04第1章 第4节 金属的腐蚀与防护（教师用书word）-2022-2023学年新教材高中化学选择性必修1【精讲精练】鲁科版

第4节　金属的腐蚀与防护 [学习目标] 1．能利用电化学原理解释金属腐蚀现象，选择并设计防腐措施。 2．知道防止金属腐蚀的常用方法和金属电化学腐蚀的应用。 知识点一　金属电化学腐蚀的原理 1．金属腐蚀的定义和分类 2．金属电化学腐蚀的原理 铜板上铁铆钉处的电化学腐蚀如下图所示： 钢铁吸氧腐蚀原理示意图 铜板上铁铆钉处的析氢腐蚀示意图 (1)吸氧腐蚀：当铁钉表面的电解质溶液呈__中性__或呈__弱酸性__并溶有O2时，将会发生吸氧腐蚀。 负极：2Fe－4e－===2Fe2＋； 正极：2H2O＋O2＋4e－===4OH－； 总反应：2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2， 4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3。 铁锈(Fe2O3·nH2O)的形成： 2Fe(OH)3===Fe2O3·nH2O＋(3－n)H2O。 (2)析氢腐蚀：当铁钉表面的电解质溶液__酸性__较强时，腐蚀过程中有H2放出。 负极：Fe－2e－===Fe2＋； 正极：2H＋＋2e－===H2↑； 总反应：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。 [思考探究] 实验1　将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放入下图所示的具支试管中。一段时间后，观察导管中水柱和铁钉的变化。如图1。 实验2　向100 mL烧杯中加入约50 mL饱和食盐水后，插入两个玻璃筒(无底)：将一个无锈铁钉和一个碳棒分别用导线与检流计连接后，再分别插入两个玻璃筒中。如图2。 1．实验1的实验现象是什么？铁钉为什么会生锈？说明什么问题？请分析变化的原因。 提示：实验1中导管中的水柱上升，铁钉生锈。说明该过程铁钉被腐蚀。铁钉发生的是吸氧腐蚀。 2．实验2的检流计的指针是否偏转？说明什么问题？若向实验2的插入碳棒的玻璃筒内滴入酚酞溶液，将会看到什么现象？说明什么问题？请写出相关电极反应式。 提示：检流计指针偏转。说明有电流通过。向碳棒一端加入酚酞，显红色。说明该极的电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。 3．若将实验1和实验2的溶液换为盐酸(均足量)。实验1存在哪些形式的化学腐蚀？实验2中是否有电流通过？写出相关电极反应式。 提示：若换为盐酸，则实验1中会发生铁与盐酸的化学腐蚀，同时也有电化学腐蚀。实验2中则发生电化学腐蚀。正极：2H＋＋2e－===H2↑，负极：Fe－2e－===Fe2＋。 [归纳总结] 1．化学腐蚀与电化学腐蚀的比较 类型 化学腐蚀 电化学腐蚀 条件 金属与非金属等直接接触 不纯的金属或合金与电解质溶液接触形成原电池 电流 无电流产生 有电流产生 结果 金属被氧化 较活泼金属被氧化 实质 M－ne－===Mn＋ 关系 ①化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生；②电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍，危害更大 2．钢铁的吸氧腐蚀与析氢腐蚀的比较 区别与联系 吸氧腐蚀 析氢腐蚀 相 同 点 腐蚀的实质 金属作为原电池负极，失电子被氧化 负极电极反应 Fe－2e－===Fe2＋ 不 同 点 条件 水膜呈很弱的酸性、中性或碱性 水膜酸性较强 正极电 极反应 O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 2H＋＋2e－===H2↑ 总反应 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 其他 反应 Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3 Fe(OH)3失去部分水转化为铁锈 ●特别提醒　 在通常情况下，潮湿的空气中水膜酸性较弱，金属在潮湿的空气中主要发生的是吸氧腐蚀。 1．下列关于金属腐蚀的说法中正确的是(　　) A．金属腐蚀指不纯金属与接触到的电解质溶液进行化学反应而损耗的过程 B．化学腐蚀指在外加电流的作用下不纯金属发生化学反应而损耗的过程 C．钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，负极吸收氧气，产物最终转化为铁锈 D．金属的电化学腐蚀和化学腐蚀本质相同，但电化学腐蚀伴有电流产生 解析　D　金属腐蚀的本质是金属失去电子被氧化，腐蚀的内因是金属的化学性质比较活泼，外因是金属与空气、水或其他腐蚀性物质接触，腐蚀主要包括化学腐蚀和电化学腐蚀，A错误；化学腐蚀指不纯金属发生化学反应而损耗的过程，不需要外加电流，B错误；钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，正极吸收氧气，而不是负极吸收氧气，C错误。 2．如图表示钢铁在海水中的锈蚀过程，以下有关说法正确的是(　　) A．该金属腐蚀过程为析氢腐蚀 B．正极为C，发生的反应为氧化反应 C．在酸性条件下发生的是吸氧腐蚀 D．正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 解析　D　钢铁中含有铁和碳，在潮湿的环境中构成原电池，铁作负极，碳作正极，从图中看出，空气中的O2参加反应