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

 

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