1.4 金属的腐蚀与防护 课件 2024-2025学年高二上学期化学鲁科版（2019）选择性必修1

《金属的腐蚀与防护》 复习课 基础知识过关 返回导航 返回导航 基础知识过关 返回导航 返回导航 Fe + 2H+ =Fe2+ + H2↑ 总反应： 2H++ 2e- =H2 ↑ 正极： 负极： Fe - 2e- = Fe2+ C正极材料 Fe负极材料 负极反应物 离子导体酸性较强水膜或电解质溶液 H+正极反应物 钢铁析氢腐蚀 基础知识过关 返回导航 返回导航 离子导体 负极材料 负极反应物 正极材料 正极反应物 2Fe - 4e- = 2Fe2+ 负极： O2 + 2H2O + 4e-= 4OH- 正极： 2Fe+ O2+2H2O =2Fe(OH)2 总反应： 4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O = 4 Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3·nH2O+(3-n) H2O 钢铁吸氧腐蚀 进一步反应： 铁锈的主要成分 基础知识过关 返回导航 返回导航 金属的电化学防护法 1.牺牲阳极保护法 将活泼性较强的金属与被保护金属相连构成原电池，活泼性较强的金属做负极反应物而损耗，被保护金属做正极材料避免被腐蚀。牺牲阳极金属，保护阴极金属的防护方法。 基础知识过关 返回导航 返回导航 金属的电化学防护法 2.阴极电保护法 将被保护金属与外加直流电源的负极相连，使其成为阴极，而将外加直流电源的正极接到废铁上，使废铁成为阳极，防止阴极金属被腐蚀。 基础知识过关 返回导航 返回导航 基础知识过关 返回导航 返回导航 基础知识过关 返回导航 返回导航 自查自纠 返回导航 返回导航 自查自纠 返回导航 返回导航 典型例题 返回导航 返回导航 返回导航 返回导航 变式训练 返回导航 返回导航 √ 变式训练 返回导航 返回导航 返回导航 返回导航 √ 典型例题 返回导航 返回导航 返回导航 返回导航 变式训练 返回导航 返回导航 返回导航 返回导航 典型例题 返回导航 返回导航 √ 典型例题 返回导航 返回导航 返回导航 返回导航 变式训练 返回导航 返回导航 √ 变式训练 返回导航 返回导航 返回导航 返回导航 典型例题 返回导航 返回导航 √ 典型例题 返回导航 返回导航 返回导航 返回导航 变式训练 返回导航 返回导航 √ 变式训练 返回导航 返回导航 返回导航 返回导航 变式训练 返回导航 返回导航 变式训练 返回导航 返回导航 返回导航 返回导航 [必备知识] 1．金属腐蚀的本质 金属原子 失去电子 变为 金属阳离子 ，金属发生 氧化 反应。 2．化学腐蚀与电化学腐蚀 类型 化学腐蚀 电化学腐蚀 反应物 金属、干燥的气体或非电解质 不纯金属、电解质溶液 反应类型 直接发生化学反应 原电池反应 有无电流产生 无 有 实质 金属原子失电子被氧化 3.电化学腐蚀的分类(钢铁腐蚀) 类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 水膜性质 酸性 弱酸性、中性或碱性 负极反应 Fe－2e－===Fe2＋ 正极反应 2H＋＋2e－===H2↑ 2H2O＋O2＋4e－===4OH－ 总反应 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 联系 吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍 4.金属的防护 (1)牺牲阳极的阴极保护法利用 原电池 原理。 (2)外加电流的阴极保护法利用 电解池 原理。 (3)改变金属内部结构→如制成不锈钢。 (4)加保护层→如电镀、喷漆、覆膜等。 [诊断辨析]　正确的打“√”，错误的打“×”。 1．纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样(　　) 2．Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物(　　) 3．钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe3＋(　　) 4．在金属表面覆盖保护层，若保护层破损后，就完全失去了对金属的保护作用(　　) 5．若在海轮外壳上附着一些铜块，则可以减缓海轮外壳的腐蚀(　　) 6．铁表面镀锌可增强其抗腐蚀性(　　) [答案]　1.×　2.×　3.×　4.×　5.×　6.√ [专项讲练] 题点一　析氢腐蚀和吸氧腐蚀的判断 1.实验探究(如图所示) (1)若棉团浸有NH4Cl溶液，铁钉发生________腐蚀，正极反应式为____________，右试管中现象是________。 (2)若棉团浸有NaCl溶液，铁钉发生________腐蚀，正极反应式为__________，右试管中现象是____________。 [答案]　(1)析氢　2H＋＋2e－===H2↑　有气泡冒出 (2)吸氧　O2＋4e－＋2H2O===4OH－　导管内液面上升 2．下列与金属腐蚀有关的说法正确的是(　　) A．图1中，铁钉易被腐蚀 B．图2中，滴加少量K3[Fe(CN)6]溶液，没有蓝色沉淀出现 C．图3中，燃气灶的中心部位容易生锈，主要是由于高温下铁发生化学腐蚀 D．图4中，用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁输水管的腐蚀，镁块相当于原电池的正极 C　[浓硫酸从环境中吸收水分，使铁钉周围的空气比较干燥，因此铁钉不易腐蚀，A项错误；Fe、Cu与酸化的3%NaCl溶液构成原电池，Fe作负极，发生失去电子的氧化反应，有Fe2＋生成，因此滴加少量K3[Fe(CN)6]溶液，有蓝色沉淀出现，B项错误；燃气灶的中心部位容易生锈，主要是由于高温下铁发生化学腐蚀，C项正确；用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁输水管的腐蚀，镁块相当于原电池的负极，D项错误。] 题点二　金属腐蚀快慢比较 3．相同材质的铁在下列情形下最不易被腐蚀的是(　　) C　[A、D均可由Fe、Cu构成原电池而加速铁的腐蚀；在B中，食盐水提供电解质溶液环境，炒锅和铁铲都是铁碳合金，符合原电池形成的条件，铁是活泼金属作负极，碳作正极，Fe易被腐蚀；C中铜镀层把铁完全覆盖，构不成原电池而不被腐蚀。] 题点三　金属腐蚀的防护方法 4.利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。为减缓铁的腐蚀 (1)若开关K置于N处，则X应为__________，该电化学防护法为__________。 (2)若开关K置于M处，则X应为__________，该电化学防护法称为__________。 [答案]　(1)碳棒或Pt等惰性电极　外加电流保护法　(2)比铁活泼的金属Zn等　牺牲阳极保护法 (1)判断析氢腐蚀与吸氧腐蚀的依据：正确判断“介质”溶液的酸碱性是分析析氢腐蚀和吸氧腐蚀的关键。潮湿的空气、中性溶液发生吸氧腐蚀；NH4Cl溶液、稀H2SO4等酸性溶液发生析氢腐蚀。 (2)对同一电解质溶液来说，腐蚀速率的快慢：电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防腐措施的腐蚀。 (3)外加电流保护法保护效果大于牺牲阳极保护法。 1．(2023·浙江6月卷13)氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗，下列说法不正确的是(　　) A．电极A接电源正极，发生氧化反应 B．电极B的电极反应式为：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ C．应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的NaOH溶液 D. 改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗 B　[A.电极A是氯离子变为氯气，化合价升高，失去电子，是电解池阳极，因此电极A接电源正极，发生氧化反应，故A正确；B.电极B为阴极，通入氧气，氧气得到电子，其电极反应式为：2H2O＋4e－＋O2===4OH－，故B错误；C.右室生成氢氧根，应选用阳离子交换膜，左边的钠离子进入到右边，在右室获得浓度较高的NaOH溶液，故C正确；D.改进设计中增大了氧气的量，提高了电极B处的氧化性，通过反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗，故D正确。] 2．(2023·广东卷，13)利用活性石墨电极电解饱和食盐水，进行如图所示实验。闭合K1，一段时间后 A．U型管两侧均有气泡冒出，分别是Cl2和O2 B．a处布条褪色，说明Cl2具有漂白性 C．b处出现蓝色，说明还原性：Cl－>I－ D．断开K1，立刻闭合K2，电流表发生偏转 D　[闭合K1，形成电解池，电解饱和食盐水，左侧为阳极，阳极氯离子失去电子生成氯气，电极反应为2Cl－—2e－===Cl2↑，右侧为阴极，阴极电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，总反应为2NaCl＋2H2O eq \o(=====,\s\up17(电解)) 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，据此解答。A.根据分析，U型管两侧均有气泡冒出，分别是Cl2和H2，A错误；B.左侧生成氯气，氯气遇到水生成HClO，具有漂白性，则a处布条褪色，说明HClO具有漂白性，B错误；C.b处出现蓝色，发生Cl2＋2KI===I2＋2KCl，说明还原性：I－>Cl－，C错误；D.断开K1，立刻闭合K2，此时构成氢氯燃料电池，形成电流，电流表发生偏转，D正确。] 3．(2023·辽宁卷，7)某无隔膜流动海水电解法制H2的装置如下图所示，其中高选择性催化剂PRT可抑制O2产生。下列说法正确的是(　　) A．b端电势高于a端电势 B．理论上转移2 mol e－生成4 g H2 C．电解后海水pH下降 D．阳极发生：Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋ D　[由图可知，左侧电极产生氧气和HClO，则左侧电极为阳极，电极a为正极，右侧电极为阴极，b电极为负极，该装置阳级上发生：Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋(主)，2H2O－4e－===O2↑＋4H＋(次)，阴极上：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－(主)， HClO＋2e－===Cl－＋OH－(次)，电解总反应为Cl－＋H2O===ClO－＋H2↑，以此解题。A.由分析可知，a为正极，b电极为负极，则a端电势高于b端电势，A错误；B.右侧电极上的电极方程式为：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－和HClO＋2e－===Cl－＋OH－(次)，则理论上转移2 mol e－生成H2少于2 g，B错误；C.由图可知，该装置的总反应为Cl－＋H2O===ClO－＋H2↑，随着电解的进行，海水中含有NaClO，ClO－水解呈碱性，海水pH上升，C错误；D.由图可知，阳极上的电极反应为：Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋，D正确。] 4．(2023·北京卷，5)回收利用工业废气中的CO2和SO2，实验原理示意图如下。 下列说法不正确的是(　　) A．废气中SO2排放到大气中会形成酸雨 B．装置a中溶液显碱性的原因是HCO eq \o\al(\s\up1(－),\s\do1(3)) 的水解程度大于HCO eq \o\al(\s\up1(－),\s\do1(3)) 的电离程度 C．装置a中溶液的作用是吸收废气中的CO2和SO2 D．装置b中的总反应为SO eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)) ＋CO2＋H2O eq \o(=====,\s\up17(电解)) HCOOH＋SO eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)) C　[A.SO2是酸性氧化物，废气中SO2排放到空气中会形成硫酸型酸雨，故A正确；B.装置a中溶液的溶质为NaHCO3，溶液显碱性，说明HCO eq \o\al(\s\up1(－),\s\do1(3)) 的水解程度大于电离程度，故B正确；C.装置a中NaHCO3溶液的作用是吸收SO2气体，CO2与NaHCO3溶液不反应，不能吸收CO2，故C错误；D.由电解池阴极和阳极反应式可知，装置b中总反应为SO eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)) ＋CO2＋H2O eq \o(=====,\s\up17(电解)) HCOOH＋SO eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)) ，故D正确。] 5．(2023·北京卷)近年研究发现，电催化CO2和含氮物质(NO eq \o\al(\s\up1(－),\s\do1(3)) 等)在常温常压下合成尿素，有助于实现碳中和及解决含氮废水污染问题。向一定浓度的KNO3溶液通CO2至饱和，在电极上反应生成CO(NH2)2，电解原理如图所示。 ①电极b是电解池的__________极。 ②电解过程中生成尿素的电极反应式是______________。 [解析]　①电极b上发生H2O失电子生成O2的氧化反应，是电解池的阳极。②a极硝酸根离子得电子转化为尿素，再结合酸性环境可分析出电极反应式为2NO eq \o\al(\s\up1(－),\s\do1(3)) ＋16e－＋CO2＋18H＋===CO(NH2)2＋7H2O。答案为阳极；2NO eq \o\al(\s\up1(－),\s\do1(3)) ＋16e－＋CO2＋18H＋===CO(NH2)2＋7H2O。 [答案]　①阳　②2NO eq \o\al(\s\up1(－),\s\do1(3)) ＋16e－＋CO2＋18H＋===CO(NH2)2＋7H2O $$