专题1 第3单元 金属的腐蚀与防护（课件PPT）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修1（苏教版2019）

专题1　化学反应与能量变化 第三单元　金属的腐蚀与防护 栏目索引 基础落实·梳理必备知识 重难探究·提升关键能力 学以致用·发展学科素养 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 一、金属的电化学腐蚀 1．金属腐蚀的定义和分类 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 2．钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀 (1)根据环境不同，钢铁的电化学腐蚀又分为吸氧腐蚀和析氧腐蚀 (2)吸氧腐蚀和析氧腐蚀的图示 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S (3)吸氧腐蚀与析氢腐蚀的比较 酸性较强 O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 2H＋＋2e－===H2↑ Fe－2e－===Fe2＋ Fe－2e－===Fe2＋ 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 二、金属的电化学防护 1．加保护层 (1)在钢铁表面涂油或油漆等，将金属与外界环境隔离开。 (2)电镀：一般电镀上一层耐腐蚀金属。 (3)覆盖塑料。 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 2．电化学防护 (1)牺牲阳极的阴极保护法 利用______原理，在被保护的金属上连接比其更活泼的金属，使被保护金属成为__极。此法常用于保护海轮外壳或石油管道等。 原电池 正 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S (2)外加电流的阴极保护法 利用____原理，使被保护的金属连接电源的负极成为__极。此法主要用于防止土壤、海水及河水中金属设备的腐蚀。 电解 阴 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 3．电化学腐蚀原理的应用 (1)铁腐蚀原理的应用 a.消耗空气中的氧气——测定空气中氧气的含量。 b．消耗空气中的氧气和水——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。 c.腐蚀过程放热——制成一次性保暖贴。 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S (2)保暖贴 原理：铁与氧气的反应是____反应，当空气中的氧气进入后，活性炭成为正极材料，食盐溶于水成为离子导体，氧气与铁粉通过无数个微小的原电池快速反应放出热量。 放热 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 探究一____金属的腐蚀 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，如图1所示。 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 实验2.向100 mL烧杯中加入约50 mL稀醋酸后，插入两个玻璃筒(无底)；将一个无锈铁钉和一个碳棒分别用导线与电流计连接后，再分别插入两个玻璃筒中，如图2所示。 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S [问题设计] (1)图1实验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。负极反应：2Fe－4e－===2Fe2＋；正极反应：2H2O＋O2＋4e－===4OH－，由于盛铁钉的具支试管中不断消耗O2而使具支试管中压强减小，从而引起水的倒吸。 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S (2)图2实验碳棒表面有什么现象？产生这种现象的原因是什么？ 提示：碳棒表面有气泡产生；原因是发生了析氢腐蚀，负极反应：Fe－2e－===Fe2＋，正极反应：2H＋＋2e－===H2↑。 (3)化学腐蚀与电化学腐蚀的相同点和不同点是什么？ 提示：相同点都是造成金属被氧化腐蚀。不同点是化学腐蚀是金属和氧化剂直接发生氧化还原反应，无电流产生；电化学腐蚀是发生原电池反应，有电流产生。 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 1．金属的化学腐蚀和电化学腐蚀的比较 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 2.金属腐蚀快慢的比较 (1)影响金属腐蚀的因素 影响金属腐蚀的因素包括金属的本性、纯度和介质三个方面： ①就金属本性来说，金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀。 ②同一金属越纯，越难腐蚀。如纯铁即使在潮湿空气中反应也会很慢，而含杂质的生铁在潮湿的空气中会很快生锈而被腐蚀。 ③介质对金属腐蚀的影响也很大，如果金属在潮湿的空气中，接触腐蚀性气体或电解质溶液，都容易被腐蚀。 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S (2)不同条件下金属腐蚀快慢的判断 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 【例1】 (2023·江苏徐州高二训练)将铁粉和活性炭的混合物用NaCl 溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是(　　) A.铁被氧化的电极反应式为Fe－3e－===Fe3＋ B.铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能 C．活性炭的存在会加速铁的腐蚀 D．以水代替NaCl 溶液，铁不能发生吸氧腐蚀 C 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 解析： 铁和活性炭构成原电池，铁作负极，失去电子生成Fe2＋，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，A错误；电化学腐蚀的过程中，化学能转化为电能、热能等，B错误；Fe和活性炭构成原电池后，反应速率变快，C正确；以水代替NaCl 溶液，铁仍然能发生吸氧腐蚀，只是吸氧腐蚀的速率会减慢，D错误。 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 1．(2023·福建福州高二质检)《我在故宫修文物》这部纪录片里关于古代青铜器的修复引起了某研学小组同学的兴趣。“修旧 如旧”是文物保护的主旨。 (1)查阅中学教材得知铜锈为Cu2(OH)2CO3，俗称铜绿，可溶于酸。参与形成铜绿的物质有Cu 和________________________________。请写出铜在潮湿的空气中发生电化学腐蚀生成Cu2(OH)2CO3 的负极反应式：________________________________。 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S (2)继续查阅资料，了解到铜锈的成分非常复杂，主要成分有Cu2(OH)2CO3 和Cu2(OH)3Cl。考古学家将铜锈分为无害锈和有害锈，结构如图所示： Cu2(OH)2CO3 和Cu2(OH)3Cl 分别属于无害锈和有害锈，原因是____________________。 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 答案：(1)O2、CO2、H2O　Cu－2e－===Cu2＋ (2)结合题图可知，Cu2(OH)2CO3 为致密结构，可以阻止潮湿空气进入内部，进一步腐蚀铜，属于无害锈。Cu2(OH)3Cl 为疏松结构，潮湿空气可以进入空隙内将内部的铜进一步腐蚀，属于有害锈 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 解析： 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 探究二____金属的防护 [实验]　探究牺牲阳极的阴极保护法保护铁 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S [问题设计] (1)该实验装置是电化学装置中的原电池还是电解池？指出装置中的电极名称并写出电极反应式。 提示：Zn、Fe和经过酸化的NaCl溶液构成原电池；其中Zn作负极，电极反应式：Zn－2e－===Zn2＋；Fe作正极，电极反应式：2H＋＋2e－===H2↑。 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S (2)一段时间后，从Fe电极区域取出少量溶液于试管中，加入2滴K3[Fe(CN)6]溶液的目的是什么？若铁电极区域有Fe2＋存在，会出现什么现象？ 提示：加入K3[Fe(CN)6]溶液的目的是检验铁电极是否发生反应生成Fe2＋；若铁电极区域有Fe2＋生成，加入K3[Fe(CN)6]后会产生蓝色沉淀。 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S (3)通过上述实验得出的实验结论是什么？为什么要向船体上镶嵌锌块？该保护船体的方法的名称是什么？ 提示：Zn-Fe-电解质溶液构成的装置中，铁未被腐蚀，即受到了保护。向船体上镶嵌锌块的目的是在Zn-Fe-海水构成的原电池装置中，牺牲锌块而保护船体不受腐蚀；该保护船体的方法的名称是牺牲阳极的阴极保护法。 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S (4)常见的白铁皮是在薄钢板表面镀上一层锌，罐装食品用的马口铁是在薄钢板表面镀上一层锡，若上述两种钢铁制品的表面出现破损时，白铁皮和马口铁中哪一种更容易受到腐蚀？其原因是什么？ 提示：马口铁中的铁更容易被腐蚀。原因是马口铁中的铁比锡活泼，形成原电池时，铁作负极而被腐蚀；白铁皮中锌比铁活泼，形成原电池时，铁作正极而受到保护。 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S (5)你还能想出哪些防止金属Fe发生腐蚀的措施？能防止金属腐蚀的原理是什么？ 提示：在金属制品表面覆盖保护层，原理：避免金属与潮湿的环境接触构成原电池而发生腐蚀。 让被保护的金属与外接直流电源的负极相连，充当电解池的阴极而被保护。 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 1．金属腐蚀的防护措施 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 2．电化学防护法比较 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 【例2】 金属铝易与空气中的氧气发生反应生成一层氧化膜，使铝件有耐腐蚀性，但氧化膜很薄，易被摩擦损坏。为了增厚氧化膜，人们常将铝和铝的合金做进一步的氧化处理。电化学氧化法是将铝件和另一种材料作电极，在特定的电解质溶液中通电电解。在铝与电解质溶液的接触面上形成一层Al(OH)3薄膜，薄膜的某些部位存在着小孔，电流从小孔通过并产生热量，从而形成一层较厚的氧化膜。 试回答下列问题： (1)铝件在电解的过程中作________________(填“阳”或“阴”)极。 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S (2)写出铝件所发生的电极反应式以及形成氧化膜的化学方程式： ____________________________。 (3)在海洋工程上，通常用铝合金(Al-Zn-Cd)保护海底设施，其原理如图所示： 其中负极发生的电极反应式为____________________；在实际应用中，用铝合金而不选用纯铝，纯铝不能很好地起到保护作用，其原因是________________________________________。 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 解析： 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 2．(2023·广西八校高二联考)随着全球经济的不断发展汽车的使用越来越普及，已经成为现代社会重要的交通工具。但是汽车腐蚀已经成为当今社会不可避免的问题，汽车腐蚀不仅造成巨大的经济损失，物质和能源浪费，而且还会造成环境污染和交通事故。汽车腐蚀主要是构成汽车的钢材的腐蚀。 在空气中，如图所示的四种情况里，铁的腐蚀速率最快的是(　　) D 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 解析： 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 1．下列金属防腐的措施中，使用外加电流的阴极保护法的是(　　) A．水中的钢闸门连接电源的负极 B．金属护栏表面涂漆 C．汽车底盘喷涂高分子膜 D．地下钢管连接镁块 A 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 解析： 水中的钢闸门连接电源的负极之后，作电解池的阴极，被保护起来，所以采用的是外加电流的阴极保护法；金属护栏表面涂漆、汽车底盘喷涂高分子膜均使用的是覆盖保护层法的保护措施；地下钢管连接镁块，镁作负极，被腐蚀，从而起到保护钢管的作用，所以使用的是牺牲阳极的阴极保护法。 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 2．如图各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀的快慢顺序是(　　) A．④＞②＞①＞③＞⑤ B．②＞①＞⑤＞③＞④ C．⑤＞④＞②＞③＞① D．③＞⑤＞②＞④＞① A 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 解析： 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 3．下列事实与电化学腐蚀无关的是(　　) A．光亮的自行车钢圈不易生锈 B．黄铜(Cu-Zn 合金)制的铜锣不易生锈 C．铜、铝电线一般不连接起来作导线 D．生铁比熟铁(几乎是纯铁)容易生锈 A 解析： 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 4．研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列说法错误的是(　　) A.若d为石墨，铁片腐蚀加快 B．若d为石墨，石墨上电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ C．若d为锌块，铁片不易被腐蚀 D．若d为锌块，铁片上电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑ D 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 解析： 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 5．如图所示，烧杯中的试管内有一枚铁钉，放置数天后观察现象。 (1)铁钉在逐渐生锈，则铁钉的腐蚀属于________________(填“化学”或“电化学”)腐蚀。 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S (2)若试管内液面上升，则原溶液呈________________性，发生________________(填“析氢”或“吸氧”)腐蚀，负极电极反应式为_________，正极电极反应式为______________。 (3)若试管内液面下降，则原溶液呈________________性，发生________________(填“析氢”或“吸氧”)腐蚀。负极电极反应式为______________，正极电极反应式为____________________。 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 答案：(1)电化学 (2)弱酸(或中或碱)　吸氧　2Fe－4e－===2Fe2＋　O2＋2H2O＋4e－===4OH－ (3)较强的酸　析氢　Fe－2e－===Fe2＋　2H＋＋2e－===H2↑ 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 解析： 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 课时梯级训练(7) 谢谢观看！ $$