第四章 化学反应与电能 第3节 金属的腐蚀与防护-【金版教程】2023-2024学年新教材高中化学选择性必修1创新导学案word（人教版2019）

第三节　金属的腐蚀与防护 [学业要求]　1.了解金属腐蚀及其危害。2.了解金属电化学腐蚀的原因及反应原理，能书写钢铁腐蚀的电极反应及总反应。3.了解金属防护的一般方法，特别是电化学防护的方法。 金属的腐蚀 1．金属腐蚀的概念与分类 (1)概念：金属腐蚀是金属或合金与周围的气体或液体发生氧化还原反应而引起损耗的现象。 (2)分类：根据金属接触的气体或液体不同，把金属的腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀两类。 ①化学腐蚀：金属与其表面接触到的一些物质(如O2、Cl2、SO2等)直接反应而引起的腐蚀。 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发生氧化反应而被腐蚀。 2．钢铁的电化学腐蚀 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 图形描述 条件 水膜酸性较强 水膜酸性很弱或呈中性且溶有一定量O2 负极(Fe) Fe－2e－===Fe2＋ Fe－2e－===Fe2＋ 正极(C) 2H＋＋2e－===H2↑ 2H2O＋O2＋4e－===4OH－ 总反应 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 其他反应 Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓，4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3，Fe(OH)3脱去一部分水转化为铁锈Fe2O3·xH2O 金属的防护 1．防护的原理：金属防护主要是从金属、与金属接触的物质及两者反应的条件等方面来考虑的。 2．防护的方法 (1)改变金属材料的组成 如把铬、镍等加入普通钢里制成不锈钢，就大大增加了钢铁对各种侵蚀的抵抗力。 (2)在金属表面覆盖保护层 在金属表面覆盖致密的保护层，从而使金属制品与周围物质(外界空气、水、电解质溶液等)隔开，这是一种普遍采用的防护方法，如 ①非金属保护层：如喷涂油漆、矿物性油脂或覆盖搪瓷、塑料等。 ②金属保护层：如钢铁表面上镀镍、银、锌等。 ③用化学方法使其表面形成致密的氧化物保护膜。 (3)电化学保护法 电化学防护 牺牲阳极法 外加电流法 依据 原电池原理 电解原理 原理 将还原性较强的金属与被保护金属相连构成原电池，还原性较强的金属作负极发生氧化反应而损耗，被保护金属作正极就可以避免腐蚀。这种保护法牺牲了阳极(原电池的负极)，保护了阴极(原电池的正极)，故叫做牺牲阳极法 将被保护金属与外加直流电源的负极相连让其成为阴极，而将外加直流电源的正极接到惰性电极上，使其成为阳极。这样作为阴极的金属受到保护，这种方法称为外加电流法 应用 保护一些钢铁设备，如在锅炉内壁、船体外壳等装上镁合金或锌片 保护土壤、海水及河水中的金属设备 实例示意 1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样。(　　) (2)在金属表面覆盖保护层，若保护层破损后，就完全失去了对金属的保护作用。(　　) (3)若在海轮外壳上附着一些铜块，则可以减缓海轮外壳的腐蚀。(　　) (4)铁表面镀锌可增强其抗腐蚀性。(　　) (5)原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因，故不能用来减缓金属的腐蚀。(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)× 2．下列事实与电化学腐蚀无关的是(　　) A．光亮的自行车钢圈不易生锈 B．黄铜(Cu、Zn合金)制的铜锣不易生锈 C．铜、铝电线一般不连接起来作导线 D．生铁比熟铁(几乎是纯铁)容易生锈 答案　A 3．下列关于钢铁锈蚀的叙述中，不正确的是(　　) A．钢铁锈蚀时，铁原子先失去电子成为Fe3＋，然后生成的Fe(OH)3部分脱水成为氧化铁的水合物 B．镀银的铁制品，镀层部分受损后，露出的铁表面易被腐蚀 C．铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O，为保护海轮的船壳，常在船壳上镶上锌块 D．酸雨使钢铁更容易发生析氢腐蚀 答案　A 4．相同材质的铁在下列四种情况下最不易被腐蚀的是(　　) 答案　C 知识点一　化学腐蚀与电化学腐蚀的比较 化学腐蚀 电化学腐蚀 概念 金属与接触的气体或液体等直接发生氧化还原反应而被损耗 不纯的金属暴露在潮湿空气里或与电解质溶液接触时，由于形成原电池而发生的腐蚀 本质 金属失去电子被氧化 较活泼的金属失去电子被氧化 现象 无电流产生 有微弱的电流产生 实例 铁与氯气直接反应而腐蚀 钢铁在潮湿的空气中被腐蚀 联系 化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更为普遍，危害更大 注意：(1)析氢腐蚀和吸氧腐蚀取决于金属表面电解质溶液的酸碱性，实际情况中以吸氧腐蚀为主。 (2)钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀时，负极均是Fe失电子生成Fe2＋，而非Fe3＋。 (3)一般情况下，只有在金属活动性顺序中排在氢之前的金属才有可能发