人教版高中化学【选修1-1】教学课件：3.2金属的腐蚀和防护.ppt

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1、第二节金属的腐蚀和防护,一、金属的腐蚀1.定义：_与周围接触到的气体或液体进行_而腐蚀损耗的过程。2.本质：金属原子 金属阳离子3.类型：,金属或合金,化学反,应,4.电化学腐蚀：(1)定义：不纯的金属(或合金)跟_接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属_电子而被氧化。,电解质溶液,失去,(2)吸氧腐蚀与析氢腐蚀的比较(以Fe为例)。,O2+2H2O+4e-=4OH-,2H+2e-=H2,Fe-2e-=Fe2+,Fe-2e-=Fe2+,酸性,中性,酸性,二、金属的防护1.影响金属腐蚀的因素：(1)金属的性质：金属越_，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

2、生_。(2)介质的影响：金属在_的空气中、接触_气体或_溶液，都容易被腐蚀。(3)温度的影响：温度越高，腐蚀速率越快。,活泼,电化学腐蚀,潮湿,腐蚀性,电解质,2.金属的防护方法：(1)加保护层法：如_、包塑料层、搪瓷、_等。(2)改变_：如将钢铁制成不锈钢。(3)电化学保护法：在被保护的金属上连接一种更易_的金属，或直接与电源的_相连。,涂油漆,电镀,金属的内部结构,失电子,负极,1.化学腐蚀与电化学腐蚀的比较：,2.金属腐蚀的注意事项：(1)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。(2)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

3、金属只能发生吸氧腐蚀。,3.判断金属电化学腐蚀快慢的方法：不纯的金属或合金，在潮湿的空气中形成原电池，发生电化学腐蚀，活泼金属因被腐蚀而损耗，金属腐蚀的快慢可从以下两方面进行判断：(1)构成原电池的材料。两极材料的活动性差别越大，氧化还原反应的速率越快，活泼金属被腐蚀的速率就越快。(2)金属所接触的电解质强弱。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。,4.金属防护常用方法的比较：(1)改变金属的内部结构：根据不同的用途选择不同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，如把铬、镍等金属元素

4、加入普通钢中制成不锈钢，就大大增强了钢铁的抗腐蚀能力。(2)在金属表面形成保护层：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)电化学保护法。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，连接在被保护金属上，形成腐蚀电池，被保护金属作正极而得到保护。(注：在电化学中常将发生氧化反应的电极称为阳极，故原电池中负极也叫阳极，原电池的正极也叫阴极，但通常情况下原电池的两极称为正、负极，一般不称作阴、阳极),外加电流法。将被保护金属与外接直

5、流电源连接，使被保护的金属作为阴极，在外加电流的作用下使阴极得到保护。与牺牲阳极的阴极保护法统称为电化学保护法。,类型一 金属腐蚀的类型及原理【示范题1】(2014烟台高二检测)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，Cu-Zn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，Zn-MnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的【解题指南】解答本题时应注意以下两点：(1)理解原电池的工作原理，知道电化学腐蚀和化学腐蚀的快慢不同的原因。(2)干电池的构造和工作原

6、理。,【解析】选B。A项，液面处溶有的O2的量多，浓度大，腐蚀最严重，错误；B项，由M改置于N后，锌作原电池的负极，Cu-Zn合金应充当原电池的正极受到了一定的保护，腐蚀速率减小，正确；C项，接通开关时，锌作原电池的负极，腐蚀速率变大，但是气体不在锌(负极)上产生，而是在铂(正极)上产生，错误；D项，Zn-MnO2干电池发生自放电腐蚀，主要原因是锌与NH4Cl水解的酸性溶液反应，不是MnO2的氧化作用，因为锌和MnO2不接触，错误。,【示范题2】如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)甲图电极反应式是：

7、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)O2+2H2O+4e-=4OH-2Fe-4e-=2Fe2+(3)Fe+2H+=Fe2+H2,【互动探究】(1)写出示范题1中图c发生反应的离子方程式。提示：Zn+2H+=Zn2+H2。(2)写出示范题2中图乙中正极反应式。提示：2H+2e-=H2。,【变式训练1】下列关于金属腐蚀的叙述正确的是()A.金属在潮湿空气中腐蚀的实质是M+nH2O=M(OH)n+

8、 H2B.金属的化学腐蚀的实质是M-ne-=Mn+，电子直接转移给氧化剂C.金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行D.在潮湿的中性环境中，金属的电化学腐蚀主要是析氢腐蚀,【解析】选B。A项，金属在潮湿空气中腐蚀以吸氧腐蚀为主。C项，金属的化学腐蚀需接触氧化性气体或氧化性物质，不需要在酸性条件下，且金属失去电子被氧化，电子直接转移给氧化剂。D项，金属在中性电解质溶液中，主要发生吸氧腐蚀。,【变式训练2】关于金属腐蚀的下列说法中正确的是()A.镀锌铁皮发生电化学腐蚀时，锌发生还原反应B.钢铁发生吸氧腐蚀时正极反应为4OH-4e-=2H2O+O2C.钢铁发生析氢腐蚀时负极反应为2H+2e-=H2D.钢铁

9、发生电化学腐蚀时一步重要反应是4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,【解析】选D。镀锌铁皮发生电化学腐蚀时，锌极为负极，失电子发生氧化反应，A错；吸氧腐蚀的正极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-，析氢腐蚀的负极为Fe-2e-=Fe2+，正极反应是2H+2e-=H2，B、C错。,类型二 影响金属腐蚀的因素【示范题3】如何防止铁的锈蚀是工业上研究的重点内容。为研究铁锈蚀的影响因素，某同学做了如下探究实验：,回答以下问题：(1)上述实验中发生了电化学腐蚀的是(填实验序号)_；在电化学腐蚀中，负极反应是_；正极反应是_；(2)由该实验可知，可以影响铁锈蚀速率的因素是_；(3)为防止铁

10、的锈蚀，工业上普遍采用的方法是_(答两种方法)。,【解题指南】解答本题时应注意以下两点：(1)根据实验现象判断腐蚀快慢，分析影响腐蚀速率的因素。(2)注意化学腐蚀与电化学腐蚀的区别。,【解析】解答第(1)题应注意联系金属的化学腐蚀与电化学腐蚀的区别，电化学腐蚀是不纯的金属与电解质溶液接触，因发生原电池反应，较活泼的金属失电子而被氧化，由分析题中实验可知，实验3、4、5、6发生了电化学腐蚀，其中负极反应是Fe-2e-=Fe2+，正极反应是O2+2H2O+4e-=4OH-。解答第(2)题时，对比实验1和3可得出湿度增大，可使铁锈蚀速率加快；对比实验2、4可知增大O2浓度可加快铁锈蚀的速率；对比实验

11、4、5可知升高温度可加快铁锈蚀的速率；对比实验5、6可知电解质的存在会使铁锈蚀的速率加快。第(3)题，,为防止铁的锈蚀，根据铁锈蚀的类型，可采用牺牲阳极的阴极保护法、外加电流的阴极保护法，还可把铁制成不锈钢(合金)，亦可采用喷油漆、涂油脂、电镀、表面钝化等方法使铁与空气、水等物质隔离，以防止金属腐蚀。,答案：(1)3、4、5、6Fe-2e-=Fe2+(或2Fe-4e-=2Fe2+)2H2O+O2+4e-=4OH-(2)湿度、温度、O2的浓度、电解质的存在(3)电镀、烤蓝等表面覆盖保护层，牺牲阳极的阴极保护法(其他合理答案也可),【示范题4】下图所示各试管中的铁钉最易锈蚀的是()【解析】选C。有

12、少量铜的铁钉放在自来水中，会与水中溶解的少量电解质构成原电池，且铁钉作为负极，腐蚀最快。,【方法规律】比较金属腐蚀快慢的规律(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强弱。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：原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防护措施的腐蚀。(3)当形成原电池时，与以下两因素有关：与构成原电池的材料有关；与金属所接触的电解质强弱有关。,【变式训练3】某研究性学习小组探究金属腐蚀的条件，进行如下对照实验：,【实验现象】数天后铁钉锈蚀情况：A无锈蚀，B无锈蚀，C有锈蚀；【实验结论】金属锈蚀的条件是_、_；【结论分析】铁钉生锈主要属于_腐蚀(填“

13、化学”或“电化学”)；【拓展应用】写出金属防护的一种常用方法_。,【解析】由图知，A中煮沸后的蒸馏水中无O2，植物油将铁钉与空气隔绝，没有锈蚀，B中空气是干燥的，铁钉不与水接触也无锈蚀，C中铁钉一半浸入水中，一半在空气中，既与水接触又与空气接触，有锈蚀，说明铁钉锈蚀的条件是空气和水，铁钉是铁的合金，与电解质溶液接触发生了吸氧腐蚀，属于电化学腐蚀，金属防护的方法有涂油漆等。答案：空气水电化学涂油漆(合理即可),【变式训练4】(2014西宁高二检测)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4Fe+3O2+2xH2O=2Fe2O3xH2O。如图为一放在水槽中的铁架，水位高度如图所示。最容

14、易生锈的铁架横杆是()A.B.C.D.,【解析】选C。铁的腐蚀分化学腐蚀和电化学腐蚀，其中最主要的是电化学腐蚀，而电化学腐蚀中最常见的是在中性和弱酸性条件下的吸氧腐蚀，题中处的铁架接触空气和水，最符合吸氧腐蚀发生的条件，所以腐蚀最快。,类型三 金属的防护【示范题5】金属的防腐常用方法有A.覆盖油漆 B.覆盖塑料 C.电镀金属D.电化学保护法 E.制成不锈钢请为以下钢铁制品选择一种适当的防止生锈的方法(填写字母)：(1)邮筒_(2)手术刀_(3)海水中的钢闸门_(4)电线_(5)自行车的钢圈_,【解题指南】选择防止金属腐蚀的方法要注意两点：(1)依据金属的性质，防止金属被氧化。(2)结合金属制品

15、的用途，选择合理的方法。【解析】邮筒要求坚固防锈且经济，故覆盖油漆就可以，手术刀接触潮湿较多，且要求机械强度大，清洁卫生，故制成不锈钢，海水中的钢闸门则采用电化学保护法，主要是镶嵌锌块法保护，电线主要采用覆盖塑料，绝缘且经济，自行车的钢圈要求强度大且耐腐蚀，耐磨损，主要采用电镀金属法。答案：(1)A(2)E(3)D(4)B(5)C,【示范题6】(2014济南高二检测)利用如图装置探究铁在海水中的电化学腐蚀与防护。下列说法不正确的是(),A.若X为锌棒，开关K置于M处，可减缓铁的腐蚀，采用了牺牲阳极的阴极保护法B.若X为锌棒，开关K置于N处，X极的反应4OH-4e-=O2+2H2OC.若X为碳棒

16、，开关K置于N处，可减缓铁的腐蚀，采用了外加电流的阴极保护法D.若X为碳棒，开关K置于M处，X极的反应O2+4e-+2H2O=4OH-,【解析】选B。X为锌棒，开关K置于M处，为原电池，锌为负极，被腐蚀，保护了铁，A对；X为锌棒，开关K置于N处，为电解池，锌棒为阳极，Zn-2e-=Zn2+，B错；若X为碳棒，开关K置于N处，为电解池，铁棒作阴极，被保护，C对；若X为碳棒，开关K置于M处，为原电池，钢铁的吸氧腐蚀，X极：O2+4e-+2H2O=4OH-，D对。,【方法规律】金属腐蚀的防护措施,【变式训练5】下列各种方法中：金属表面涂抹油漆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

17、属表面形成致密的氧化物薄膜能对金属起到防护或减缓腐蚀作用的是()A. B.C. D.全部,【解析】选D。金属腐蚀的防护方法有加保护层，如。改变内部结构，加入某种金属制成合金，如。由于化学腐蚀比电化学腐蚀慢，保持表面清洁干燥可防止电化学腐蚀的发生，如。,【变式训练6】现有汽车机器上的齿轮门把手锯条铁制洗脸盆等常见铁制品。为了防止它们生锈，通常适合采用下面哪一种方法。(填序号)(1)在表面喷漆_；(2)在表面涂油_；(3)在表面镀一层其他金属_；(4)在表面烧制搪瓷_；(5)使其表面形成致密的氧化物保护膜_。,【解析】选择防止金属器件腐蚀的方法，要综合考虑金属器件的用途及使用环境，还要考虑成本。汽车可采用喷漆的方法；机器齿轮可涂润滑油；门把手要求美观、耐磨，可采用电镀的方法；锯条常用钝化技术，在表面形成氧化物保护膜；铁制洗脸盆可用搪瓷的方法。答案：(1)(2)(3)(4)(5),