1.4 金属的腐蚀与防护（课件）-【学而思·PPT课件分层练习】2025-2026学年高二化学选择性必修第一册（鲁教版2019）

1.金属腐蚀的定义、本质 第4节 金属的腐蚀与防护 知识点 1 金属腐蚀及其分类 必备知识 清单破 第1章 化学反应与能量转化 第1讲　描述运动的基本概念 2.金属腐蚀的分类 化学腐蚀 电化学腐蚀 定义 金属与其他物质直接接触发生氧化还原反应而引起的腐蚀 不纯金属或合金发生原电池 反应,较活泼的金属失去电子 被氧化而引起的腐蚀 现象 金属被腐蚀,无电流产生 较活泼金属被腐蚀,有微弱电 流产生 本质 M-ne-  Mn+(电化学腐蚀是较活泼金属失电子被氧化) 联系 两者往往同时发生,电化学腐蚀更普遍 第1章 化学反应与能量转化 第1讲　描述运动的基本概念 1.原理 　　以铜板上铁铆钉的电化学腐蚀为例进行分析,负极材料是铁,正极材料是铜,空气中的CO2、 SO2或沿海地区空气中的NaCl等溶解到铜板表面凝结的水膜中形成电解质溶液,铜板和铁 铆钉与电解质溶液互相接触形成原电池。 知识点 2 金属电化学腐蚀的原理 第1章 化学反应与能量转化 第1讲　描述运动的基本概念 吸氧腐蚀 析氢腐蚀 条件 水膜呈弱酸性、中性或碱性 水膜呈较强酸性 正极反应 O2+2H2O+4e-  4OH- 2H++2e-  H2↑ 负极反应 Fe-2e-  Fe2+ 总反应 2Fe+O2+2H2O  2Fe(OH)2 Fe+2H+  Fe2++H2↑ 其他反应 4Fe(OH)2+O2+2H2O  4Fe(OH)3、2Fe(OH)3  Fe2O3·xH2O+(3-x)H2O 联系 吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍 2.分类 第1章 化学反应与能量转化 第1讲　描述运动的基本概念 1.在金属表面覆盖保护层 (1)涂油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等。 (2)镀耐腐蚀的金属或合金。 (3)用化学方法使金属表面钝化,形成一层致密的氧化膜。 2.改变金属的内部结构 　　在金属中添加其他元素形成耐腐蚀金属,如不锈钢等。 知识点 3 金属的防护 第1章 化学反应与能量转化 第1讲　描述运动的基本概念 牺牲阳极保护法 阴极电保护法 原理 原电池原理 电解原理 措施 形成原电池时,让被保护的金属作正极受到保护;而活泼的金属作负极 将被保护的金属与另一附加电极作为电解池的两个电极,使被保护的金属作阴极,用废铁等作辅助阳极,在外加直流电源的作用下使阴极的金属得到保护 应用 常用于保护船舶外壳等 主要用于防止土壤、海水及河水中的金属设备的腐蚀 3.电化学防护法 第1章 化学反应与能量转化 第1讲　描述运动的基本概念 知识点 4 电化学腐蚀原理的应用 第1章 化学反应与能量转化 第1讲　描述运动的基本概念 1.将纯铁、生铁分别同时放入稀硫酸中,发生的腐蚀一样。这种说法正确吗? (　    ) 纯铁与稀硫酸直接反应,发生化学腐蚀;将生铁放入稀硫酸中,生铁中含有碳,则会形 成原电池,铁为负极,发生电化学腐蚀。 2.为使某些铁制品保持亮洁美观的效果,经常在其表面镀上一层锡,当镀锡铁制品的镀层破损 时,镀层仍能对铁制品起保护作用。这种说法正确吗? (　    ) 因为铁比锡活泼,镀层破损后形成原电池,铁作负极被腐蚀。 3.若在轮船外壳上附着一些铜块,可以减缓轮船外壳的腐蚀。这种说法正确吗? (　    ) 若在轮船外壳上附着一些铜块,铜作正极,轮船外壳作负极,会加快轮船外壳的腐蚀。 4.干燥环境下,所有金属都不能被腐蚀,这种说法正确吗? (　    ) 干燥环境下,金属可发生化学腐蚀。 知识辨析 判断正误，正确的画“ √” ，错误的画“ ✕” 。 提示 ✕ 提示 ✕ 提示 ✕ 提示 ✕ 第1章 化学反应与能量转化 第1讲　描述运动的基本概念 1.对同一电解质溶液来说,金属腐蚀速率的快慢:电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐 蚀>化学腐蚀>应用原电池原理有保护措施的腐蚀>应用电解原理有保护措施的腐蚀。 2.电解质溶液相同,活泼性不同的两金属,活泼性差别越大,较活泼金属的腐蚀速率越快。 3.对同一金属来说,在不同介质中腐蚀速率的快慢:强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电 解质溶液中。 4.对同一种电解质溶液来说,电解质溶液浓度越大,金属腐蚀速率越快(钝化除外)。 关键能力 定点破 定点 金属腐蚀快慢的规律 第1章 化学反应与能量转化 第1讲　描述运动的基本概念 典例　如图所示各装置中都盛有0.1 mol/L的NaCl溶液,放置一段时间后,装置中锌片的腐蚀 速率由快到慢的顺序是　　　　　　　　　　    。 第1章 化学反应与能量转化 第1讲　描述运动的基本概念 思路点拨：金属腐蚀速率由快到慢的顺序是电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀> 化学腐蚀>应用原电池原理有保护措施的腐蚀>应用电解原理有保护措施的腐蚀。 解析：根据题图可知,①⑤装置为原电池,锌均为负极,由于锡比铜活泼,①中两电极活泼性差 别比⑤大,加快锌的腐蚀,腐蚀速率①比⑤快;②装置为电解池,锌为阳极,腐蚀速率最快;③装 置为电解池,锌为阴极,腐蚀速率最慢;④中Zn发生化学腐蚀;故锌片的腐蚀速率由快到慢的顺 序是②>①>⑤>④>③。 答案： ②>①>⑤>④>③ 第1章 化学反应与能量转化 第1讲　描述运动的基本概念 　　一种水性电解液Zn-MnO2离子选择双隔膜电池如图所示[KOH溶液中,Zn2+以Zn(OH 存 在]。(情境选自2022年全国甲卷10题) 学科素养 情境破 素养 证据推理与模型认知——探究“隔膜”在电化学装置中的应用 第1章 化学反应与能量转化 第1讲　描述运动的基本概念 问题1 请根据图示装置,写出负极反应式和正极反应式。能否写出总反应式?    根据图示装置可知,Ⅲ区Zn电极为电池的负极,Ⅰ区MnO2电极为正极。负极Zn失电子 被氧化生成Zn(OH ,负极反应为Zn-2e-+4OH-  Zn(OH ;正极MnO2在酸性条件下被还原 为Mn2+,正极反应为MnO2+2e-+4H+  Mn2++2H2O。结合正极反应和负极反应可写出电池总 反应为Zn+4OH-+MnO2+4H+  Zn(OH +Mn2++2H2O。 第1章 化学反应与能量转化 第1讲　描述运动的基本概念 问题2 电池工作时,两个离子选择隔膜的类型是什么?     结合正、负极反应可知,Ⅰ区正电荷减少,Ⅲ区负电荷减少,则Ⅲ区K+通过右侧隔膜向 Ⅱ区移动,Ⅰ区S 通过左侧隔膜向Ⅱ区移动,则左侧隔膜为阴离子交换膜,右侧隔膜为阳离 子交换膜。 第1章 化学反应与能量转化 第1讲　描述运动的基本概念 阳离子交换膜 对阳离子有选择性透过作用的膜,简称阳膜 质子交换膜 一般指对H+有选择性透过作用的膜 阴离子交换膜 对阴离子有选择性透过作用的膜,简称阴膜 “两性离子”交换膜 同时含有阳离子交换基团和阴离子交换基团的离子交换膜,对某些离子有较高的选择性,主要用于离子分离和回收溶液中的微量金属 双极性膜 一面是阴离子交换膜,另一面是阳离子交换膜,中间有一层很薄的相界面,在直流电作用下,相界面中的H2O解离成H+和OH-并分别透过阳膜和阴膜,作为H+和OH-的供应源,简称双极膜 “隔膜”在电化学装置中的应用 1.几种常见的“隔膜” 讲解分析 第1章 化学反应与能量转化 第1讲　描述运动的基本概念 2.含“隔膜”的多室电解池模型 　　多室电解池是利用离子交换膜的选择透过性(只允许带某种电荷的离子通过)将电解池 分为两室、三室、四室等,以达到浓缩、净化、提纯及电化学合成的目的。 (1)“双膜三室”电解池 　　在电解装置中,利用两个离子交换膜隔开三个盛有电解质溶液的“室”。如图所示, “双膜”为离子交换膜a和离子交换膜b,“三室”为Ⅰ室、Ⅱ室和Ⅲ室。 第1章 化学反应与能量转化 第1讲　描述运动的基本概念 　　根据电解的目的不同,离子交换膜a和离子交换膜b可以均是阳离子交换膜,也可以均是 阴离子交换膜,还可以一个是阳离子交换膜,一个是阴离子交换膜。 (2)“三膜四室”电解池 　　在电解装置中,利用三个离子交换膜隔开四个盛有电解质溶液的“室”。以四室电渗析 法制备H3PO2为例,其工作原理如图所示。 第1章 化学反应与能量转化 第1讲　描述运动的基本概念 　　阳极反应为2H2O-4e-  O2↑+4H+,产生的H+通过阳离子交换膜进入产品室;原料室中 的H2P 通过阴离子交换膜进入产品室,与H+结合生成弱电解质H3PO2;阴极反应为4H2O+4e-   2H2↑+4OH-,原料室中的Na+通过阳离子交换膜进入阴极室。 第1章 化学反应与能量转化 第1讲　描述运动的基本概念 例题 Co是磁性合金的重要材料。工业上可用如下装置制取单质Co并获得副产品盐酸(A、 B膜均为离子交换膜)。 典例呈现 第1章 化学反应与能量转化 第1讲　描述运动的基本概念 下列说法正确的是 (　    ) A.若阴极析出5.9 g Co,则加入0.1 mol Co(OH)2可将溶液恢复至原状态 B.A膜为阴离子交换膜,B膜为阳离子交换膜 C.若产品室Δn(HCl)=0.2 mol,则两电极室溶液的质量变化差为|Δm阴极室溶液|-|Δm阳极室溶液|=11.2 g D.电解结束后,阳极室溶液的pH增大 C 第1章 化学反应与能量转化 第1讲　描述运动的基本概念 素养解读： 本题以电解制备Co和副产品盐酸为情境素材,考查对电解原理的理解及“隔 膜”在电化学装置中的应用,体现了证据推理与模型认知的化学学科核心素养。 信息提取： 与电源正极相连的石墨电极为阳极,阳极上水放电:2H2O-4e-  4H++O2↑,H+通 过A膜进入产品室;阴极上Co2+放电:Co2++2e-  Co,溶液中Cl-通过B膜进入产品室。 解题思路： 电解总反应为2Co2++2H2O  4H++2Co+O2↑,电解过程中溶液中H元素质量不 变,故复原时不能加入Co(OH)2,A错误;石墨电极为阳极,阳极室中H+通过A膜进入产品室,则A 膜为阳离子交换膜,阴极室中Cl-通过B膜进入产品室,则B膜为阴离子交换膜,B错误;若产品室 Δn(HCl)=0.2 mol,则阳极消耗0.1 mol H2O,阳极室溶液质量减少0.1 mol×18 g/mol=1.8 g,阴极 消耗0.1 mol CoCl2,阴极室溶液质量减少0.1 mol×130 g/mol=13 g,故两电极室溶液的质量变化 差为|Δm阴极室溶液|-|Δm阳极室溶液|=13 g-1.8 g=11.2 g,C正确;电解结束后,阳极室中溶剂水减少,硫酸浓 度增大,溶液的pH减小,D错误。 第1章 化学反应与能量转化 第1讲　描述运动的基本概念 思维升华 　　电化学知识是高考必考点,题目素材常与生产、生活相联系,所涉及的电化学装置往往 含有“隔膜”。 　　在原电池中应用“隔膜”,一般可起到平衡电荷的作用,还能防止电解质溶液中的部分 离子与电极直接反应。在电解池中使用“隔膜”的主要目的是限制某些离子(或分子)的定 向移动,避免电解质溶液中的离子(或分子)与电极产物反应,提高产品纯度或防止发生危险 等。 第1章 化学反应与能量转化 第1讲　描述运动的基本概念 $$