专题1 化学反应与能量变化 第三单元 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（苏教版2019）

第三单元　金属的腐蚀与防护 [明确学习目标]　1.能从电化学角度解释金属腐蚀现象。2.能结合实例提出金属防护的常用方法。3.能利用金属腐蚀原理思考生产和生活中的有关问题、设计解决问题的合理方案。 金属的电化学腐蚀 1．金属腐蚀 (1)概念：金属或合金与周围环境中的物质发生化学反应而腐蚀损耗的现象。其本质为金属原子失去电子被氧化的过程。 (2)分类 ①化学腐蚀：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。 ②电化学腐蚀：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。在日常生活中，电化学腐蚀现象比化学腐蚀现象严重得多。 2．钢铁的电化学腐蚀 (1)吸氧腐蚀 通常情况下，在潮湿的空气中，钢铁的表面凝结了一层溶有氧气的水膜，它与钢铁中的碳和铁形成了原电池。这些微小的原电池遍布钢铁的表面。在这些原电池中，铁是负极，碳是正极，在两电极分别发生氧化反应、还原反应而导致钢铁腐蚀。由于上述电化学腐蚀过程中吸收氧气，因此称为吸氧腐蚀。 相应的电极反应式分别为 负极：2Fe－4e－===2Fe2＋(氧化反应) 正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－(还原反应) 总反应：2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 (2)析氢腐蚀 当钢铁表面水膜呈较强的酸性时，正极析出氢气发生“析氢腐蚀”。 发生的电极反应式分别为 负极：Fe－2e－===Fe2＋(氧化反应) 正极：2H＋＋2e－===H2↑(还原反应) 总反应：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ (3)铁锈的生成 吸氧腐蚀中生成的Fe(OH)2会进一步被O2氧化成Fe(OH)3：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，Fe(OH)3脱去一部分水生成铁锈Fe2O3·nH2O。 析氢腐蚀中，随着H2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。 金属的电化学防护 1．电化学保护法 (1)牺牲阳极的阴极保护法 利用原电池原理，被保护金属作阴(正)极，比被保护金属更活泼的金属作阳(负)极。此方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 利用电解原理，外加直流电源，被保护的钢铁设备作阴极，惰性电极作阳极。此方法主要用于防止土壤、海水及河水中金属设备的腐蚀。 2．其他保护法 (1)在金属表面覆盖保护层：如采用在钢铁表面涂油或油漆、覆盖塑料、镀不活泼金属等方法，使钢铁与空气、水等物质隔离，防止钢铁被氧化腐蚀。 (2)改变金属的组成或结构：如把铬、镍等金属加入普通钢里制成耐腐蚀的合金。 3．金属腐蚀原理的应用 印刷电路的制作、电化学刻蚀、等离子刻蚀、防腐等。 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)无论化学腐蚀还是电化学腐蚀，金属的腐蚀都是失电子被氧化的过程。(　　) (2)钢铁的腐蚀以吸氧腐蚀为主。(　　) (3)铜在酸性条件也可以发生析氢腐蚀。(　　) (4)钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式为Fe－3e－===Fe3＋。(　　) (5)镀铜铁制品镀层受损后，铁制品比受损前更易生锈。(　　) (6)牺牲阳极的阴极保护法利用的是电解池原理。(　　) (7)在铁制品表面镀锌，是为了防止铁制品的腐蚀，而且镀层有损坏，仍可对铁制品起到保护作用。(　　) (8)铁制品涂油脂、喷油漆是为了隔绝铁与氧气、水的接触，起到保护铁制品的作用。(　　) (9)铁闸门可与外加电源的正极相连，起到保护作用。(　　) 答案　(1)√　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√　(6)×　(7)√　(8)√　(9)× 2．以下现象与电化学腐蚀无关的是(　　) A．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿 B．生铁比软铁芯(几乎为纯铁)容易生锈 C．铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈 D．银质奖牌长期放置后其表面变暗 答案　D 3．钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的1/4。 (1)钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀，写出该腐蚀过程中的电极反应式。 负极：________________________；正极：________________________。 (2)为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以采用如图甲所示的方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用________(填字母)。 A．铜 B．钠 C．锌 D．石墨 这时作为正极的铁就能不被腐蚀而得到保护，此法称为________________保护法。 (3)图乙所示的方案也可降低铁闸门的腐蚀速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的________极。在这个系统中使铁闸门被迫成为________极而受到保护，所以也称为______________