第1章 第4节 金属的腐蚀与防护(Word教参)-【优化指导】2022-2023学年新教材高中化学选择性必修1（鲁科版2019）

第4节　金属的腐蚀与防护 课程标准要求 学业质量水平 1．了解金属发生电化学腐蚀的本质，知道金属腐蚀的危害。 2．了解防止金属腐蚀的措施。 1．能分析某些化学产品生产和应用存在的问题，提出处理或解决化学问题的方案。(水平4) 2．能运用化学原理和方法对解决生产和生活中的热点问题提出创造性的建议。(水平4) 一、金属腐蚀 1．金属腐蚀 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，称为金属腐蚀。 2．金属腐蚀的分类 (1)化学腐蚀 金属与其表面接触的一些物质(如O2等)直接反应而引起的腐蚀叫作化学腐蚀。例如，铜在高温下被空气中O2氧化而变黑。 (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，比较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀的过程叫作电化学腐蚀。例如，铁合金在潮湿的空气中生成红褐色的铁锈。 二、金属电化学腐蚀的原理 1．铜板上铁铆钉处的腐蚀原理 (1)电解质溶液的形成 铜板表面凝结有一层水膜，空气中的CO2、SO2或沿海地区空气中的氯化钠等物质都能溶解在水面中形成电解质溶液。 (2)原电池的形成 铜板和铁铆钉与电解质溶液互相接触形成原电池。铁铆钉作负极，电极反应为Fe－2e－===Fe2＋；铜板作正极，电极反应为2H2O＋O2＋4e－===4OH－。 (3)铁锈的生成 铁原子变成Fe2＋进入溶液，与溶液中OH－结合生成Fe(OH)2，与潮湿空气中的水和氧气反应生成Fe(OH)3，发生反应为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，继而转化为铁锈(Fe2O3·nH2O)。 2．析氢腐蚀和吸氧腐蚀 (1)吸氧腐蚀 钢铁表面的水膜酸性很弱或呈中性，但溶有一定量的氧气，会发生吸氧腐蚀。 负极反应为Fe－2e－===Fe2＋；正极反应式为2H2O＋O2＋4e－===4OH－； 电池总反应式为2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2。 (2)析氢腐蚀 在水膜酸度较高的特殊环境中，腐蚀过程中不断有H2放出，这时所发生的腐蚀称为析氢腐蚀。 负极反应为Fe－2e－===Fe2＋；正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑； 电池总反应式为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。 3．金属发生电化学腐蚀的根本原因 被腐蚀的金属(如铁等)成为原电池的负极，其原子失电子变成金属阳离子进入电解质溶液而使金属发生损耗。 三、金属腐蚀的防护 1．在金属表面覆盖保护层 保护层可以是耐腐蚀的油漆、搪瓷、陶瓷、沥青、塑料、橡胶等，也可以是通过电镀而覆盖在被保护金属表面的耐腐蚀性较强的金属或合金。 2．电化学保护法 (1)牺牲阳极保护法 将活泼性较强的金属作为保护极，与被保护金属相连构成原电池，活泼性较强的金属作为负极发生氧化反应而损耗，被保护金属作为正极材料而避免被腐蚀。 (2)阴极电保护法 将被保护金属与外加直流电源的负极相连，使其成为阴极，而将外加直流电源的正极连到一些废铁上，使废铁成为阳极，可以防止阴极金属被腐蚀，也叫作外加电流阴极保护法。 四、电化学腐蚀原理的应用 巧判断(对的打“√”，错的打“×”) (1)Fe、Al、Cu在潮湿的空气中发生化学腐蚀，均生成金属氧化物(　×　) (2)钢铁发生电化学腐蚀时，铁作负极，失电子被氧化为Fe3＋(　×　) (3)纯银制品表面变黑和钢铁表面生锈的腐蚀原理相同(　×　) (4)在金属表面覆盖保护层，隔绝空气中O2和水蒸气，防止金属被腐蚀(　√　) 学习任务　钢铁发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀的条件 阅读教材P31～32，结合教材中“金属电化学腐蚀的原理”知识，交流讨论。 1．将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放入图中所示的具支试管中，一段时间后，观察到导管中水柱上升，铁钉表面有铁锈生成。请分析产生上述现象的原因。 提示　食盐水呈中性，食盐水浸泡的铁钉发生吸氧腐蚀，铁钉表面有铁锈生成，装置内气体压强减小，导管中水柱上升。 2．若向上述装置的具支试管滴加少量稀盐酸，观察到铁钉逐渐溶解，导管中水柱下降。请分析产生上述现象的原因。 提示　向具支试管滴加少量稀盐酸，铁钉在酸性环境中发生析氢腐蚀，生成H2，装置内气体压强增大，导管中水柱下降。 3．通过上述实验，你能得出钢铁发生腐蚀的类型与电解质溶液有什么关系？ 提示　钢铁在酸性环境中发生析氢腐蚀，在中性或弱酸性环境发生吸氧腐蚀。 1．化学腐蚀和电化学腐蚀的比较 化学腐蚀 电化学腐蚀 条件 金属与接触到的物质直接反应 不纯金属接触到电解质溶液发生原电池反应 本质 M－ne－===Mn＋ M－ne－===Mn＋ 现象 金属被腐蚀 较活泼金属被腐蚀 区别 无电流产生 有微弱电流产生 联系 普遍性：M－ne－===Mn＋，电化学腐蚀比化学腐蚀普遍得多，腐蚀速度率更快，危害也更严重 2．吸氧腐蚀和析氢腐