1、第三单元 金属的腐蚀与防护专题 1 化学反应与能量变化1.认识金属腐蚀的危害，能解释金属发生电化学腐蚀的原因。2.能正确书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式和总反应式。3.掌握金属腐蚀的防护方法。目标导航基础知识导学重点难点探究随堂达标检测栏目索引一、金属的腐蚀 基础知识导学答案1.概念金属或合金与周围环境中的物质发生而腐蚀损耗的过程。2.本质金属原子电子变为离子，金属发生反应。化学反应失去阳氧化答案3.分类(1)化学腐蚀：金属与其他物质直接接触发生反应而引起的腐蚀。(2)电化学腐蚀：不纯的金属或合金发生反应，使较活泼的金属失去电子被氧化而引起的腐蚀。原电池氧化还原答案4.钢铁的电化学腐蚀(1)
2、钢铁的电化学腐蚀的分类：电化学腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀(2)钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较：析氢腐蚀吸氧腐蚀图形描述钢铁的析氢腐蚀示意图钢铁的吸氧腐蚀示意图条件水膜 _水膜呈 _ 或 _电极反应负极Fe 2e =Fe2 2Fe 4e =2Fe2 正极 C2H 2e =H2O2 4e 2H2O=4OH 总反应Fe 2H =Fe2 H22Fe 2H2O O2=2Fe(OH)2答案酸性较强中性酸性很弱 相关视频议一议1.金在自然界中为什么以游离态存在，而金属钠在自然界中只能以化合态存在？答案 金的结构非常稳定，在自然界中没有其他物质能把它氧化。而钠最外层只有一个电子，很容易失去，易被空气氧化，所以只能以化
3、合态存在。2.铁制品在潮湿的环境中比在干燥的环境中容易生锈，为什么？答案 铁制品中含有杂质碳，在潮湿的环境下的电解质溶液中构成原电池，加快了铁被氧化的反应速率。答案3.试根据上述两个问题归纳影响金属腐蚀的因素。答案 影响金属腐蚀的因素包括金属的本性和介质两个方面，就金属本性而言，金属越活泼，越容易被腐蚀。介质对金属的腐蚀的影响也很大，如果金属在潮湿的空气中，接触腐蚀性气体或电解质溶液，就容易被腐蚀。4.化学腐蚀与电化学腐蚀的相同点和不同点是什么？答案 相同点都是造成金属被氧化腐蚀。不同点是化学腐蚀是金属和氧化剂直接发生氧化还原反应，无电流产生；电化学腐蚀是发生原电池反应，有电流产生。答案5.如
4、何从字面上区别析氢腐蚀和吸氧腐蚀？答案 析氢腐蚀中的“析”是“析出”的意思，即发生该腐蚀时，有H2 析出；吸氧腐蚀中的“吸”是“吸进”的意思，即发生该腐蚀时，空气中的氧气参加反应而被消耗。答案6.判断下列腐蚀的类型(填“化学腐蚀”、“吸氧腐蚀”或“析氢腐蚀”)。(1)通 Cl2 的铁制管道被腐蚀()(2)浸泡食盐水的铁钉被腐蚀()(3)用铝制饭盒盛放醋酸，一段时间后，饭盒被腐蚀()(4)将铁钉放在 NH4Cl 溶液中，铁被腐蚀()答案化学腐蚀吸氧腐蚀化学腐蚀析氢腐蚀7.铁在自然界中发生的腐蚀主要是哪类腐蚀？答案 主要是电化学腐蚀中的吸氧腐蚀。电化学腐蚀中吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍，吸氧腐蚀是金属
5、腐蚀的主要形式，在金属活动性顺序中位于氢前面和氢之后的金属都能发生吸氧腐蚀，但只有在金属活动性顺序表中位于氢前面的金属才可能发生析氢腐蚀。答案答案二、金属的防护1.金属的电化学防护(1)牺牲阳极的阴极保护法：应用原理，让被保护金属作极，另找一种活泼性较强的金属作极。如图所示：原电池正负答案(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 作为辅助阳极，在电解质溶液里，接外加。如图所示：2.改变金属的内部组织结构制成防腐。如不锈钢。3.加保护层如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或使其钝化等。电解阴惰性电极直流电源合金议一议1.判断正误，正确的划“”，错误的划“”(1)在钢铁
6、表面涂矿物性油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等物质，能减缓钢铁腐蚀()(2)用电镀的方法，在钢铁制品表面镀上一层不易被腐蚀的金属，如锌、锡、铬、镍等，能减缓钢铁腐蚀()(3)工业上常利用一些溶液的氧化作用，在机器零件、精密仪器、枪炮等钢铁制件的表面上形成一层致密的黑色的四氧化三铁薄膜()答案(4)把铬、镍等加入普通钢里制成不锈钢，就大大地增加了钢铁对各种侵蚀的抵抗力()(5)给铁件通入直流电，把铁件与电池负极相连接以防止铁被腐蚀()(6)制成合金后均比纯金属耐腐蚀()(7)将金属与外加直流电源的负极相连接，而将正极接到废铁上，可以防止金属被腐蚀()答案2.在铁的表面镀上一层其他金属是常见的防止铁生锈
7、的方法，常见的有镀锡(马口铁)和镀锌(白铁皮)，为什么镀层破损后，镀锌钢板(白铁皮)比镀锡钢板(马口铁)耐腐蚀？答案 镀层破损后，白铁皮形成原电池，因为锌比铁活泼，易失去电子，从而保护了铁；而马口铁破损后形成原电池时，铁比锡活泼，铁被腐蚀。所以在镀层破损后，马口铁比白铁皮更易被腐蚀。答案返回一、金属腐蚀快慢的判断方法 重点难点探究例 1 一根铁丝插入煮沸过的蒸馏水中，铁丝上有三点：A(水面以下)、B(水面)、C(水面以上)。问：(1)A、B、C 三点哪点腐蚀最快？解析 根据题意可知：A 在煮沸的蒸馏水内部，因缺少 O2，很难形成电解质溶液，几乎不腐蚀。B 在水面处，发生了电化学腐蚀。C 在水面
8、以上，与 O2 接触，发生化学腐蚀，根据同一种物质，发生电化学腐蚀与化学腐蚀的对比可知 B 处铁丝的腐蚀比 C 处的快。答案 B 点腐蚀最快 解析答案(2)若向蒸馏水中加入少量食盐，B 处的腐蚀速率将如何变化？解析 蒸馏水中加入少量食盐(强电解质)，构成了原电池，B 点腐蚀速率远大于以前。答案 B 处腐蚀的速率将加快解析答案(3)若将蒸馏水换成：0.1 molL 1 H2SO4 溶液；1 molL 1 H2SO4 溶液；18.4 molL 1 H2SO4 溶液。则 A 处腐蚀由快到慢的顺序是 _。解析 硫酸为稀硫酸，但是中硫酸的浓度小于中硫酸的浓度，铁丝在中的腐蚀速率比中的快，中 18.4 m
9、olL 1 的硫酸(98%)是浓硫酸，铁很快发生了钝化几乎不腐蚀。解析答案方法归纳判断金属腐蚀速率的方法(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。(2)金属的腐蚀与所接触到的电解质强弱有关。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)一般规律 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。对同一种金属来说，腐蚀的快慢顺序：强电解质溶液弱电解质溶液非电解质溶液。活动性不同的两种金属，活动性差别越大，腐蚀越快。一般对同一种电解质溶液
10、来说，在一定浓度范围内，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。提醒：原电池的负极被腐蚀，正极被保护；电解池的阳极被腐蚀，阴极被保护。变式训练 1 如图所示，各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时，由快到慢的顺序是()解析答案AA.B.C.D.解析 中 Fe 作阳极，腐蚀最快。中 Fe 作正极，被保护，腐蚀慢。中 Fe 作负极，被腐蚀。碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，原因是 _(用离子方程式表示)。为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的 _。a.NH3 b.CO2 c.NaOH d.HNO3二、金属制品防腐处理探究例 2对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用
11、寿命。(1)以下为铝材表面处理的一种方法：2Al2OH2H2O=2AlO2 3H2b答案 以铝材为阳极，在 H2SO4 溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为 _。取少量废电解液，加入 NaHCO3 溶液后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的原因是 _。HCO3 与 H反应使 H浓度减小，使 Al3的水解平衡向右移动，2Al3H2O6e=Al2O36H产生 Al(OH)3 沉淀答案(2)镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是_。补充溶液中的 Cu2，保持溶液中 Cu2 的浓度恒定N牺牲阳极的阴极(3)利用右图装置，可以模拟铁的电化学防护。若 X 为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开
12、关 K 应置于 _ 处。若 X 为锌，开关 K 置于 M 处，该电化学防护法称为_。保护法 答案题后感悟电化学保护法的类型判断电化学保护法的类型，应分清其基本原理，看是利用电解原理的外加电流的阴极保护法还是应用原电池原理的牺牲阳极的阴极保护法，两者不能混淆。变式训练 2金属铝易与空气中的氧气发生反应生成一层氧化膜，使铝件有耐腐蚀性，但氧化膜很薄，易被擦破损坏。为了增厚氧化膜，人们常将铝和铝的合金做进一步的氧化处理。电化学氧化法是将铝件和另一种材料作电极，在特定的电解质溶液中通电电解。在铝与电解质溶液的接触面上形成一层 Al(OH)3 薄膜，薄膜的某些部位存在着小孔，电流从小孔通过并产生热量，从
13、而生成一层较厚的氧化膜。请回答下列问题：(1)铝件在电解的过程中作 _ 极(填“阴”或“阳”)。解析答案阳解析 Al2O3 是由单质铝失去电子后生成的，所以铝件应作阳极。(2)简述氧化膜的形成过程，写出铝件所发生的电极反应式以及形成氧化膜的化学方程式_。解析答案解析 发生的电极反应为 Al 3OH 3e =Al(OH)3，生成的Al(OH)3 疏松地覆盖在铝件的表面，使电阻增大，温度升高。Al(OH)3分解生成 Al2O3，反应方程式为 2Al(OH)3=Al2O3 3H2O，生成的Al2O3 沉积在铝件表面，逐渐增厚。Al 3e 3OH =Al(OH)3、2Al(OH)3=Al2O3 3H2
14、O(3)在海洋工程上，通常用铝合金(Al Zn Cd)保护海底钢铁设施，其原理如下图所示，其中负极发生的电极反应为_；在实际应用中，用铝合金而不选用纯铝。纯铝不能很好地起到保护作用，其原因是 _。解析答案返回解析 铝合金作负极，电极反应为 Al 3e =Al3、Zn 2e=Zn2。答案 Al 3e =Al3、Zn 2e =Zn2 铝表面易被氧化，生成一层致密而坚固的氧化物薄膜，使金属铝呈现“惰性”返回1.下列叙述中不正确的是()A.金属的电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍B.钢铁在干燥空气中不易被腐蚀C.用铝质铆钉铆接铁板，铁板不易被腐蚀D.原电池中电子由正极流入负极 随堂达标检测答案D123452.
15、下列有关金属腐蚀的说法中正确的是()A.电化学腐蚀是在外加电流作用下不纯金属发生化学反应被损耗的过程B.金属的电化学腐蚀和化学腐蚀本质相同，但电化学腐蚀伴有电流产生C.钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，负极吸收氧气，产物最终转化为铁锈D.镀锌的铁板比镀锡的铁板更容易被腐蚀解析答案12345解析 电化学腐蚀指不纯金属与电解质溶液接触时发生原电池反应而损耗的过程，不需要外加电流，所以 A 错误；钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，正极吸收氧气，而不是负极吸收氧气，所以 C 错误；镀锌的铁板破损后，Zn 作负极，Fe 仍受保护，而镀锡的铁板破损后，铁作负极被腐蚀，所以 D 错误；只有选项 B 正确。答案 B123
16、453.下列与金属腐蚀有关的说法正确的是()1234A.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析答案5解析 A 项，插入海水中的铁棒靠近液面的位置与氧气接触，易发生吸氧腐蚀；B 项，开关由 M 改置于 N 处时，Zn 作负极，CuZn 合金作正极，合金受到保护；C 项，接通开关形成原电池，Zn 作负极，Zn 的腐蚀速率增大，但气体是在 Pt 电极上生
17、成；D 项，ZnMnO2 中自放电腐蚀主要是 Zn 发生氧化反应而自放电。答案 B12345答案12344.下列叙述错误的是()A.生铁中含有碳，抗腐蚀能力比纯铁弱B.用锡焊接的铁质器件，焊接处易生锈C.在铁制品上镀铜时，镀件为阳极，铜盐为电镀液D.铁管上镶嵌锌块，铁管不易被腐蚀C5解析答案12345.下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是()A.钢管与电源正极连接，钢管可被保护B.铁遇冷浓硝酸表面钝化，可保护内部不被腐蚀C.钢管与铜管露天堆放在一起时，钢管不易被腐蚀D.钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是 Fe 3e =Fe3 返回5解析 钢管连电源正极，则作阳极，易腐蚀；铜管与钢管堆放，钢管作负极，易腐蚀。B