件下更易因为铁制品在酸性条件下比在中性条件下更易被腐蚀。被腐蚀。【典例典例1 1】(20102010北京高考)下列有关钢铁腐蚀与防北京高考)下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是护的说法正确的是.钢管与电源正极连接,钢管可被保护钢管与电源正极连接,钢管可被保护.铁遇冷浓硝酸表面钝化,可保护内部不被腐蚀铁遇冷浓硝酸表面钝化,可保护内部不被腐蚀.钢管与铜管露天堆放在一起,钢管不易被腐蚀钢管与铜管露天堆放在一起,钢管不易被腐蚀.钢铁发生析氢腐蚀时,负极反应式是钢铁发
4、生析氢腐蚀时,负极反应式是Fe-3eFe-3e-=FeFe3+3+【思路点拨思路点拨】(1 1)被保护的金属接电源负极。)被保护的金属接电源负极。(2 2)钢铁被腐蚀时)钢铁被腐蚀时FeFe失去失去2e2e-。【自主解答自主解答】选选B B。A A中钢管与电源正极连接,成为电中钢管与电源正极连接,成为电解池的阳极而溶解,加速了钢管的腐蚀,故解池的阳极而溶解,加速了钢管的腐蚀,故A A项不符合项不符合题意。铁遇冷浓硝酸表面钝化,形成了一层致密的氧题意。铁遇冷浓硝酸表面钝化,形成了一层致密的氧化物保护膜,可保护内部不被腐蚀,故化物保护膜,可保护内部不被腐蚀,故B B正确。钢管与正确。钢管与铜管露天
5、堆放在一起,潮湿的空气作为电解质溶液,铜管露天堆放在一起,潮湿的空气作为电解质溶液,铜管为正极、钢管为负极发生电化学腐蚀,加速了钢铜管为正极、钢管为负极发生电化学腐蚀,加速了钢管的腐蚀,故管的腐蚀,故C C项不合题意。钢铁发生析氢腐蚀时,负项不合题意。钢铁发生析氢腐蚀时,负极反应式应是极反应式应是FeFe2e2e =Fe=Fe2+2+,故,故D D项不合题意。项不合题意。1.1.你知道自行车的金属部件采用了什么样的防护措施你知道自行车的金属部件采用了什么样的防护措施吗吗?提示:提示:2.2.在生活和学习的过程中,你了解哪些防止金属腐蚀在生活和学习的过程中,你了解哪些防止金属腐蚀的具体方法?的具
6、体方法?提示:提示:给金属穿上给金属穿上“防护服防护服”。具体方式有:。具体方式有:涂漆涂漆如在钢铁表面涂防锈油漆;如在钢铁表面涂防锈油漆;热镀热镀加热锌或锡等耐腐蚀性能较强的金属,使其加热锌或锡等耐腐蚀性能较强的金属,使其均匀覆盖于钢铁表面;均匀覆盖于钢铁表面;电镀电镀在钢铁表面形成锌或铬等耐腐蚀性较强的金在钢铁表面形成锌或铬等耐腐蚀性较强的金属镀层;属镀层;喷涂有机或无机涂层材料等。喷涂有机或无机涂层材料等。电化学防护法电化学防护法即牺牲阳极的阴极保护法和外加电即牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法。流的阴极保护法。在钢铁中加入一定比例的铬和镍(如在钢铁中加入一定比例的铬和镍(如14
7、%14%18%Cr18%Cr,7%7%9%Ni9%Ni),改变钢铁内部的组成和结构,可极大程度地),改变钢铁内部的组成和结构,可极大程度地提高钢铁抗腐蚀性能,这就是常见的提高钢铁抗腐蚀性能,这就是常见的“不锈钢不锈钢”。【典例典例2 2】(20102010山东高考)对金属制品进行抗腐蚀山东高考)对金属制品进行抗腐蚀处理,可延长其使用寿命。处理,可延长其使用寿命。(1 1)以下为铝材表面处理的一种方法:)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,原因是常有气泡冒出,原因是_(用离子方程式表(用离子方程式表示
8、)。为将碱洗槽液中铝以沉淀形式回收,最好向槽示)。为将碱洗槽液中铝以沉淀形式回收,最好向槽液中加入下列试剂中的液中加入下列试剂中的_。a.NHa.NH3 3 b.CO b.CO2 2 c.NaOH d.HNO c.NaOH d.HNO3 3 以铝材为阳极,在以铝材为阳极,在H H2 2SOSO4 4溶液中电解,铝材表面形成溶液中电解,铝材表面形成氧化膜,阳极电极反应为氧化膜,阳极电极反应为_。取少量废电解。取少量废电解液,加入液,加入NaHCONaHCO3 3溶液后产生气泡和白色沉淀,产生沉溶液后产生气泡和白色沉淀,产生沉淀的原因是淀的原因是_。(2 2)镀铜可防止铁制品腐蚀,)镀铜可防止铁制
9、品腐蚀,电镀时用铜而不用石墨作阳极电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是的原因是_。(3 3)利用如图装置,可以模)利用如图装置,可以模拟铁的电化学防护。拟铁的电化学防护。若若X X为碳棒,为减缓铁的腐蚀,开关为碳棒,为减缓铁的腐蚀,开关K K应置于应置于_处。处。若若X X为锌,开关为锌,开关K K置于置于M M处,该电化学防护法称为处,该电化学防护法称为_。【思路点拨思路点拨】(2 2)电解池的阳极发生氧化反应,结合原子、电子守)电解池的阳极发生氧化反应,结合原子、电子守恒配平。恒配平。(3 3)掌握电镀池的构成及两种电化学防护法。)掌握电镀池的构成及两种电化学防护法。【自主解答自主解答】(1
10、)(1)冒气泡的原因是冒气泡的原因是AlAl与与NaOHNaOH反应,离反应,离子方程式为:子方程式为:2Al+2OH2Al+2OH-+2H+2H2 2O=2AlOO=2AlO2 2-+3H+3H2 2;使;使AlOAlO2 2-生成沉淀,最好是通入生成沉淀,最好是通入COCO2 2,若加,若加HNOHNO3 3,生成的沉,生成的沉淀容易溶解。淀容易溶解。阳极是阳极是AlAl发生氧化反应,要生成氧化膜发生氧化反应,要生成氧化膜,还必须有还必须有H H2 2O O参加,故电极反应式为:参加,故电极反应式为:2Al+3H2Al+3H2 2O-6eO-6e-=Al=Al2 2O O3 3+6H+6H
11、+;加入;加入NaHCONaHCO3 3溶液后产生气泡和白色沉淀,是由于溶液后产生气泡和白色沉淀,是由于废电解液中含有废电解液中含有H H+,HCOHCO3 3-与与H H+反应生成反应生成COCO2 2气体,随着气体,随着H H+的减少,溶液碱性增强,产生的减少,溶液碱性增强,产生AlAl(OHOH)3 3沉淀。沉淀。(2)(2)电镀时,阳极电镀时,阳极CuCu可以发生氧化反应生成可以发生氧化反应生成CuCu2+2+,以补充以补充CuCu2+2+。(3)(3)铁被保护,可以作原电池的正极,或者电解池的阴铁被保护,可以作原电池的正极,或者电解池的阴极,故若极,故若X X为碳棒,开关为碳棒,开关
12、K K应置于应置于N N处,处,FeFe作阴极受到保作阴极受到保护;若护;若X X为锌,开关为锌,开关K K置于置于M M处,铁作正极,锌作负极,处,铁作正极,锌作负极,称为牺牲阳极的阴极保护法。称为牺牲阳极的阴极保护法。答案答案:(1)2Al+2OH(1)2Al+2OH+2H+2H2 2O=2AlOO=2AlO2 2-+3H+3H2 2 b b2Al+3H2Al+3H2 2O O6e6e =Al=Al2 2O O3 3+6H+6H+因为因为HCOHCO3 3-与与H H+反应,反应,使得使得H H+浓度减小,产生浓度减小,产生AlAl(OHOH)3 3沉淀沉淀(2)(2)阳极阳极CuCu可以
13、发生氧化反应生成可以发生氧化反应生成CuCu2+2+(3)N (3)N 牺牲阳极的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法 知识点一:金属的电化学腐蚀知识点一:金属的电化学腐蚀1.1.(20102010三明高二检测)家用炒菜铁锅用水清洗放三明高二检测)家用炒菜铁锅用水清洗放置后,出现红棕色的锈斑,在此过程中不发生的化学置后,出现红棕色的锈斑,在此过程中不发生的化学反应是(反应是()A.4Fe(OH)A.4Fe(OH)2 2+2H+2H2 2O+OO+O2 2=4Fe(OH)=4Fe(OH)3 3B.2Fe+2HB.2Fe+2H2 2O+OO+O2 2=2Fe(OH)=2Fe(OH)2 2C.2HC.2H
14、2 2O+OO+O2 2+4e+4e-=4OH=4OH-D.Fe-3eD.Fe-3e-=Fe=Fe3+3+【解析解析】选选D D。该过程铁锅发生了吸氧腐蚀,负极反应:。该过程铁锅发生了吸氧腐蚀,负极反应:2Fe-4e2Fe-4e-=2Fe=2Fe2+2+,正极反应:正极反应:O O2 2+4e+4e-+2H+2H2 2O=O=4OH4OH-,同时还发生:同时还发生:FeFe2+2+2OH+2OH-=Fe(OH)=Fe(OH)2 2,4Fe(OH),4Fe(OH)2 2+O+O2 2+2H+2H2 2O=4Fe(OH)O=4Fe(OH)3 3,2Fe(OH)2Fe(OH)3 3=Fe=Fe2 2
15、O O3 3xHxH2 2O O+(3-x)H+(3-x)H2 2O,DO,D错误。错误。2.2.下列关于金属腐蚀叙述正确的是(下列关于金属腐蚀叙述正确的是()A.A.金属在潮湿情况下的腐蚀其实质是:金属在潮湿情况下的腐蚀其实质是:M+nHM+nH2 2O=MO=M(OHOH)n+Hn+H2 2B.B.金属的化学腐蚀实质是金属的化学腐蚀实质是M+neM+ne-=M=Mn+n+,金属得电子金属得电子被氧化成阳离子被氧化成阳离子C.C.金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行D.D.在潮湿的中性环境中在潮湿的中性环境中,金属的电化学腐蚀主要是吸氧金属的电化学腐蚀主要是吸
16、氧腐蚀腐蚀【解析解析】选选D D。金属在潮湿的空气中易被腐蚀,但并不。金属在潮湿的空气中易被腐蚀,但并不一定就是金属与水的反应,把金属腐蚀的条件及原理一定就是金属与水的反应,把金属腐蚀的条件及原理搞错,故搞错,故A A错;化学腐蚀是金属直接与周围接触的物质错;化学腐蚀是金属直接与周围接触的物质发生化学反应,金属失电子,被氧化,发生化学反应,金属失电子,被氧化,B B不正确;金属不正确;金属发生化学腐蚀,只要有氧化剂即可,发生化学腐蚀,只要有氧化剂即可,C C错。错。知识点二:金属腐蚀快慢的比较知识点二:金属腐蚀快慢的比较3.3.埋在地下的输油管,在下列各种情况下,被腐蚀速埋在地下的输油管,在下
17、列各种情况下,被腐蚀速度最慢的是(度最慢的是()A.A.在含铁元素较多的酸性土壤中在含铁元素较多的酸性土壤中B.B.在潮湿疏松透气的土壤中在潮湿疏松透气的土壤中C.C.在干燥致密不透气的土壤中在干燥致密不透气的土壤中D.D.在含碳粒较多,潮湿透气的土壤中在含碳粒较多,潮湿透气的土壤中【解析解析】选选C C。在含铁元素较多的酸性土壤中,铁易在含铁元素较多的酸性土壤中,铁易发生析氢腐蚀;在潮湿疏松透气的土壤中,有利于铁发生析氢腐蚀;在潮湿疏松透气的土壤中,有利于铁发生吸氧腐蚀;在含碳粒较多,潮湿透气土壤中,碳发生吸氧腐蚀;在含碳粒较多,潮湿透气土壤中,碳与铁能形成更多的微电池加快铁的腐蚀。与铁能形
18、成更多的微电池加快铁的腐蚀。知识点三:金属的电化学防护知识点三:金属的电化学防护4.4.(20102010温州高二检测)下列事实不能用电化学理温州高二检测)下列事实不能用电化学理论解释的是(论解释的是()A.A.轮船水线以下的船壳上镶嵌有一定量的锌块轮船水线以下的船壳上镶嵌有一定量的锌块B.B.镀锌的铁制品比镀锡的铁制品耐用镀锌的铁制品比镀锡的铁制品耐用C.C.铝片不需要用特殊方法保存铝片不需要用特殊方法保存D.D.锌跟稀硫酸反应时,滴加少量硫酸铜溶液后,反应锌跟稀硫酸反应时,滴加少量硫酸铜溶液后,反应速率加快速率加快【解析解析】选选C C。A A选项是通过构成选项是通过构成ZnZnFeFe原
19、电池,在船原电池,在船壳上加壳上加ZnZn块构成原电池负极,从而保护船体不被腐蚀;块构成原电池负极,从而保护船体不被腐蚀;B B项中镀锌铁若镀层破损后,则锌为负极,铁为正极,项中镀锌铁若镀层破损后,则锌为负极,铁为正极,保护了铁。镀锡的铁镀层破损后,铁为负极铁被腐蚀,保护了铁。镀锡的铁镀层破损后,铁为负极铁被腐蚀,锡为正极被保护;锡为正极被保护;C C选项是靠氧化膜保护铝;选项是靠氧化膜保护铝;D D项中项中ZnZn与与CuSOCuSO4 4溶液反应置换出溶液反应置换出CuCu,形成,形成CuCuZnZn原电池,比直原电池,比直接的化学反应快。接的化学反应快。5.5.钢铁很容易生锈而被腐蚀,每
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- 金属的电化学腐蚀与防护 化学课件 4.4 金属 电化学 腐蚀 防护 人教版 选修
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