第4章 第3节 金属的腐蚀与防护(Word教参)-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中化学选择性必修1（人教版2019）

第三节金属的腐蚀与防护 (一)金属的腐蚀 1．金属腐蚀 概念 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 [微点拨] 化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生。电化学腐蚀比化学腐蚀的速率大得多。 分类 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，温度对化学腐蚀的影响很大 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 (二)金属的防护 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 [微点拨] 牺牲阳极法和外加电流法中被保护的金属均作阴极。前者的活泼阳极金属要定时更换，后者的辅助阳极不可溶，可以定期维护，可以不更换。 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。 ①在钢铁表面涂矿物性油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等物质。 ②用电镀等方法在钢铁制品表面镀上一层不易被腐蚀的金属，如锌、锡、铬、镍等。 ③工业上常利用一些溶液的氧化作用，在机器零件、精密仪器、枪炮等钢铁制件的表面上形成一层致密的黑色的四氧化三铁薄膜。 ④利用阳极氧化处理铝制品的表面，使之形成致密的氧化膜而钝化。 ⑤采用离子注入、表面渗镀等方式在金属表面可以形成稳定的钝化膜 电化学 保护法 牺牲阳极法 应用原电池原理，让被保护金属作正极，一种活泼性较强的金属作负极，用导线相连 外加电流法 将被保护的钢铁设备与电源的负极相连，作为阴极。用惰性电极与电源的正极相连作为辅助阳极。通电后，调整外加电压使电子强制流向被保护的钢铁设备，使被保护的钢铁表面腐蚀电流降至零或接近零，属于电解原理 ———————[新知探究(一)]——————————————————————— 金属的电化学腐蚀 ——————————————————————— [探究活动] [实验1]　 将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放入如图所示的具支试管中。几分钟后，观察导管中水柱和铁钉的变化。 [实验2]　取两支试管，分别放入两颗锌粒和等体积、等浓度的稀盐酸，观察现象。然后，向其中一支试管中滴加1～2滴硫酸铜溶液，观察现象。 1．实验1导管中水柱和铁钉有什么变化？产生这种现象的原因是什么？ 提示：导管中的水柱液面上升，铁钉表面生锈；产生这种现象的原因是钢铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀。负极电极反应：Fe－2e－===Fe2＋，正极电极反应：2H2O＋O2＋4e－===4OH－，由于盛铁钉的具支试管中不断消耗O2而使具支试管中气体压强减小，从而引起水的倒吸。 2．实验2中反应过程中的现象有什么？为什么？ 提示：开始时，两试管中均有气泡冒出且速率相同，一支试管中加入CuSO4溶液后，该试管冒气泡的速率加快了。因为加入CuSO4后，Zn将Cu置换出来覆盖在Zn表面，形成了ZnCu原电池，反应加快了。 [生成认知] 不同条件下金属腐蚀快慢的判断 条件 快慢顺序 腐蚀类 型不同 电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀(原电池原理的防护>电解原理的防护) 同种金属 强电解质溶液>弱电解质溶液>非电解质溶液 活泼性不同 的两金属 活泼性差别越大，活泼性强的金属腐蚀越快 同种电解质 溶液 电解质溶液浓度越大，腐蚀越快 [跟踪训练] 1．相同材质的铁在下列图中的四种情况下腐蚀最快的是(　 ) 解析：选A　铁、铜和食醋构成原电池，铁作负极，加快其腐蚀；铝、铁和食盐水构成原电池，铝作负极，铁作正极，铁被保护，不易被腐蚀；铁表面镀铜可以隔绝空气和水，保护铁不被腐蚀；锌、铁和酸雨构成原电池，锌作负极，铁作正极，铁被保护，不易被腐蚀。 2．(2020·江苏高考)将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在如图所示的情境中，下列有关说法正确的是(　 ) A．阴极的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋ B．金属M的活动性比Fe的活动性弱 C．钢铁设施表面因积累大量电子而被保护 D．钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快 解析：选C　根据题图知金属M失电子，为原电池的负极，钢铁设施为原电池的正极。该装置中阴极发生还原反应，A项错误；金属M被氧化，即金属活动性：M>Fe，B项错误；钢铁设施为原电池的正极，表面积累大量电子而被保护，C项正确；海水中含有大量的NaCl等电解质，而河水中电解质较少，故钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的慢，D项错误。 ———————[新知探究(二)]———————————————————— 金属的防护 ————————————————————————— [发展认知] 1．金属的防护措施 牺牲阳极法 被