第4章 第3节 金属的腐蚀与防护(学案)-【成才之路】2023-2024学年高中新教材化学选择性必修1同步学习指导(人教版2019)

第三节　 金属的腐蚀与防护 学习目标 １. 了解金属发生电化学腐蚀的本质ꎬ知道金属腐蚀的危害ꎮ ２. 了解防止金属腐蚀的措施ꎮ 核心素养 １. 通过实验科学探究金属腐蚀的本质及其原因ꎬ培养科学探究与创新意识ꎮ ２. 通过认识金属腐蚀产生的危害和影响ꎬ培养科学态度和社会责任意识ꎮ 新 课 情 境 呈 现 耸立于美国纽约港外一个海岛上 １５ 层楼高的自由女神铜像ꎬ历来被认为是美利坚合众国的象 征ꎮ 然而ꎬ经过近百年的风风雨雨ꎬ它和人一样ꎬ已经生“病”了ꎮ 自由女神铜像近百年来一直受着一 种“疾病”的折磨ꎬ那就是电化学腐蚀ꎮ “自由女神”的外壳材料是铜ꎬ而支撑整个雕 像的内支架却是铁的ꎬ在它们之间仅用一层浸透油的毛毡隔开ꎮ 随着时光的流逝ꎬ那 一层毛毡失去了隔离作用ꎬ而大西洋夹带着盐分的潮湿空气不断地向自由女神进行 攻击ꎬ无数的原电池便在“自由女神”的身上形成了ꎮ 这种原电池以铁为负极ꎬ铜为正 极ꎬ夹带盐分的湿空气正好在两极之间起着电解质溶液的作用ꎬ结果加速了铁的腐 蚀ꎮ 面对自由女神雕像的腐蚀问题ꎬ应采取什么措施和方法? 秦始皇兵马俑一号坑在沉寂了 ２４ 年后ꎬ考古学者对它进行了第三次大规模发 掘ꎬ同前两次一样ꎬ这一次也出土了大量的青铜器ꎬ其中有的青铜兵器在地下埋藏两千多年ꎬ但出土后 依然光亮如新ꎬ锋利无比ꎮ 这些兵器为什么会保存的完整无损呢? 在生产生活中如何保护金属制品 不受腐蚀呢? 课 前 素 能 奠 基 新知预习 　 　 　 一、金属的电化学腐蚀 １. 金属腐蚀: 金属 的腐 蚀 定义 金属与周围的气体或液体物质发生 　 氧化还原反应而引起损耗的现象 分类 化学腐蚀　 电化学腐蚀 　 析氢　 腐蚀 　 吸氧　 腐蚀 本质 金属 　 失去　 电子变成阳离子ꎬ发 生 　 氧化　 反应 ２. 化学腐蚀和电化学腐蚀: ３. 钢铁的电化学腐蚀: (１)实质ꎮ 铁:负极 水膜:电解质溶液 碳:正极 ü þ ý ï ï ïï 在钢铁表面形成 无数微小原电池 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 144 (２)析氢腐蚀和吸氧腐蚀ꎮ 　 　 类别 项目　 　 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 图形描述 条件 水膜酸性较强 水膜酸性较弱或 呈中性 电 极 反 应 负极 　 Ｆｅ － ２ｅ － 　 　 　 Ｆｅ２ ＋　 正极 　 ２Ｈ ＋ ＋ ２ｅ － 　 　 　 Ｈ２↑　 　 ２Ｈ２Ｏ ＋ Ｏ２ ＋ ４ｅ － 　 　 　 ４ＯＨ －　 总反应 　 Ｆｅ ＋ ２Ｈ ＋ 　 　 　 　 Ｆｅ２ ＋ ＋ Ｈ２↑　 　 ２Ｆｅ ＋ ２Ｈ２Ｏ ＋ Ｏ２ 　 ２Ｆｅ(ＯＨ) ２　 联系 通常两种腐蚀同时存在ꎬ但后者更普遍 　 　 二、金属的电化学防护 电化学 防护 牺牲阳极的阴极保 护法 外加电流的阴极保 护法 依据 原电池原理 电解池原理 原理 被保护金属作 　 正 极　 (阴极)ꎻ活泼金属 作 负极　 (阳极)ꎮ 阳 极要定期予以更换 将被保护金属与电源 的 负极　 相连作 　 阴极　 ꎻ另一附加电极 与电源的 正极　 相连 作 　 阳极　 实例 示意图 　 　 三、金属的其他防护方法 １. 加涂保护层:如采用喷油漆、涂油脂、电镀、 喷镀或表面钝化等方法ꎬ使金属与 　 空气、水　 等 物质隔离ꎬ防止金属被氧化腐蚀ꎮ ２. 改变金属的内部结构:如把铬、镍等金属加 入普通钢中制成耐腐蚀的 　 不锈钢　 ꎮ 预习自测 　 １. 下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是 ( Ｃ ) Ａ. 钢铁析氢腐蚀和吸氧腐蚀的速率一样快 Ｂ. 当镀锡铁制品的镀层破损时ꎬ镀层仍能对铁 制品起保护作用 Ｃ. 海轮外壳焊接锌块是采用了牺牲阳极的阴极 保护法 Ｄ. 可将地下输油钢管与外加直流电源的正极 相连以保护它不受腐蚀 ２. 以下现象与电化学腐蚀无关的是 ( Ｂ ) Ａ. 生铁比纯铁容易生锈 Ｂ. 银质物品久置表面变暗 Ｃ. 铁质器件附有铜质配件ꎬ在接触处易生铁锈 Ｄ. 黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿 ３. 下列关于金属腐蚀的说法正确的是 ( Ｃ ) Ａ. 金属腐蚀的本质是金属原子失去电子而被 还原 Ｂ. 金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行 Ｃ. 金属的化学腐蚀实质是 Ｍ － ｎｅ － 􀪅􀪅Ｍｎ ＋ ꎬ电 子直接转移给氧化剂 Ｄ. 在潮湿环境中ꎬ金属的电化学腐蚀一定是析 氢腐蚀 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋