1.4 金属的腐蚀与防护 学案 2023-2024学年高二上学期化学鲁科版（2019）选择性必修1

1.4 金属的腐蚀与防护 【学习目标】 1.通过实验探究了解金属腐蚀的种类,知道金属发生电化学腐蚀的原因,培养动手操作能力和根据所学知识解决实际问题的能力。 2.通过了解金属发生腐蚀的原因及现代的防腐措施,认识金属腐蚀的危害,知道防止金属腐蚀的方法。 3.通过交流与讨论,了解电化学腐蚀原理的应用,感受化学对人类生产和生活的影响。 【自主预习】 一、金属电化学腐蚀的原理 1.金属腐蚀的定义和分类 2.根据与金属接触的气体或液体不同,金属腐蚀可分为两类 (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　　　　而引起的腐蚀。腐蚀的速率随温度升高而增大。  (2)电化学腐蚀:当不纯的金属与电解质溶液接触时会发生　　　　反应,比较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀。  3.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　　　  水膜酸性很　　　　或呈　　　　性  负极 Fe-2e-Fe2+ 正极 　　　　　　  　　　　　　  总反应 　　　　　　　　  　　　　　　　　  后续反应 最终生成铁锈(主要成分为Fe2O3·nH2O),反应为4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,2Fe(OH)3Fe2O3·nH2O+(3-n)H2O 联系 通常两种腐蚀同时存在,但后者更普遍 二、金属腐蚀的防护 1.改变金属材料的组成 在金属中添加其他金属或非金属制成性能优异的合金。如普通钢加入镍、铬制成不锈钢,钛合金不仅具有优异的抗腐蚀性能且具有良好的生物相容性。 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。如:在钢铁制品表面喷油漆,涂矿物性油脂,覆盖搪瓷等;电镀锌、锡、铬、镍等,利用化学方法、离子注入法、表面渗镀等方式在金属表面形成稳定的钝化膜。 3.电化学保护法 金属在发生电化学腐蚀时,总是作为原电池负极(阳极)的金属被腐蚀,作为正极(阴极)的金属不被腐蚀,如果能使被保护的金属成为阴极,该金属就不易被腐蚀。 (1)牺牲阳极保护法 原理:　　　　原理。  要求:被保护的金属作　　　　　极,活泼性更强的金属作　　　　　极。  应用:锅炉内壁、船舶外壳、钢铁闸门安装镁合金或锌块。 (2)阴极电保护法(外加电流阴极保护法) 原理:电解池原理。 要求:被保护的金属作为　　　　极,与电源的　　　　极相连。  应用:钢铁闸门、高压线铁架、地下管道连接直流电源的负极。 三、电化学腐蚀原理的应用 1.铁腐蚀原理的应用 (1)测定空气中氧气的含量; (2)食品包装袋中以铁粉为主要成分的双吸剂,延长食物的保质期; (3)制成一次性保暖贴,使用后其主要成分为　　　　、氯化钠固体、　　　　以及含镁、铝的盐。  2.微电解技术处理工业废水 电极产物活性强发生氧化还原反应去除污染 【参考答案】一、1.氧化还原　氧化　吸氧　析氢　2.反应 原电池　3.强　弱　中　2H++2e-H2↑ O2+4e-+2H2O4OH- Fe+2H+Fe2++H2↑ 2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2 二、3.(1)原电池　正　负　(2)阴　负 三、1.炭粉　三氧化二铁固体 【效果检测】 1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)金属被腐蚀的本质是M+nH2OM(OH)n+H2↑。(　　) (2)马口铁(镀锡铁)镀层破损后,首先是镀层被氧化。 (　　) (3)金属在一般情况下发生的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀。 (　　) (4)常温下,置于空气中的金属主要发生化学腐蚀。 (　　) (5)钢铁发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀的正极反应相同。 (　　) 【答案】(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)× 2.铁的腐蚀以哪种类型为主?为什么? 【答案】因为钢铁通常所处的外部环境干燥程度较低,氧气的存在又比较广泛,且原电池反应比一般的氧化还原反应速率大,所以钢铁主要是发生电化学腐蚀,其次为化学腐蚀,又因为钢铁表面一般不会遇到酸性较强的溶液,故吸氧腐蚀是钢铁腐蚀的主要形式。 3.金属电化学防护的方法有哪些?哪一个效果更好? 【答案】牺牲阳极保护法(原电池原理);阴极电保护法(电解池原理)。阴极电保护法的保护效果大于牺牲阳极保护法。 【合作探究】 任务1：金属的电化学腐蚀 情境导入　我国是世界上钢铁产量最多的国家,因为金属腐蚀而造成的经济损失远远超过因自然灾害和各类事故造成的经济损失的总和。生铁在干燥的空气中不易被腐蚀,但在潮湿的空气中却很快被腐蚀,在海水边被腐蚀得更快,且生铁比纯铁更易被腐蚀。 【实验探究】 (1)实验探究金属腐蚀的两种类型 ①完成下列实验,并填写下列实验报告。 实验步骤 实验现象 解释(用化学用语表示) a.向盛有