专题1 第二单元 第三节 金属的腐蚀与防护（教师用书）-2022-2023学年新教材高中化学选择性必修1【金版新学案】同步导学（苏教2020 双选版）

第三节　金属的腐蚀与防护 [素养发展目标]　1．通过实验科学探究金属腐蚀的本质及其原因，认识金属腐蚀的主要类型，知道金属腐蚀的危害。2．了解防止金属腐蚀的措施，树立防止金属腐蚀的意识。3．能利用电化学原理解释金属腐蚀的现象，选择并设计防腐蚀措施。 一、金属的腐蚀 1．金属腐蚀 (1)概念：金属或合金与周围环境中的物质发生氧化还原反应而引起损耗的现象。 (2)分类：由于与金属接触的气体或液体物质不同，发生腐蚀的情况也不同，一般金属腐蚀可分为两类：化学腐蚀与电化学腐蚀。 2．钢铁的电化学腐蚀 (1)两类电化学腐蚀的对比 类别 项目　　 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 示意图 条件 水膜酸性较强 水膜酸性很弱或呈中性 负极 Fe－2e－===Fe2＋ 正极 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 总反应 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 后续反应 最终生成铁锈(主要成分为Fe2O3·xH2O)，反应如下：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O 联系 通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍 (2)两类电化学腐蚀的实验探究 实验操作 实验现象 实验解释 导管中液面上升 装置中铁、碳和饱和食盐水构成原电池，铁钉发生吸氧腐蚀 ①试管中产生气泡的速率快 Zn与CuSO4反应生成Cu，Zn、Cu和稀盐酸构成原电池，发生电化学腐蚀，产生气泡的速率更快 结论：a电化学腐蚀中吸氧腐蚀更为普遍。b电化学腐蚀速率比化学腐蚀大得多。 【即学即练】 1．判断下列说法的正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)无论化学腐蚀还是电化学腐蚀，金属的腐蚀都是金属失电子被氧化的过程(√) (2)纯银制品表面变黑和钢铁表面生锈的腐蚀原理相同(×) (3)纯铁不易腐蚀，生铁易腐蚀，是因为生铁中含碳能形成原电池发生电化学腐蚀(√) (4)因为CO2普遍存在，所以钢铁腐蚀以析氢腐蚀为主(×) (5)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物(×) 二、金属的防护 1．改变金属材料的组成 在金属中添加其他金属或非金属可以制成性能优异的合金，例如，在普通钢中加入铬、镍等制成不锈钢产品。 2．在金属表面覆盖保护层 在金属表面覆盖致密的保护层，将金属制品与周围物质隔开是一种普遍采用的防护方法。 (1)在钢铁表面喷涂油漆、矿物油脂或覆盖搪瓷、塑料等。用电镀的方法在钢铁表面镀上一层锌、锡、铬、镍等金属。 (2)用化学方法在钢铁部件表面进行发蓝处理，利用阳极氧化处理铝制品的表面，形成致密的氧化膜而钝化等。 (3)采用离子注入、表面渗镀等方式在金属表面形成稳定的钝化膜等。 3．电化学保护法 金属在发生电化学腐蚀时，总是作为原电池负极(阳极)的金属被腐蚀，作为正极(阴极)的金属不被腐蚀，如果能使被保护的金属成为阴极，则该金属就不易被腐蚀。 (1)牺牲阳极的阴极保护法 原理：原电池原理，被保护的金属作正极，活泼性更强的金属作负极。 应用：锅炉内壁、船舶外壳、钢铁闸门安装镁合金或锌块。 [实验探究一]　如图装置反应一段时间后，往Fe电极区滴入2滴黄色K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液，观察实验现象。 已知Fe2＋与[Fe(CN)6]3－反应生成带有特征蓝色的KFe[Fe(CN)6]沉淀。 实验装置 电流表 阳极(负极区) 阴极(正极区) 现象 指针偏转 Zn溶解 有气泡产生，无蓝色沉淀生成 有关反应 — Zn－2e－=== Zn2＋ 2H＋＋2e－===H2↑ 结论 溶液中不含Fe2＋，铁作正极未被腐蚀 [实验探究二]　在两个培养皿中分别放入含有NaCl的琼脂，并注入5～6滴酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液混合均匀，取两个2～3 cm的铁钉，用砂纸擦光，将裹有锌皮的铁钉放入a，缠有铜丝的铁钉放入b。 实验装置 现象 铁钉周围变红 铁钉周围生成蓝色沉淀，铜丝周围变红 结论 铁作为负极时易被腐蚀，作为正极时未被腐蚀 (2)外加电流的阴极保护法 原理：电解池原理，被保护的金属作为阴极，与电源的负极相连。 应用：钢铁闸门，高压线铁架，地下管道连接直流电源的负极。 【即学即练】 2．远洋轮船的船体材料是合金钢，为了避免船体遭受腐蚀，通常在船壳(船底及船侧)上镶嵌一些金属块M。下列有关说法错误的是(　　) A．该方法称为牺牲阳极的阴极保护法 B．M可以是锌、镁、锡等金属 C．船壳主要发生吸氧腐蚀 D．该方法中负极反应为M－ne－===Mn＋ 提示：B 金属腐蚀类型与防护措施 实验1：将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放入下图所示的