1、4.4 金属的电化学腐蚀与防护 学案（人教版选修4） 学习目标1.认识金属腐蚀的危害并能解释金属发生电化学腐蚀的原因。2.知道金属腐蚀的防护方法。重点难点金属发生电化学腐蚀的原因及金属腐蚀的防护方法。一、金属的电化学腐蚀1金属的腐蚀2.电化学腐蚀(1)析氢腐蚀：金属表面的电解质溶液_较强，腐蚀过程中不断有_放出。(2)吸氧腐蚀：钢铁表面吸附的水膜_或呈_时，氧气参加电极反应，发生吸氧腐蚀。(3)钢铁生锈原理探究实验操作实验现象导管中_，铁钉表面有_生成实验结论装置中铁、碳和饱和食盐水构成_，铁钉发生_腐蚀二、金属的电化学防护1金属的防护2金属的电化学防护(1)牺牲阳极的阴极保护法原理：应用_原
2、理，让被保护金属作_，另找一种活泼性较强的金属作_。实验验证实验操作实验现象电流计指针_，铁电极上_，但铁极附近_实验结论(1)Zn、Fe和经过酸化的NaCl溶液构成_(2)电极反应：负极：_正极：_(3)该装置中铁_(2)外加电流的阴极保护法利用_原理，把被保护的钢铁设备作为_极，用惰性电极作为辅助_极。在电解质溶液里，接外加_电源。3结合金属腐蚀的本质，分析金属防护的本质是什么？在电化学防护中是如何做的？一、化学腐蚀和电化学腐蚀的联系和区别典例1以下现象与电化学腐蚀无关的是()A镀锡铁器比镀锌铁器表面破损时更易被腐蚀B纯铁不容易生锈C镶有相邻的银牙和金牙容易引起头痛D输送氯气的钢管易被氯气
3、腐蚀听课记录：变式训练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MnH2O=M(OH)nH2B马口铁(镀锡铁)镀层破损后被腐蚀时，首先是镀层被氧化C金属在一般情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二、金属腐蚀快慢的判断及金属的防护1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。金属腐蚀的快慢与下列两种因素有关：(1)与构成原电池的材料有关两极材料的活泼性差别越大，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)与金属所接触的电解质强弱有关活泼金属在电解质溶液中的腐蚀比在非电解质溶液中的腐蚀速率快
4、，在强电解质溶液中的腐蚀比在弱电解质溶液中的腐蚀速率快。(3)一般说来可用下列原则判断_引起的腐蚀_引起的腐蚀_腐蚀_的腐蚀_的腐蚀2金属腐蚀的防护方法(1)改变金属的内部组织结构例如：把铬、镍等加入普通钢里制成的不锈钢，就大大地增加了钢铁对各种侵蚀的抵抗力。(2)在金属表面覆盖保护层在金属表面覆盖致密的保护层，从而使金属制品跟周围物质隔离开来，这是一种普遍采用的防护方法。(3)电化学保护法牺牲阳极的阴极保护法将还原性较强的金属作为保护极与被保护金属相连构成原电池，_将作为负极发生氧化反应而被损耗，_作为正极就可以避免被腐蚀。这种保护法牺牲了阳极保护了阴极。外加电流的阴极保护法将_与外加直流电
5、源的负极相连让其成为阴极，而将外加直流电源的正极接到_上，让其成为阳极。典例2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：序号内容实验现象1常温下将铁丝放在干燥空气中一个月干燥的铁丝表面依然光亮2常温下将铁丝放在潮湿空气中一小时铁丝表面依然光亮3常温下将铁丝放在潮湿的空气中一个月铁丝表面已变得灰暗4将潮湿的铁丝放在常温的氧气流中一小时铁丝表面略显灰暗5将潮湿的铁丝放在高于常温的氧气流中一小时铁丝表面已变得灰暗6将浸过氯化钠溶液的铁丝放在高于常温的氧气流中一小时铁丝表面灰暗程度比实验5严重回答以下问题：(1)上述实验中发生了电化学腐蚀的是(填实验序号)
6、_；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)为防止铁的锈蚀，工业上普遍采用的方法是_(答两种方法)。听课记录：变式训练2如图所示各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀，腐蚀的速率由快到慢的顺序为()A BC D参考答案课前准备区一、1气体或液体氧化还原失去电子氧化反应干燥气体非电解质不纯电解质原电池反应比较活泼失去电子2(1)酸性H2Fe2e=Fe22H2e=H2Fe2H=Fe2H2(2)酸性很弱中性2Fe4e=2Fe22H2OO24e=4OH2FeO22H2O=2Fe(OH)24Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3(3)有水柱上升
7、铁锈原电池吸氧腐蚀二、1正极阴极2(1)原电池正极负极发生偏转有气泡产生无蓝色沉淀原电池(2)Zn2e=Zn22H2e=H2(3)未被腐蚀(2)电解池阴阳直流3金属腐蚀的本质是被氧化剂氧化变成金属阳离子，因此金属防护的本质是避免金属接触氧化剂，或采取措施使金属不被氧化。在电化学防护中使被保护的金属作原电池的正极或电解池的阴极，不参与电极反应，从而不被氧化。课堂活动区一、Fe2e=Fe22H2OO24e=4OH2H2e=H2典例1DA项中镀锡铁器表面破损时形成原电池，Fe作负极，易被腐蚀，而镀锌铁器表面破损时形成原电池，Fe作正极，被保护；B项中纯铁不能形成原电池，所以不容易被腐蚀；C项中相邻的
8、银牙和金牙容易形成原电池产生电流，使人头痛恶心；D项中是铁和Cl2直接发生反应，为化学腐蚀，与电化学腐蚀无关。变式训练1C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Mne=Mn；B选项中Sn、Fe构成电化学腐蚀，主要是Fe2e=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。二、1(3)电解原理原电池原理化学有原电池防护措施有电解池防护措施2(3)还原性较
9、强的金属被保护金属被保护金属惰性电极典例2(1)3、4、5、6Fe2e=Fe2(或2Fe4e=2Fe2)2H2OO24e=4OH(2)湿度、温度、O2的浓度、电解质存在(3)电镀、发蓝等表面覆盖保护层法，牺牲阳极的阴极保护法等解析解答第(1)题应注意联系金属的化学腐蚀与电化学腐蚀的区别，不纯的金属与电解质溶液接触，而发生原电池反应，较活泼的金属失电子而被氧化，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Fe2e=Fe2，正极反应是O22H2O4e=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3、4可知增大O2浓度可加快铁锈蚀的速率
10、；对比实验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。变式训练2D中纯铁在海水中的腐蚀属于化学腐蚀(直接与电解质溶液接触，发生化学反应)；、构成原电池，中铁是负极(活泼性FeSn，活泼性较强的金属Fe先腐蚀)，属于原电池原理引起的腐蚀，中铁是正极(活泼性ZnFe，金属Zn先腐蚀)，属于利用原电池原理有保护措施的腐蚀；、构成电解池，中铁是阴极(与外接电源的负极直接相连)，属于利用电解原理有保护措施的腐蚀；中铁是阳极(与外接电源的正极直接相连)，在外加电流作用下铁不断溶解，腐蚀速率较快，属于电解原理引起的腐蚀。所以铁腐蚀快慢顺序为：，故选D。
