第4章 第3节 金属的腐蚀与防护（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中化学 选择性必修1（人教版2019 单选版）

第三节　金属的腐蚀与防护 课程标准 核心素养目标 1．了解金属发生电化学腐蚀的本质，知道金属腐蚀的危害，了解防止金属腐蚀的措施。 2．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。 1．科学探究与创新意识：通过实验科学探究金属腐蚀的本质及其原因，认识金属腐蚀的主要类型，能正确书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式。 2．科学态度与社会责任：通过查阅金属腐蚀的资料等活动，认识金属腐蚀的严重性及危害；能用电化学原理解释金属腐蚀的现象，进一步增强社会责任感。 [对应学生用书P123] 一、金属的腐蚀 1．金属的腐蚀 (1)金属的腐蚀 金属腐蚀是金属或合金跟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)金属腐蚀的类型 ①化学腐蚀：金属与其表面接触的一些物质(如O2、Cl2、SO2等)直接反应而引起的腐蚀叫做化学腐蚀。温度对化学腐蚀的影响很大。 ②电化学腐蚀：当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。 2．钢铁的电化学腐蚀 由于条件不同，钢铁腐蚀可分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀两种类型。 (1)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 Fe－2e－===Fe2＋ 正极反应式 2H＋＋2e－===H2↑ 总反应 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ (2)吸氧腐蚀：钢铁表面吸附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。 负极反应式 Fe－2e－===Fe2＋ 正极反应式 2H2O＋O2＋4e－===4OH－ 总反应 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 在空气中Fe(OH)2进一步被氧化为Fe(OH)3，Fe(OH)3失去部分水生成Fe2O3·xH2O，它是铁锈的主要成分。 (3)实验探究(教材实验4－3) 实验操作 实验现象 实验解释 导管中液面上升 装置中铁、碳和饱和食盐水构成原电池，铁钉发生吸氧腐蚀 ①试管中产生气泡的速率快 Zn与CuSO4反应生成Cu，Zn、Cu和稀盐酸构成原电池，形成电化学腐蚀，速率更快 二、金属的防护 1．金属防护的原理 金属的防护主要是从金属、与金属接触的物质及两者反应的条件等方面来考虑的。 2．金属防护的方法 (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。 3．电化学保护法 (1)牺牲阳极法 牺牲阳极法通常是在被保护的钢铁设备上安装若干镁合金或锌块，它们作为原电池的负极，不断遭受腐蚀，而作为正极的钢铁设备被保护起来。 (2)外加电流法 外加电流法是把被保护的钢铁设备(如铁闸门)作为阴极，用惰性电极作为辅助阳极，两者均放在电解质溶液(如海水)里，外接直流电源。通电后，调整外加电压，强制电子流向被保护的钢铁设备，使钢铁表面腐蚀电流降至零或接近零。 ◆名师点拨 (1)金属腐蚀过程中，电化学腐蚀和化学腐蚀往往同时发生。绝大多数属于电化学腐蚀，且比化学腐蚀的速率大得多。 (2)电化学腐蚀和化学腐蚀的区别在于前者有腐蚀电流产生，后者则没有。 ◆易错警示 (1)电化学腐蚀过程中，只有金属活动顺序表中位于氢之前的金属在较强的酸性条件下才可能发生析氢腐蚀。 (2)金属活动顺序表中位于氢之后的金属一般发生吸氧腐蚀，吸氧腐蚀是金属腐蚀的主要形式。 (3)吸氧腐蚀不一定发生在中性或碱性介质中，在极弱的酸性介质中，也可发生吸氧腐蚀。 ◆知识链接 覆盖法保护金属 (1)在钢铁制品表面喷涂油漆、矿物性油脂或覆盖搪瓷、塑料等。用电镀等方法在钢铁表面镀上一层锌、锡、铬、镍等金属。 (2)用化学方法在钢铁部件表面进行发蓝处理；利用阳极氧化处理铝制品的表面，形成致密氧化膜而钝化等。 (3)采用离子注入、表面渗镀等方式在金属表面形成稳定的钝化膜。 ◆名师点拨 (1)依据原电池工作原理，在牺牲阳极法中，用作牺牲阳极的金属在活动性顺序中要比被保护的金属靠前。 (2)依据电解池工作原理，在外加电流法中，辅助阳极与电源的正极相连接，惰性电极或金属均可用作辅助阳极。 ◆归纳总结 利用K3[Fe(CN)6]溶液检验Fe2＋ (1)取少量待测液于试管中，滴加2滴K3[Fe(CN)6]溶液，若产生蓝色沉淀，证明该溶液中含有Fe2＋，否则，不含Fe2＋。 (2)Fe2＋与K3[Fe(CN)6]溶液(黄色)反应生成KFe[Fe(CN)6]沉淀(带有特征蓝色)，这是一种检验溶液中Fe2＋的常用方法。 [对应学生用书P126] 探究一　金属的电化学腐蚀及原理 金属腐蚀是世界各国共同面临的问题，据统计，每年因金属腐