第1章 第4节 金属的腐蚀与防护-2021-2022学年新教材高中化学选择性必修1 化学反应原理【导与练】高中同步全程学习word（鲁科版）山东专用
第4节 金属的腐蚀与防护
课程目标展示 | 素养目标达成 |
1.了解金属发生电化学腐蚀的本质。 2.知道金属腐蚀的危害。 3.了解防止金属腐蚀的措施。 | 1.科学探究与创新意识:通过探究金属腐蚀的本质及其原因,培养科学探究与创新意识素养。 2.科学态度与社会责任:通过科学认识金属腐蚀产生的危害和影响,培养科学态度与社会责任素养。 |
学习任务 探究金属腐蚀与防护
NO.1 自主学习·夯实基础
1.金属腐蚀
(1)概念:金属表面因与周围的物质发生氧化还原反应而遭到破坏的现象。
(2)根据与金属接触的气体或液体物质不同,金属腐蚀可分为两类:
①化学腐蚀:金属与接触到的干燥气体(如O2、Cl2、SO2等)或非电解质液体(如石油)等直接发生化学反应而引起的腐蚀。腐蚀的速率随温度升高而加快。
②电化学腐蚀:不纯的金属与电解质溶液接触时,会发生原电池反应,比较活泼的金属失去电子而被氧化。
微点拨:电化学腐蚀快于化学腐蚀的原因:化学腐蚀氧化、还原两个半反应在同一界面发生,效率较低。而电化学腐蚀氧化、还原两个半反应在不同电极表面发生,效率较高。
2.钢铁的电化学腐蚀
类别 项目 | 析氢腐蚀 | 吸氧腐蚀 |
图形 描述 |
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条件 | 水膜酸性较强 | 水膜酸性较弱或呈中性 |
负极 | Fe-2e- | |
正极 | 2H++2e- | O2+4e-+2H2O |
总反应 | Fe+2H+ | 2Fe+O2+2H2O 2Fe(OH)2 |
后续 反应 | 最终生成铁锈(主要成分为Fe2O3·nH2O),反应如下:4Fe(OH)2+O2+2H2O | |
联系 | 通常两种腐蚀同时存在,但后者更普遍 | |
微点拨:金属腐蚀一般是指钢铁腐蚀,因为人类用的最多的金属是Fe、Al、Cu。Cu活泼性较低,不易腐蚀,一般无需防护。Al虽然活泼性强于铁,但是其表面易形成Al2O3膜而起到保护作用,一般也不需要特殊保护。
3.金属腐蚀的防护
①涂层保护法;②牺牲阳极保护法;③阴极电保护法;④加入Ni、Cr制成不锈钢;⑤连接电源正极,保持适当电压使金属表面处于钝化态,可以称之为电钝化保护法。
4.金属电化学腐蚀的应用
(1)金属电化学腐蚀的两个特点:金属吸氧腐蚀会消耗氧气和水,同时金属电化学腐蚀会放热。
(2)金属电化学腐蚀上述两个特点的应用:金属吸氧腐蚀消耗氧气和水,可用于除氧气和干燥,防止食品变质;金属腐蚀放热可用于制作一次性保暖贴等。
微点拨:除了除去氧气做食品保鲜剂,做供热剂之外,利用金属电化学腐蚀还可以测量空气中氧气含量,利用其电极反应高活性来进行污水的氧化还原处理等。
NO.2 互动探究·提升能力
探究 金属吸氧腐蚀部位
某同学设计了如下实验,探究铁吸氧腐蚀发生的部位。
实验用品:铁片、铁钉、NaCl溶液、铁氰化钾溶液(与Fe2+反应产生蓝色物质)、酚酞。
实验1:取一铁片,在上面滴一大滴NaCl溶液(加入了铁氰化钾和酚酞),放在空气中静置观察。
命题解密与解题指导
情境解读:电化学腐蚀尤其是吸氧腐蚀是金属腐蚀最普遍的一种腐蚀类型。
素养立意:通过对不同电化学腐蚀原理的认识和理解,增强为人类科学发展而努力的意识与社会责任感。
思路点拨:从氧化反应角度认识金属腐蚀原理及金属防护。金属腐蚀就是金属被氧化,金属防护就是防止金属发生氧化反应。