1、第4节金属的腐蚀与防护基础课时7金属的腐蚀与防护学习任务1.通过讨论钢铁腐蚀的现象，认识金属腐蚀的本质，能用电化学腐蚀的原理解释金属腐蚀的现象。培养科学态度与社会责任的化学核心素养。2通过讨论日常生活中金属腐蚀的危害，能选择并设计防腐措施。培养科学探究与创新意识的化学核心素养。一、金属电化学腐蚀的原理1金属腐蚀的定义和分类2化学腐蚀和电化学腐蚀金属腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀定义金属与接触到的物质直接反应不纯的金属在潮湿的空气或电解质溶液中形成原电池，发生氧化还原反应现象金属被腐蚀较活泼金属被腐蚀区别无电流产生有微弱电流产生实质与联系实质：都是金属原子失去电子被氧化而损耗；化学腐蚀与电化学腐蚀往往同
2、时发生，但电化学腐蚀更普遍3钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀：分类析氢腐蚀吸氧腐蚀图形描述形成条件水膜酸性较强水膜酸性较弱电极反应负极Fe2e=Fe2正极2H2e=H2O22H2O4e=4OH总反应Fe2H=Fe2H22FeO22H2O=2Fe(OH)24Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3xH2O(3x)H2O腐蚀速度一般较快一般较慢相互关系析氢腐蚀和吸氧腐蚀同时发生，金属的腐蚀以吸氧腐蚀为主，吸氧腐蚀比析氢腐蚀普遍(正确的打“”，错误的打“”)(1)钢铁在潮湿的空气中发生电化学腐蚀时，正极发生的主要反应是O22H2O4e=4OH。()(2)发生吸氧腐蚀时正极放出
3、O2，发生析氢腐蚀时正极放出H2。()(3)纯铁在稀硫酸中发生析氢腐蚀。()(4)现实生活中电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍。()答案(1)(2)(3)(4)二、金属腐蚀的防护1在金属表面覆盖保护层(1)涂油漆等。(2)镀抗腐蚀金属，如电镀等。(3)镀膜，如烤蓝等。2改变金属内部组成、结构等，如制成不锈钢。3电化学防护(1)牺牲阳极保护法。利用原电池原理，在被保护的金属上连接更活泼的金属，使被保护金属成为正极。(2)阴极电保护法也叫外加电流阴极保护法。利用电解池原理，使被保护的金属连接电源的负极成为阴极。(正确的打“”，错误的打“”)(1)某些合金也具有防腐蚀的功能。()(2)金属作为原电池的负极或
4、电解池的阴极时均被保护。()答案(1)(2)三、电化学腐蚀原理的应用1铁腐蚀原理的应用(1)测定空气中氧气的含量；(2)食品包装袋中以铁粉为主要成分的双吸剂，延长食物的保质期；(3)制成一次性保暖贴，使用后其主要成分为炭粉、氯化钠固体、三氧化二铁固体以及含镁、铝的盐。2微电解技术处理工业废水电极产物活性强发生氧化还原反应去除污染某保暖贴主要成分有铁粉、蛭石、活性炭、无机盐、水等。回答下列问题：(1)保暖贴在发热过程中，其主要成分分别起什么作用？_(2)为什么保暖贴能较持久而又稳定地提供热量？_(3)保暖贴使用的是双层包装。外层由不透气的明胶层制成，内层由微孔透气膜制成。为什么要这样设计？_(4
5、)为什么保暖贴使用后会变得较硬？_答案 (1)铁与氧气的反应是一个放热反应，这个反应在自然条件下进行得很慢，但当它以原电池反应原理的形式发生时则会变得很快，并放出大量的热。在保暖贴的内袋中，当空气中的氧气通过微孔透气膜进入后，活性炭成为正极材料，食盐溶于水成为离子导体，氧气与铁粉通过无数个微小的电池发生反应且进行得很快，反应放出的热量很快就将发热袋加热。矿物材料蛭石做保温材料。(2)为了使温度能够保持一段时间，保暖贴使用了矿物材料蛭石做保温材料，其放热的时间和温度可以通过透气膜的透氧速率进行控制。(3)在保暖贴的内袋中，当空气中的氧气通过微孔透气膜进入后，才开始反应，开始保存时不打开不透气的明
6、胶层，就不会反应，这样可以保存很长时间。(4)使用后，保暖贴内袋中的物质变为深褐色固体，其主要成分为炭粉、氯化钠固体、三氧化二铁固体以及含镁和铝的盐，因而变得较硬。金属腐蚀的快慢与防护方法实验1：将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放入下图所示的具支试管中。一段时间后，观察导管中水柱和铁钉的变化。如图1。图1图2实验2：向100 mL烧杯中加入约50 mL饱和食盐水后，插入两个玻璃筒(无底)：将一个无锈铁钉和一个碳棒分别用导线与检流计连接后，再分别插入两个玻璃筒中。如图2。1实验1的实验现象是什么？铁钉为什么会生锈？说明什么问题？请分析变化的原因。提示：实验1中导管中的水柱上升，铁钉生
7、锈。说明该过程铁钉被腐蚀。铁钉发生的是吸氧腐蚀。2实验2的检流计的指针是否偏转？说明什么问题？若向实验2的插入碳棒的玻璃筒内滴入酚酞溶液，将会看到什么现象？说明什么问题？请写出相关电极反应式。提示：检流计指针偏转。说明有电流通过。向碳棒一端加入酚酞溶液，显红色。说明该极的电极反应为O22H2O4e=4OH。3若将实验1和实验2的溶液换为盐酸(均足量)。实验1存在哪些形式的化学腐蚀？实验2中是否有电流通过？写出相关电极反应式。提示：若换为盐酸，则实验1中会发生铁与盐酸的化学腐蚀，同时也有电化学腐蚀。实验2中则发生电化学腐蚀。正极：2H2e=H2，负极：Fe2e=Fe2。4根据上述实验，我们对金属
8、如何防护？提示：把需要防护的金属作原电池的正极或作电解池的阴极。1金属腐蚀的快慢比较(1)在同一种电解质溶液中，金属腐蚀由快到慢的顺序是电解池的阳极原电池的负极化学腐蚀原电池的正极电解池的阴极。(2)在不同溶液中，金属在电解质溶液中的腐蚀金属在非电解质溶液中的腐蚀；金属在强电解质溶液中的腐蚀金属在弱电解质溶液中的腐蚀。(3)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。2金属的防护(1)金属的防护措施(2)金属的电化学防护电化学防护牺牲阳极保护法外加电流阴极保护法原理原电池原理电解原理措施被保护的金属作正极(阴极)，以一种活动性较强的金属作负极(阳极)被保护的金属作阴极，惰性电极作辅助
9、阳极，连上直流电源应用如锅炉内壁、船舶外壳、铁塔、铁管道装上若干锌块，可保护钢铁设备如钢闸门、输送酸性溶液的铁管道等示意图1下列说法中正确的是()A钢铁因含杂质而容易发生电化学腐蚀，所以合金都不耐腐蚀B原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因，故不能用原电池原理来减缓金属的腐蚀C钢铁电化学腐蚀的两种类型的主要区别在于水膜的酸性不同，故而引起的正极反应也不同D无论哪种类型的腐蚀，其实质都是金属被还原C钢铁中因含杂质，容易形成原电池，发生电化学腐蚀，但并不是所有合金都不耐腐蚀，如不锈钢，故A错误；原电池中，金属作正极时，可以避免腐蚀，故B错误；钢铁电化学腐蚀分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀，主要区别在于水膜的酸性
10、不同，故C正确；金属被腐蚀，化合价升高，被氧化，故D错误。2铜板上铁铆钉处的吸氧腐蚀原理如图所示，下列有关说法中不正确的是()A此过程中铜并不被腐蚀B此过程中的正极反应式：2H2e=H2C此过程中电子从Fe移向CuD此过程中还涉及反应：4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3B由题图可知，水中溶解了氧气，铜、铁和水构成了原电池，较活泼的金属作负极，发生吸氧腐蚀，则该原电池中铁作负极，铜作正极。原电池放电时，负极失电子容易被腐蚀，则此过程中铁被腐蚀，铜不被腐蚀，A正确；正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O22H2O4e=4OH，B错误；该原电池放电时，外电路中电子从负极铁流向正极铜
11、，C正确；此过程中铁被腐蚀，负极的电极反应式为Fe2e=Fe2，正极的电极反应式为O22H2O4e=4OH，亚铁离子和氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁不稳定，容易被空气中的氧气氧化生成氢氧化铁，反应的化学方程式为4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3，D正确。3下列金属防腐的措施中，使用外加电流的阴极保护法的是()A水中的钢闸门连接电源的负极B金属护栏表面涂漆C汽车底盘喷涂高分子膜D地下钢管连接镁块A水中的钢闸门连接电源负极，作阴极，阴极材料得电子被保护，所以属于使用外加电流的阴极保护法，故A正确；金属护栏表面涂漆是使金属和空气、水等物质隔离而防止生锈，没有连接外加电源，故B错
12、误；汽车底盘喷涂高分子膜阻止了铁与空气、水的接触，从而防止金属的腐蚀，没有连接外加电源，故C错误；镁的活泼性强于铁，用牺牲镁块的方法来保护地下钢管，属于牺牲阳极保护法，故D错误。4为了保护舰艇(主要是钢合金材料)，在舰体表面镶嵌金属块(R)。下列有关说法不正确的是()A这种保护舰体的方法叫做牺牲阳极保护法B金属块R可能是镁或锌C海水呈弱碱性，舰艇在海水中易发生析氢腐蚀D正极反应式为O22H2O4e=4OHC在舰体表面镶嵌金属块(R)，这种保护方法利用原电池原理，需要金属块R金属活动性比铁活泼，R作负极，钢铁作正极，这种方法叫作牺牲阳极保护法，A正确；金属块R比铁活泼，可能是镁或锌，B正确；钢铁
13、材料在弱碱性海水中主要发生吸氧腐蚀，在强酸性溶液中才发生析氢腐蚀，C错误；吸氧腐蚀过程中，正极上发生还原反应，电极反应式为O22H2O4e=4OH，D正确。1下列事实中，与电化学腐蚀无关的是()A埋在潮湿土壤里的铁管比埋在干燥土壤里的铁管更易被腐蚀B在空气中，金属银的表面生成一层黑色物质C在电工操作中，铜导线和铁线不能放在一起使用D镀银的铁制品，镀层部分受损后，露出的铁表面易被腐蚀B埋在潮湿土壤里的铁管更易形成原电池而发生腐蚀，A不符合题意；纯银久置表面变黑是由于金属银和空气中的氧气发生反应生成黑色的氧化银，属于化学腐蚀，与电化学腐蚀无关，B符合题意；铜导线和铁线放在一起使用容易形成原电池而发
14、生腐蚀，C不符合题意；镀银的铁制品，镀层部分受损后，易形成铁银原电池，使铁更易被腐蚀，D不符合题意。2如图是研究铁钉腐蚀的装置图，下列说法不正确的是()A铁钉在两处的腐蚀速率：abBa、b两处铁钉中碳均为正极Ca、b两处铁钉中的铁均失电子被氧化Da、b两处的正极反应式均为O24e4H=2H2ODa中电解质溶液显中性，为铁钉的吸氧腐蚀，b中电解质溶液为稀硫酸，显酸性为析氢腐蚀，a中正极反应式为O24e2H2O=4OH，b中正极反应式为2H2e=H2，D错误。3(素养题)我国某大城市2019年夏季多次降下酸雨。据环保部门测定，该城市整个夏季酸雨的pH平均值为3.2。在这种环境中的铁制品极易被腐蚀。
15、对此条件下铁的腐蚀的叙述中不正确的是()A此腐蚀过程有化学腐蚀也有电化学腐蚀B发生电化学腐蚀时，正极反应式为2H2OO24e=4OHC在电化学腐蚀过程中有氢气产生D发生电化学腐蚀时，负极反应式为Fe2e=Fe2B金属铁的腐蚀中，金属铁可以和溶液中的氢离子直接发生化学腐蚀，铁制品中含有铁和碳，再加上酸性电解质环境，具备了原电池的构成条件，也会发生电化学腐蚀，故A正确；发生电化学腐蚀时，碳作正极，溶液中的氢离子得电子生成氢气，正极反应式为2H2e=H2，故B错误、C正确；发生电化学腐蚀时，铁作负极，电极反应式为Fe2e=Fe2，故D正确。4(双选)如图液面上浮着一个空心铁球，数天后可观察到的现象是()A铁球表面出现红棕色锈斑B铁球表面出现黑色锈斑C量筒内水位下降D量筒内水位上升AD由图示可知铁球表面发生吸氧腐蚀，生成红棕色锈斑，量筒内O2含量减少，故量筒内水位上升。
