高二化学金属的电化学腐蚀与防护.doc

天添资源网 www.ttzyw.com 教案 试题 公文 电脑 手机 ‎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 天添资源网 www.ttzyw.com 教案 试题 公文 电脑 手机 天添资源网 www.ttzyw.com 教案 试题 公文 电脑 手机 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 ‎①原理：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 天添资源网 www.ttzyw.com 教案 试题 公文 电脑 手机 天添资源网 www.ttzyw.com 教案 试题 公文 电脑 手机 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M＋nH2O===M(OH)n＋H2↑‎ 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：‎ 天添资源网 www.ttzyw.com 教案 试题 公文 电脑 手机 天添资源网 www.ttzyw.com 教案 试题 公文 电脑 手机 ‎(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，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 ‎①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。‎ ‎②外加电流的阴极保护法 将________________与外加直流电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)________________；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(　　)‎ 天添资源网 www.ttzyw.com 教案 试题 公文 电脑 手机 天添资源网 www.ttzyw.com 教案 试题 公文 电脑 手机 A．⑤②①④③ B．③②⑤④①‎ C．⑤④③②① D．⑤②①③④‎ 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　H2　Fe－2e－===Fe2＋　2H＋＋2e－===H2↑　Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑　(2)酸性很弱　中性　2Fe－4e－===2Fe2＋　2H2O＋O2＋4e－===4OH－　2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2　4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3‎ ‎(3)有水柱上升　铁锈　原电池　吸氧腐蚀 二、‎ ‎1．正极　阴极 ‎2．(1)①原电池　正极　负极　②发生偏转　有气泡产生　无蓝色沉淀　原电池　(2)Zn－2e－===Zn2＋　2H＋＋2e－===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、‎ Fe－2e－===Fe2＋　2H2O＋O2＋4e－===4OH－　2H＋＋2e－===H2↑‎ 典例1　D　[A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1　C　[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。]‎ 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)①还原性较强的金属　被保护金属　②被保护金属　惰性电极 典例2　(1)3、4、5、6　Fe－2e－===Fe2＋(或2Fe－4e－===2Fe2＋)　2H2O＋O2＋4e－===4OH－‎ ‎(2)湿度、温度、O2的浓度、电解质存在 天添资源网 www.ttzyw.com 教案 试题 公文 电脑 手机 天添资源网 www.ttzyw.com 教案 试题 公文 电脑 手机 ‎(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Fe－2e－===Fe2＋，正极反应是O2＋2H2O＋4e－===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；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2　D　[①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)；②、③构成原电池，②中铁是负极(活泼性Fe>Sn，活泼性较强的金属Fe先腐蚀)，属于原电池原理引起的腐蚀，③中铁是正极(活泼性Zn>Fe，金属Zn先腐蚀)，属于利用原电池原理有保护措施的腐蚀；④、⑤构成电解池，④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；⑤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：⑤>②>①>③>④，故选D。]‎ 天添资源网 www.ttzyw.com 教案 试题 公文 电脑 手机