高二化学金属的腐蚀和防护2.docx
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1、高二化学金属的腐蚀和防护2高二化学教案:金属的腐蚀与防护教学设计 本文题目:高二化学三单元教案:金属的腐蚀与防护 【教学目标】 a. 了解金属腐蚀的利弊、钢铁电化学腐蚀和化学腐蚀的原理并在此基础上找寻钢铁腐蚀的详细防护方法。 b. 培育学生视察实力、试验操作技能、自主探究及合作的科学精神。并能用多种途径和手段去了解防止钢铁腐蚀的详细防护方法。 c. 培育学生应用化学学问说明或解决与化学相关的社会问题的实力,相识化学与人类生产、生活的亲密关系。形成正确的情感看法和价值观,增加社会责任感。 【重难点】 a 重点:钢铁的腐蚀及其防护 b 难点:钢铁的电化腐蚀原理 【教学方法】 情景教学法合作探究法自
2、主学习法 【预习检测】 1、钢铁发生吸氧腐蚀时,发生还原反应的电极反应式是( ) A、 Fe 2e-=Fe 2+ B、 2H + + 2e- =H2 C、 4OH - - 4e-= 2H2O + O2 D、 2H2O + O2 + 4e- = 4OH - 2、下列事实不能用电化学理论说明的是 ( ) A、轮船吃水线以下的船壳上装肯定数量的锌块 B、铝片不用特别方法爱护 C、纯锌与稀硫酸反应时,滴入少量的CuSO4溶液后速率加快 D、镀锌铁(在铁上镀一层锌)比镀锡耐用 3、有a、b、c、d四种金属。将a与b连接起来,浸入电解质溶液中,b不易腐蚀。将a、d分别投入等浓度的盐酸中,d比a反应剧烈。将
3、铜浸入b的盐溶液里,无明显改变。假如把铜浸入c的盐溶液里,有金属c析出。据此推断它们的活动性依次由强到弱的为: ( ) A.a c d b B.d a b c C.d b a c D.b a d c 4、下列叙述正确的是( ) A.锌跟稀硫酸反应制取氢气,加入少量硫酸铜溶液能加快反应速率 B.镀层破损后,白口铁(镀锌的铁)比马口铁(镀锡的铁)更易腐蚀 C.家用炒菜铁锅出现锈斑的缘由是发生了化学腐蚀 D.吸氧腐蚀时正极放出氧气,析氢腐蚀时正极放出氢气 E.化学腐蚀速率超过电化学腐蚀速率,析氢腐蚀比吸氧腐蚀普遍 【教学过程】 一、金属腐蚀 (1)定义: 金属或合金与四周接触到的气体或液体进行化学反
4、应而腐蚀损耗的过程。 (2)本质: 金属失去电子被氧化。 (3)金属腐蚀类型 1.化学腐蚀 2.电化学腐蚀 1、化学腐蚀 (1)定义: 金属跟接触到的物质(如O2、CI2、SO2等) 干脆发生化学反应而引起的腐蚀。 (2)原理: 金属跟氧化剂干脆发生氧化还原反应。 (3)影响因素: 金属越活泼,越易被腐蚀; 金属所处的环境温度越高,腐蚀速率越快; 氧化剂浓度越大,腐蚀速率越快。 2、电化学腐蚀 不纯的金属(或合金)跟电解质溶液接触时,会发生原电池反应,比较活泼的金属失去电子而被氧化,这种腐蚀叫做电化学腐蚀。 【课堂小结】 课后检测 1、以下现象与电化学腐蚀无关的是( ) A.黄铜(铜锌合金)制
5、作的铜制品不易被腐蚀 B.生铁比纯铁简单腐蚀 C.铁质器件附有铜质配件,在接触处易生铁锈 D.银制奖牌久置后表面变暗 2、下列事实不能用电化学理论说明的是( ) A.轮船水线下船壳上装一偶肯定数量的锌块 B.铝片不用特别方法保存 C.纯锌与稀硫酸反应时,滴入少量的硫酸铜后速率加快 D.镀锌铁比镀锡铁耐用 3、下列防腐措施中,属于电化学爱护法的是( ) A.用氧化剂使金属表面生成一层致密稳定的氧化物爱护膜 B.在金属中加入一些铬或镍制成合金 C.在轮船的船壳水线以下部分装上一些锌 D.金属表面喷漆 4、下列事实不能用电化学理论说明的是( ) A.在轮船的船壳水线以下部分装有肯定量的锌块 B.镀锌
6、的铁制品比镀锡的铁制品耐用 C.铝片不用特别方法爱护 D.粗锌跟稀硫酸反应比纯锌更快 5、埋在地下的铸铁输油管道,在下列各种状况下,腐蚀最慢的是( ) A.在含铁元素较多的酸性土壤中 B.在潮湿疏松透气的土壤中 C.在干燥致密不透气的土壤中 D.在含碳粒较多的潮湿透气的中性土壤中 6、(2022广东)为了避开青铜器生成铜绿,以下方法正确的是( ) A.将青铜器放在银质托盘上 B.将青铜器保存在干燥的环境中 C.将青铜器保存在潮湿的空气中 D.在青铜器的表面覆盖一层防渗的高分子膜 7、下列金属防护的方法不正确的是( ) A.对健身器材刷油漆以防锈 B.对某些工具的“机械转动部位”选用刷油漆方法来
7、防锈 C.用牺牲锌块的方法来爱护船身 D.自行车的钢圈上镀上一层Cr防锈 8、下列各组金属均有导线相连,并插入稀硫酸溶液中,其中铁被腐蚀的速度由快到慢的依次是( ) Fe-Fe Fe-Sn Fe-Zn Cu-Fe A. B. C. D. 9.烧过菜的铁锅未刚好洗去含有NaCl的残液,过一段时间算便出现红棕色的铁锈斑点,已知该锈斑为Fe(OH)3失水的产物。表示Fe(OH)3生成的电极反应式、离子方程式和化学方程式分别为: 负极反应式:_ 正极反应式:_ 离子方程式:_ 化学方程式:_ 高二化学下册金属的电化学腐蚀和防护学问点总结 高二化学下册金属的电化学腐蚀和防护学问点总结 金属的电化学腐蚀和
8、防护金属的电化学腐蚀1金属腐蚀内容:2金属腐蚀的本质:都是金属原子失去电子而被氧化的过程化学腐蚀3(1)电化腐蚀条件:不纯金属或合金与电解质溶液接触现象:有微弱的电流产生本质:较活泼的金属被氧化的过程金属被氧化的过程(2)化学腐蚀条件:金属与非电解质干脆接触现象:无电流产本质:金属被氧化的过程电化腐蚀与化学腐蚀的关系:化学腐蚀与电化腐蚀往往同时发生,但电化腐蚀更加普遍,危害更严峻4、电化学腐蚀的分类:析氢腐蚀-腐蚀过程中不断有氢气放出条件:潮湿空气中形成的水膜,酸性较强(水膜中溶解有CO2、SO2、H2S等气体)电极反应:负极:Fe-2e-=Fe2+正极:2H+2e-=H2总式:Fe+2H+=
9、Fe2+H2吸氧腐蚀-反应过程汲取氧气条件:中性或弱酸性溶液电极反应:负极:2Fe-4e-=2Fe2+正极:O2+4e-+2H2O=4OH-总式:2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2离子方程式:Fe2+2OH-=Fe(OH)2生成的Fe(OH)2被空气中的O2氧化,生成Fe(OH)3,Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3Fe(OH)3脱去一部分水就生成Fe2O3xH2O(铁锈主要成分)规律总结:金属腐蚀快慢的规律:在同一电解质溶液中,金属腐蚀的快慢规律如下:电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防腐措施的腐蚀防腐措施由好到坏的依次如下:外接电源的阴极爱护法牺牲负极的正
10、极爱护法有一般防腐条件的腐蚀无防腐条件的腐蚀 高二化学教案:金属的腐蚀与防护学案教学设计 本文题目:高二化学三单元教案:金属的腐蚀与防护学案 目标要求1.能说明金属发生电化学腐蚀的缘由。2.相识金属腐蚀的危害,了解金属防护的方法。 一、金属的电化学腐蚀 1.金属的腐蚀 (1)金属腐蚀的概念:金属的腐蚀指的是金属或合金跟四周环境中接触到的物质发生化学反应被氧化而腐蚀损耗的现象。 (2)金属腐蚀后的特征 金属被腐蚀后,在外形、色泽以及机械性能等方面都发生肯定的改变。 (3)金属腐蚀的本质 金属腐蚀的本质是金属原子失去电子变成阳离子的过程。也就是说,金属腐蚀的本质是金属发生了氧化反应。 (4)金属腐
11、蚀的类型 由于与金属接触的介质不同,发生腐蚀的状况也不同,一般可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。 化学腐蚀 金属与其他物质(如O2、Cl2、SO2等)干脆接触发生氧化还原反应而引起的腐蚀。 电化学腐蚀 不纯的金属或合金发生原电池反应,使较活泼的金属失去电子被氧化而引起的腐蚀。 2.电化学腐蚀 (1)试验探究 ab 试验步骤:向铁粉中加入少量的炭粉,混合匀称后,撒入内壁分别用氯化钠溶液和稀醋酸润湿过的两支具支试管(分别标记为a、b)中。几分钟后,打开止水夹,视察、比较导管中水柱(在水中滴加几滴红墨水)的改变和试管中的现象。 试验现象:两支具支试管中都有红色铁锈产生,a装置导管内水柱上升,b装置导管内水
12、柱低于小试管液面。 试验结论:装置a的导管中水柱上升,说明大试管内气体体积减小,a装置中有气体参与反应,由于是空气中的气体,故是氧气,发生吸氧腐蚀;装置b的导管中水柱下降,说明大试管内有气体生成,依据有铁和醋酸存在,生成的气体是氢气,发生析氢腐蚀。a、b装置构成原电池,a中氧气所发生的反应类似于氢氧燃料电池的反应。 (2)原理分析 通常状况下,在潮湿的空气中,钢铁表面凝聚了一层溶解有氧气的水膜,它与钢铁中的碳和铁形成了原电池。这些微小的原电池遍布钢铁表面。 Fe为负极,碳为正极,溶有O2的水膜为电解质溶液。 负极:2Fe-4e-=2Fe2+(氧化反应) 正极:O2+2H2O+4e-=4OH-(
13、还原反应) 总反应:2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2,4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3, Fe(OH)3脱去一部分水生成的Fe2O3?nH2O就为铁锈的主要成分。所以试验a具支试管中O2削减,压强减小,导管中水面上升。因此铁在这种环境中被腐蚀称为吸氧腐蚀,钢铁的这种腐蚀还是占主要的。 假如钢铁表面水膜的酸性较强(如在某些化工厂旁边的酸性气氛中),此时,正极就会析出氢气。其电极反应如下: 负极:Fe-2e-=Fe2+(氧化反应) 正极:2H+2e-=H2(还原反应) 总反应:Fe+2H+=Fe2+H2。 假如钢铁表面水膜的酸性较弱,随着氢气的析出,水膜的pH上升,Fe2
14、+与OH-结合生成Fe(OH)2,Fe(OH)2接着与空气中的O2作用,生成Fe(OH)3,进而形成铁锈,这种形成铁锈的方式叫析氢腐蚀。 总之无论是吸氧腐蚀还是析氢腐蚀,作为负极的铁都不断地被氧化,且金属腐蚀主要是电化学腐蚀,而电化学腐蚀中吸氧腐蚀又是主要的。 二、金属的电化学防护 1.金属防护原理 金属材料大多易被腐蚀,所以要从金属腐蚀的化学反应原理和金属腐蚀的类型来考虑金属防护的方法。 2.金属防护的措施 (1)表面覆盖爱护层 将电解质溶液改为非电解质,如涂上油漆、矿物性油脂等;镀上一层纯金属(锌、锡、铬、镍)以变更电极。如:表层镀锌的镀锌铁(俗称白铁皮)破损后,铁为正极,不腐蚀;锌为负极
15、,被腐蚀,可以不断补充锌,爱护铁,延长钢铁的运用期。而表层镀锡的镀锡铁(俗称马口铁),价格虽比镀锌铁低,但表层磨损后,锡为正极,铁为负极,加快了钢铁的腐蚀。此外,还可将铁钝化使之表面形成一层致密的Fe3O4氧化膜。 (2)电化学爱护法: 牺牲阳极的阴极爱护法 这种方法通常是在被爱护的钢铁设备(如锅炉的内壁、船舶的外壳等)上装上若干锌块,作原电池的负极(阳极),不断遭遇腐蚀,定期拆换,而作为正极(阴极)的钢铁设备就被爱护了下来。 外加电流的阴极爱护法 这种方法是将被爱护的钢铁设备(如钢闸门)作阴极,用惰性电极作协助阳极,两者均存在于电解质溶液中,接上外接直流电源。通电后,电子被强制流向被爱护的钢
16、铁设备,使钢铁表面产生负电荷(电子)的积累,抑制了钢铁发生失去电子的作用(氧化反应),从而防止了钢铁的腐蚀。 (3)用变更金属组成和结构的方法防止金属腐蚀。如铁与铬、镍形成不锈钢。 学问点一金属的腐蚀 1.关于金属腐蚀的叙述中,正确的是() A.金属被腐蚀的本质是M+nH2O=M(OH)n+n2H2 B.马口铁(镀锡铁)镀层破损后被腐蚀时,首先是镀层被氧化 C.金属在一般状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 答案C 解析金属腐蚀的本质主要是金属原子失电子被氧化,腐蚀的内因是金属的化学性质比较活泼,外因是金属与空气、水和其他腐蚀性的物质相接触,腐蚀主
17、要有化学腐蚀和电化学腐蚀。A中金属腐蚀的本质应包括化学腐蚀和电化学腐蚀,为M-ne-=Mn+;B选项中Sn、Fe构成电化学腐蚀,主要是Fe-2e-=Fe2+,铁先被腐蚀。常温下,空气中的金属主要发生电化学腐蚀中的吸氧腐蚀,难以和非金属氧化剂(Cl2、S)等反应,发生化学腐蚀。 2.钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀,发生的原电池反应为 2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2。以下说法正确的是() A.负极发生的反应为 Fe-2e-=Fe2+ B.正极发生的反应为 2H2O+O2+2e-=4OH- C.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简单腐蚀 答案A 解析由原电
18、池反应式知负极的电极反应式为Fe-2e-=Fe2+,正极的电极反应式为2H2O+O2+4e-=4OH-,所以A对B错;原电池是将化学能转化为电能的装置,C错;依据原电池原理,钢柱在空气与水交界处更简单腐蚀,D错。 2.如图所示水槽中试管内有一枚铁钉,放置数天视察: (1)铁钉在渐渐生锈,则铁钉的腐蚀属于_腐蚀。 (2)若试管内液面上升,则原溶液呈_性,发生_腐蚀,电极反应式:负极:_, 正极:_。 (3)若试管内液面下降,则原溶液呈_性,发生_腐蚀。电极反应式:负极_, 正极:_。 答案(1)电化学(2)弱酸性或中吸氧2Fe-4e-=2Fe2+O2+2H2O+4e-=4OH- (3)较强的酸析
19、氢Fe-2e-=Fe2+2H+2e-=H2 解析依据原电池的构成条件:有两种不同的材料(Fe为负极,碳为正极),有电解质溶液,形成闭合回路,可知铁钉的腐蚀属于电化学腐蚀。依据金属腐蚀的条件、原理及结果可知:试管内液面上升,说明试管内压强减小,试管内气体被汲取所致,是铁钉吸氧腐蚀的结果,据此写出电极反应式;试管内液面下降,说明试管内气体压强变大,试管内产生了新气体所致,是铁钉的析氢腐蚀的结果,据此写出电极反应式。 学问点二金属的防护 3.下列各种方法中,能对金属起到防止或减缓腐蚀作用的是() 金属表面涂抹油漆变更金属内部结构保持金属表面清洁干燥金属表面进行电镀使金属表面形成致密的氧化物薄膜 A.
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