专题1第3单元 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（苏教版2020）

第三单元　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、金属的电化学腐蚀 1．金属腐蚀 (1)概念 金属腐蚀是指金属或合金与周围环境中的物质发生化学反应而腐蚀损耗的现象。 (2)分类 金属的腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两种。 Ⅰ.化学腐蚀 化学腐蚀是指金属与其他物质直接接触发生氧化还原反应而引起的腐蚀。 Ⅱ.电化学腐蚀 ①电化学腐蚀是指不纯的金属或合金发生原电池反应，使较活泼的金属失去电子被氧化而引起的腐蚀。钢铁在潮湿的空气中生锈就是最典型的电化学腐蚀。 ②根据环境的不同，钢铁的电化学腐蚀又可以分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀。 ⅰ.吸氧腐蚀：钢铁表面的水膜酸性很弱或呈中性或碱性，但溶有一定量的氧气，会发生吸氧腐蚀。 负极反应式为2Fe－4e－===2Fe2＋； 正极反应式为2H2O＋O2＋4e－===4OH－； 电池总反应式为2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2。 Fe(OH)2进一步被O2氧化生成Fe(OH)3，Fe(OH)3脱去一部分水生成Fe2O3·nH2O， 它就是铁锈的主要成分。 ⅱ.析氢腐蚀：在酸性环境中，由于腐蚀过程中不断有H2放出，所以叫做析氢腐蚀。 负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋； 正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑； 电池总反应式为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。 随着氢气的析出，水膜的pH上升，Fe2＋与OH－结合生成Fe(OH)2，Fe(OH)2继续与空气中的O2作用，生成Fe(OH)3，进而形成铁锈。 二、金属的电化学防护 1．防止金属腐蚀的措施和原理 (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。 在钢铁表面涂油或油漆、覆盖塑料、镀不活泼金属等。用电镀等方法在钢铁表面镀上一层锌、锡、铬、镍等金属。 2．金属的电化学防护法 (1)牺牲阳极的阴极保护法 将被保护金属与比其更活泼的金属连接在一起，更活泼的金属(如镁、锌等)作阳极(负极)，在不断被腐蚀后定期更换，而作为阴极(正极)的金属就不易被腐蚀而得到保护。此法常用于保护海轮外壳及石油管道等。 (2)外加电流的阴极保护法 ①将被保护的钢铁设备作为阴极，另加惰性电极作为阳极，两者都处在电解质溶液(如海水)中，接上外加直流电源。 ②通电后，电子流向被保护的钢铁设备，在钢铁表面积累了大量的负电荷，从而抑制钢铁失去电子，阻止钢铁被腐蚀。外加电流的阴极保护法主要用于防止土壤、海水及河水中金属设备的腐蚀。 1．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，可隔绝空气中O2和水蒸气，防止金属被腐蚀。(√) 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，负极反应式为M－ne－===Mn＋ B　[为避免船体遭受腐蚀，通常在船壳上镶嵌锌等比铁更活泼的金属，发生腐蚀时形成原电池，船体作正极而受到保护，该方法称为牺牲阳极的阴极保护法，A正确；金属M可以是锌、镁等比铁活泼的金属，但不能是锡等比铁活动性弱的金属，B错误；海水呈弱碱性，船壳在海水中发生吸氧腐蚀，C正确；该方法中，M作负极发生氧化反应，电极反应式为M－ne－===Mn＋，D正确。] 3．研究电化学腐蚀及防护的装置如下图所示。下列有关说法错误的是(　　) A．d为石墨，铁片腐蚀加快 B．d为石墨，石墨上的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ C．d为锌块，铁片不易被腐蚀 D．d为锌块，铁片上电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑ D　[d为石墨，形成原电池时，铁片作负极，腐蚀加速，石墨是正极，发生吸氧腐蚀，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，A、B均正确；d为锌块，形成原电池时，铁作正极而受到保护，不易被腐蚀，C正确；由于海水呈弱碱性，发生吸氧腐蚀，铁片上的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D错误。] 学习任务