1、第三单元 金属的腐蚀与防护 课堂互动讲练 知能优化训练 课前自主学案 探究整合应用 第三单元课前自主学案 自主学习 一、金属的电化学腐蚀 1金属腐蚀(1)概念 金属或合金与周围环境中的物质发生化学反应而腐蚀损耗的现象。(2)实质 金属原子_电子变成阳离子的过程，即金属发生了_反应。失去氧化(3)类型 根据金属与其他物质_不同，可分为_腐蚀和_腐蚀。2化学腐蚀 金属与其他物质直接接触发生氧化还原反应而引起的腐蚀。腐蚀的速度随温度升高而_。3电化学腐蚀(1)概念：_的金属或合金发生_反应，使较_的金属_电子被氧化而引起的腐蚀。接触的介质化学电化学加快不纯原电池活泼失去(2)实例：在潮湿的空气里，钢
2、铁的表面形成了一层电解质溶液的薄膜，它跟钢铁里的铁和少量的碳恰好构成了原电池。其中，铁是负极，碳是正极。(3)析氢腐蚀和吸氧腐蚀 析氢腐蚀：金属表面的电解质溶液_较强，腐蚀过程中有_放出。电极反应如下：负极反应：Fe2e=Fe2；正极反应：2H2e=H2；总反应：Fe2H=Fe2H2。酸性H2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。电极反应如下：负极：2Fe4e=2Fe2；正极：2H2OO24e=4OH；总反应：2FeO22H2O=2Fe(OH)2。最终生成铁锈(主要成分为Fe2O3xH2O)，反应如下：酸性很弱中性4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3
3、；2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O(3x)H2O。二、金属的电化学防护 1牺牲阳极的阴极保护法 应用_原理，让被保护金属作_，另找一种活泼性较强的金属作_。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。在电解质溶液中，接外加_电源。原电池正极负极电解池阴阳直流1你认为在硫酸厂附近的金属发生的主要是哪一类腐蚀？【提示】硫酸厂附近空气中的二氧化硫的含量比其他地方的高，导致金属接触到的溶液酸性较强，若发生电化学腐蚀应是析氢腐蚀。2电化学防护的实质是什么？【提示】电化学防护的实质是把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。问
4、题探究 自主体验 1有关金属腐蚀的论述，正确的是()A金属的腐蚀一定伴有电流产生 BFe在干燥的氯气里比在潮湿的空气里更易被腐蚀 C发生化学能转变为电能的腐蚀时较活泼的金属总是作正极而被腐蚀 D发生电化学腐蚀时都有能量的转变，且被腐蚀的金属总是失电子 解析：选D。金属的腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀，化学腐蚀是金属直接与氧化剂反应，电子直接转移给氧化剂，无电流产生；而电化学腐蚀是最普遍的金属腐蚀，其原理与原电池原理一致。2下列叙述不正确的是()A锌跟稀硫酸反应制取氢气，加入少量的硫酸铜能加快反应速率 B镀层破损后，白口铁(镀锌的铁)比马口铁(镀锡的铁)更易被腐蚀 C钢铁表面常易被锈蚀生成Fe2
5、O3nH2O D钢铁在发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀时，完全相同的反应是负极反应 解析：选B。镀锌的铁(白口铁)构成原电池时锌为负极，铁为正极，铁被保护；镀锡的铁(马口铁)构成原电池铁作负极，锡作正极，铁失电子加速了铁的腐蚀。3下列各种方法中：金属表面涂抹油漆 改变金属的内部结构 保持金属表面清洁干燥 在金属表面进行电镀 使金属表面形成致密的氧化物薄膜。能对金属腐蚀起到防止或减缓作用的措施是()A B CD全部 解析：选D。题目中各措施都符合金属腐蚀防护的基本思路。课堂互动讲练 钢铁的腐蚀1钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀的比较类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 形成条件 水膜酸性较强 水膜酸性很弱或呈中性 电解质溶液
6、 溶有CO2等的水溶液 溶有O2的水溶液 负极反应 Fe2e=Fe2 类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 正极反应 2H2e=H2 2H2OO24e=4OH 电子如何 流动形成 电通路 Fe失2e，成为Fe2进入溶液，Fe失去的e流入C极，H趋向于C极，在C极上得e形成H2放出 Fe失2e，成为Fe2进入溶液，Fe失去的e流入C极，在C极O2获得e与H2O反应生成OH进入溶液 普遍性 吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍 2.其他反应及产物 2FeO22H2O=2Fe(OH)2 4Fe(OH)2O22H2O=4 Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3nH2O(3n)H2O 特别提醒：按照金属活动性顺序，“H”
7、前面的金属既可以发生析氢腐蚀也可以发生吸氧腐蚀，“H”后面的金属只能发生吸氧腐蚀。例1 如图所示烧杯中试管内有一枚铁钉，放置数天后观察：(1)铁 钉 在 逐 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_。【思路点拨】解答本题应注意以下两点：(1)铁钉中含有碳，形成原电池而发生电化学腐蚀。(2)铁钉在不同电解质溶液中可发生吸氧腐蚀或析氢腐蚀。【解析】根据原电池的构成条件：有两种不同材料的(Fe为负极，碳为正极)、有电解质溶液、形成闭合
8、回路，可知铁钉的腐蚀属于电化学腐蚀。根据金属腐蚀的条件、原理及结果可知：试管内液面上升，说明试管内压强减小，试管内气体被吸收所致，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，是铁钉析氢腐蚀的结果，据此写出电极反应式。【答案】(1)电化学(2)弱酸性或中 吸氧2Fe4e=2Fe2O24e2H2O=4OH(3)较强的酸 析氢 Fe2e=Fe22H2e=H2(1)若铁锈的主要成分为Fe2O3nH2O。写出铁钉生锈的化学方程式。(2)铁钉无论是(2)还是(3)情况的腐蚀，铁均发生了什么反应？互动探究【提示】(1)4Fe3O22nH2O=2(
9、Fe2O3nH2O)(2)氧化反应。变式训练1 为了探究金属腐蚀的条件和速率，某课外小组学生用不同金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在图示的三个装置内，并将这些装置在相同的环境中放置相同的一段时间，下列对实验结束时现象的描述不正确的是()A实验结束时，装置左侧的液面一定会下降B实验结束时，装置一定比装置左侧液面低C实验结束时，装置中的铁钉腐蚀最严重D实验结束时，装置中的铁钉几乎没被腐蚀解析：选B。这是一道原电池原理应用于金属腐蚀的选择题，主要考查如何分析铁钉所处的环境，对铁钉的腐蚀起到促进还是保护作用，同时考查了盐酸具有挥发性，浓硫酸具有吸水性等知识点。装置中铁钉处于盐酸的蒸气中，被侵蚀而释放
10、出H2，使左侧液面下降，右侧液 面上升；装置中铁钉同样处于盐酸的蒸气中，所不同的是悬挂铁钉的金属丝由铁丝换成了铜丝，由于Fe比Cu活泼，在这种氛围中构成的原电池会加速铁钉的被侵蚀而放出更多的H2，使左侧液面下降得更多，右侧液面上升得更多；装置中虽然悬挂铁钉的还是铜丝，但由于浓硫酸有吸水性而无挥发性，使铁钉处于一种较为干燥的空气中，因而在短时间内几乎没有被侵蚀。金属腐蚀快慢的判断以及金属的防护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，电动势越大，氧化还原反应的速率越
11、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，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电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有原电池防护措施的腐蚀有电解池防护措施的腐蚀。2金属腐蚀的防护方法(1)改变金属的内部组织结构；(2)在金属表面覆盖保护层；(3)电化学保护法。例2 下图容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序是()A B CD【解析】该题以金属的腐蚀为情境，意在考查学生对原电池和电解池知识的应用。根据原电池原理，在两装置中，铁分别作原电池的负极、正极(
12、因为活动性ZnFeSn)，故中腐蚀快，中Fe为正极，得到保护，中为电解池，Fe接在电源的正极，通电时Fe应失去电子而被溶解，腐蚀最快，中Fe与铁棒自身所含的碳构成无数微小原电池，腐蚀较慢。综合分析由快到慢顺序应为：。【答案】C【规律方法】本题旨在考查原电池、电解池在金属腐蚀中快慢比较的应用。特别要注意金属作原电池正极、电解池阴极得到保护。(1)将中的Fe换成Cu，海水换成稀H2SO4，Cu发生什么腐蚀？(2)将中的Sn换成Cu，铁腐蚀加快还是变慢？互动探究【提示】(1)Cu将发生吸氧腐蚀，因为排在金属活动性顺序表中氢后面的金属不能发生析氢腐蚀。(2)换成Cu后铁腐蚀加快，金属活泼性之间的差别越
13、大，原电池负极腐蚀得越快。变式训练2 下列关于金属的防护方法的说法不正确的是(双选)()A我们使用的快餐杯表面有一层搪瓷，搪瓷层破损后仍能起到防止铁生锈的作用 B给铁件通入直流电，把铁件与电池负极相连接 C轮船在船壳水线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲阳极的阴极保护法 D钢铁制造的暖气管管道外常涂有一层沥青，这是钢铁的电化学保护法 解析：选AD。A项中涂层破损后金属铁直接暴露在空气中，搪瓷层已不能再对破损部位形成有效的保护；B项中利用的是外加电源的阴极保护法，从而保护铁不被腐蚀；C项是牺牲阳极的阴极保护法；D项中应是用沥青作涂层的涂层保护法。探究整合应用 钢铁腐蚀的防护 钢铁在潮湿空气中很容
14、易生锈，促使其生锈的主要原因是电化学腐蚀。其它金属在一定条件下也可被腐蚀，其原理也主要是原电池原理，在生产、生活中必须加以防治。(1)将铜棒与锌棒用导线连接，分别插入盛有：硫酸溶液，硫酸铜溶液，硫酸钠溶液的三个烧杯中。此时，铜片上发生的主要反应是：_；_；_。例(2)铜制品在经常下酸雨的地区电化学腐蚀严重，写出此电化学腐蚀的电极反应式。正极：_，负极：_。(3)将表面去掉氧化膜的镁片和铝片用带电流表的导线相连，插入盛有烧碱溶液的烧杯中，此时发现电流表的指针偏转，判断此原电池的正、负极，并写出电极反应式和总反应式。正极为_，电极反应式：_；负极为_，电极反应式：_；总反应式：_。【解析】(1)均
15、为铜锌原电池，铜极上分别为H、Cu2得电子被还原，为锌的吸氧腐蚀，铜极上O2得电子被还原。(2)铜的电化学腐蚀应注意与铁的区别，铜不能使H还原，故不可能发生析氢腐蚀，只能发生吸氧腐蚀；酸雨是一个干扰因素，只是使电解质溶液中离子浓度增大，反应加快。(3)这也是一种特殊情况，较活泼的金属镁在NaOH溶液中不能失电子，而相对活动性较差的铝则能失电子被氧化，因此负极是铝，正极是镁。【答案】(1)2H2e=H2 Cu22e=Cu O22H2O4e=4OH(2)O22H2O4e=4OH Cu2e=Cu2(3)Mg 2H2O2e=2H22OH Al Al4OH3e=AlO22H2O 2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2
