主题4 课题4 金属制品的防护-2021-2022学年高中化学选修1【名师导航】同步Word教参(鲁科版)

课题4　金属制品的防护 学习目标：1.理解金属腐蚀的本质，金属的电化学腐蚀的原理。(重难点)2.掌握金属防护的原理和常用方法。(重点)3.认识金属与合金在组成和性能上的主要区别。(重点) 一、自行车金属部件为什么易被腐蚀 1．钢铁的电化学腐蚀(以吸氧腐蚀为例) (1)电极反应 负极：2Fe－4e－===2Fe2＋ 正极：2H2O＋O2＋4e－===4OH－ (2)电池反应：2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2。 (3)铁锈的形成(用化学方程式表示) Fe(OH)2不稳定，在空气中进一步被氧化： 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 氢氧化铁分解生成红色的三氧化二铁，即铁锈的主要成分。 2．金属腐蚀的本质及分类 (1)本质：金属原子失去电子变成金属阳离子，在此过程中金属被氧化。 (2)分类 ①化学腐蚀：金属与氧化剂直接接触而被腐蚀的过程。 ②电化学腐蚀： 金属在有电解质溶液存在的情况下通过原电池反应发生的腐蚀。 微点拨：化学腐蚀过程中没有电流产生。纯金属一般发生化学腐蚀，合金在潮湿环境中一般发生电化学腐蚀。 二、自行车金属部件的防腐蚀 1．加防护层 如给车架、挡泥板、车后座烤上一层漆，给链条涂上机油，给轴承涂上凡士林，将车把、车圈、车辐条进行电镀，将车座弹簧用一层“烤蓝”保护。 2．电化学保护 (1)根据电化学原理，只要将要保护的金属与比它活泼的金属相连构成原电池，便可以使要保护的金属不被腐蚀，这就是牺牲阳极的阴极保护法。 (2)将要保护的金属和一块不溶性辅助电极，分别连接到电源的负极和正极上，接通直流电源，使电子流入要保护的金属，这种方法称作外加电流的阴极保护法。 三、自行车中的合金材料 1．合金 (1)概念：由金属与其他金属或非金属熔合而成的具有金属特性的物质。 (2)常见的合金：常用的钢铁材料是铁的合金，黄铜是铜锌合金，青铜是铜锡合金。 2．自行车中合金材料的选择 (1)自行车材料选用的标准 重量轻、耐腐蚀、强度高和减震性能好。 (2)几种合金材料的性能比较 常用合金 特　点 在自行车中的应用 铝合金 重量轻、成本低、易加工、机械性高 车圈、车把、车架等受力构件 钛合金 重量轻、强度高、韧性好、耐腐蚀 作自行车车架 镁合金 重量轻、生产成本低 作自行车前叉和踏板的零组件；自行车车架、轮圈、齿轮盘、刹车零组件 1．判断对错(对的在括号内打√，错的在括号内打×) (1)钢铁在发生电化学腐蚀的负极反应为Fe－3e－===Fe3＋。 (　　) (2)金属腐蚀的本质是金属失去电子被氧化。 (　　) (3)牺牲阳极的阴极保护法是依据原电池原理设计的。 (　　) (4)合金中没有非金属元素。 (　　) [答案]　(1)×　(2)√　(3)√　(4)× 2．钢铁在很弱的酸性或中性条件下发生电化学腐蚀时，正极的反应式为(　　) A．Fe－2e－===Fe2＋ B．2H＋＋2e－===H2↑ C．2H2O＋O2＋4e－===4OH－ D．Fe－3e－===Fe3＋ C　[吸氧腐蚀正极反应是O2得电子发生还原反应：2H2O＋O2＋4e－===4OH－。] 3．如图所示自行车各部件防腐措施不恰当的是(　　) A．涂机油　 B．烤漆 C．镀锌 D．镀铬 A　[车把常与人体接触，涂机油不合适，车齿轮部位可以涂机油防腐。] 吸氧腐蚀与析氢腐蚀的比较 吸氧腐蚀示意图　　　析氢腐蚀示意图 [思考交流] 1．析氢腐蚀和吸氧腐蚀发生的条件有何不同？哪类腐蚀更普遍？ [提示]　析氢腐蚀的形成条件是水膜酸性较强，吸氧腐蚀的形成条件是水膜酸性很弱或呈中性。因为多数情况下水膜酸性较弱，故吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍。 2．钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀正负极材料相同吗？正负极反应有何异同？ [提示]　钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀正负极材料相同，发生的负极反应也相同：Fe－2e－===Fe2＋，而正极反应不同：析氢腐蚀为2H＋＋2e－===H2↑；吸氧腐蚀为2H2O＋O2＋4e－===4OH－。 析氢腐蚀与吸氧腐蚀的比较 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 负极材料 Fe 负极反应 Fe－2e－===Fe2＋ 正极材料 C 正极反应 2H＋＋2e－===H2↑ 2H2O＋O2＋4e－===4OH－ 总反应 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2 4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3 2Fe(OH)3===Fe2O3＋3H2O 最终腐 蚀产物 铁锈(Fe2O3的复杂水合物) 普遍性 吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍 金属防腐蚀的方法 如图是在法国拍卖会拍卖的我国圆明园兽首——兔首和鼠首，拍卖台上