高中化學(xué) 第4章 電化學(xué)基礎(chǔ) 第4節(jié) 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)課件 新人教版選修4.ppt
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成才之路 化學(xué),路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索,人教版 選修④,電化學(xué)基礎(chǔ),第四章,第四節(jié) 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù),第四章,●新知導(dǎo)學(xué),氣體或液體,氧化還原,失去,氧化,接觸的介質(zhì),化學(xué),電化學(xué),干燥,非電解質(zhì),加快,不純,電解質(zhì),原電池,活潑,失去,電解質(zhì)溶液,原電池,鐵,碳,酸性,H2,Fe-2e-===Fe2+ 2H++2e-===H2↑ Fe+2H+===Fe2++H2↑,酸性很弱,中性、堿性,4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3,2Fe-4e-===2Fe2+ 2H2O+O2+4e-===4OH- 2Fe+O2+2H2O===2Fe(OH)2,抗腐蝕的合金——不銹鋼,噴油漆、涂油脂、搪瓷,原電池,正極,負(fù)極,電解池,陰,陽(yáng),直流,1.純鐵片放入稀硫酸中發(fā)生的是什么腐蝕? 提示:化學(xué)腐蝕。 2.鐵在自然界中發(fā)生的腐蝕主要是哪類(lèi)腐蝕? 提示:主要是電化學(xué)腐蝕,其中以吸氧腐蝕為主。,●自主探究,3.(1)自行車(chē)淋雨后為什么更容易生銹? (2)為了防銹,淋雨后的自行車(chē)應(yīng)怎樣處理? 提示:(1)雨水中溶解了大量的硫和氮的氧化物,其酸性較強(qiáng),金屬器件淋雨后更容易形成原電池而發(fā)生電化學(xué)腐蝕。 (2)先用自來(lái)水沖洗,再用干抹布擦干。最好的在磨損的地方涂少量潤(rùn)滑油。 4.電化學(xué)防護(hù)的實(shí)質(zhì)是什么? 提示:電化學(xué)防護(hù)的實(shí)質(zhì)是把被保護(hù)的金屬作原電池的正極或電解池的陰極,不參與電極反應(yīng),從而不被氧化。,1.化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕比較,金屬的化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕,●教材點(diǎn)撥,提示:只有在金屬活動(dòng)性順序中位于氫前面的金屬才可能發(fā)生析氫腐蝕,位于氫之后的金屬只能發(fā)生吸氧腐蝕。,2.鋼鐵生銹的過(guò)程和特點(diǎn) 鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕都是鐵原子失電子生成Fe2+。,提示:析氫腐蝕和吸氧腐蝕通常同時(shí)存在,但因?yàn)樗嵝暂^強(qiáng)的環(huán)境不多,所以吸氧腐蝕較為普遍。,(2015銀川高二檢測(cè))如圖裝置中,小試管內(nèi)為紅墨水,具支試管內(nèi)盛有pH=5的雨水和生鐵片。觀(guān)察到開(kāi)始時(shí)導(dǎo)管內(nèi)液面下降,一段時(shí)間后導(dǎo)管內(nèi)液面回升,略高于小試管液面。以下有關(guān)解釋合理的是( ),●典例透析,,A.生鐵片中的碳是原電池的陽(yáng)極,發(fā)生還原反應(yīng) B.雨水酸性較強(qiáng),生鐵片僅發(fā)生析氫腐蝕 C.紅墨水回升時(shí),碳極反應(yīng)式:O2+2H2O+4e-=== 4OH- D.具支試管中溶液pH逐漸減小,【解析】 生鐵與其中的碳及電解質(zhì)溶液構(gòu)成原電池,負(fù)極是鐵,鐵失去電子發(fā)生氧化反應(yīng),碳是正極,正極發(fā)生還原反應(yīng):開(kāi)始時(shí),因酸性較強(qiáng)發(fā)生析氫腐蝕,一段時(shí)間后導(dǎo)管內(nèi)液面回升且略高于小試管液面,說(shuō)明具支試管中氣體壓強(qiáng)減小,即此時(shí)發(fā)生吸氧腐蝕,反應(yīng)式是2H2O+O2+4e-===4OH-,故溶液的pH增大,A、B、D錯(cuò)誤;C正確。 【答案】 C,1.銅制品上的鋁質(zhì)鉚釘,在潮濕的空氣中易腐蝕的主要原因可描述為( ) A.形成原電池,鋁作負(fù)極 B.形成原電池,銅作負(fù)極 C.形成原電池時(shí),電流由鋁流向銅 D.鋁質(zhì)鉚釘發(fā)生了化學(xué)腐蝕,●變式訓(xùn)練,解析:電化學(xué)腐蝕與化學(xué)腐蝕的本質(zhì)區(qū)別在于是否發(fā)生原電池反應(yīng),金屬鋁發(fā)生的是電化學(xué)腐蝕,鋁比銅活潑,故金屬鋁是負(fù)極;電流的流動(dòng)方向與電子的流動(dòng)方向恰好相反,應(yīng)是由銅流向鋁。 答案:A,1.金屬腐蝕快慢的判斷方法 (1)在同一電解質(zhì)溶液中:電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕化學(xué)腐蝕有防護(hù)措施的腐蝕。 (2)同一種金屬在不同介質(zhì)中腐蝕由快到慢的順序?yàn)椋簭?qiáng)電解質(zhì)溶液弱電解質(zhì)溶液非電解質(zhì)溶液。,金屬腐蝕快慢的判斷以及金屬的防護(hù),●教材點(diǎn)撥,(3)有無(wú)保護(hù)措施的:無(wú)保護(hù)措施的金屬腐蝕有一定保護(hù)措施的金屬腐蝕犧牲陽(yáng)極的陰極金屬的腐蝕有外接電源的陰極金屬腐蝕。 (4)對(duì)同一種電解質(zhì)溶液來(lái)說(shuō),電解質(zhì)溶液濃度越大,腐蝕越快。 提示:對(duì)于活動(dòng)性不同的兩金屬,活動(dòng)性差別越大,氧化還原反應(yīng)的速率越快,活潑金屬腐蝕越快;純度越高的金屬,腐蝕速率越慢。,2.金屬腐蝕的防護(hù)方法 (1)改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)。 例如:把鉻、鎳等加入普通鋼里制成的不銹鋼,就大大地增加了鋼鐵對(duì)各種侵蝕的抵抗力。 (2)在金屬表面覆蓋保護(hù)層。 在金屬表面覆蓋致密的保護(hù)層,從而使金屬制品跟周?chē)镔|(zhì)隔離開(kāi)來(lái),這是一種普遍采用的防護(hù)方法。 以鋼鐵的防護(hù)為例,根據(jù)保護(hù)層成分的不同,可分為如下幾種:,①在鋼鐵表面涂礦物性油脂、油漆或覆蓋搪瓷、塑料等物質(zhì)。例如,船身、車(chē)廂、水桶等常涂油漆;汽車(chē)外殼常噴漆;槍炮、機(jī)器常涂礦物性油脂等。 ②用電鍍、熱鍍、噴鍍的方法,在鋼鐵表面鍍上一層不易被腐蝕的金屬,如鋅、錫、鉻、鎳等。例如,常用的白鐵皮就是在薄鋼板的表面熱鍍上一層鋅;自行車(chē)鋼圈就是用電鍍的方法鍍上一層既耐腐蝕又耐磨的鉻或鎳。 ③用化學(xué)方法使鋼鐵表面生成一層致密而穩(wěn)定的氧化膜。例如,工業(yè)上常借一些溶液的氧化作用,在機(jī)器零件、精密儀器、槍炮等鋼鐵制件的表面上形成一層致密的黑色的四氧化三鐵薄膜。,(3)電化學(xué)保護(hù)法。 ①犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法。 將還原性較強(qiáng)的金屬作為保護(hù)極與被保護(hù)金屬相連構(gòu)成原電池,還原性較強(qiáng)的金屬將作為負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)而被損耗,被保護(hù)金屬作為正極就可以避免被腐蝕。這種保護(hù)法犧牲了陽(yáng)極保護(hù)了陰極。 ②外加電流的陰極保護(hù)法。 將被保護(hù)金屬與外加直流電源的負(fù)極相連讓其成為陰極,而將外加直流電源的正極接到惰性電極上,讓其成為陽(yáng)極。,(2015天津高二檢測(cè))結(jié)合下圖判斷,下列敘述正確的是( ),●典例透析,,A.Ⅰ是驗(yàn)證犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法的實(shí)驗(yàn)裝置 B.Ⅰ和Ⅱ中負(fù)極反應(yīng)式均是Fe-2e-===Fe2+ C.Ⅰ和Ⅱ中正極反應(yīng)式均是O2+2H2O+4e-===4OH- D.Ⅰ和Ⅱ中分別加入少量K3Fe(CN)6溶液,均有藍(lán)色沉淀,【解析】 金屬的活潑性:ZnFeCu,故Ⅰ中鋅作負(fù)極,鐵作正極,電解質(zhì)溶液呈中性,鋅發(fā)生吸氧腐蝕,鐵被保護(hù),負(fù)極反應(yīng)式是Zn-2e-===Zn2+,屬于犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法,A正確;Ⅱ中鐵作負(fù)極,電解質(zhì)溶液呈酸性,鐵發(fā)生析氫腐蝕,負(fù)極反應(yīng)式為Fe-2e-===Fe2+,正極反應(yīng)式為2H++2e-===H2↑,因?yàn)棰裰需F被保護(hù),溶液中無(wú)Fe2+,故加入少量K3Fe(CN)6溶液,無(wú)藍(lán)色沉淀產(chǎn)生,B、C、D錯(cuò)誤。 【答案】 A,【點(diǎn)評(píng)】 判斷電化學(xué)保護(hù)法的類(lèi)型,應(yīng)分清其基本原理,看是利用電解原理的外加電流的陰極保護(hù)法還是應(yīng)用原電池原理的犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法,兩者不能混淆。,2.如圖,各燒杯中盛有海水,鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序?yàn)? ) A.②①③④ B.④③①② C.④②①③ D.③②④①,●變式訓(xùn)練,,解析:②③④實(shí)質(zhì)均為原電池裝置。③中Fe為正極被保護(hù);②④中Fe為負(fù)極,均被腐蝕,但相對(duì)來(lái)說(shuō),F(xiàn)e和Cu的金屬活動(dòng)性的差別比Fe和Sn的大,故Fe-Cu原電池中Fe被腐蝕得快;①中因鐵不純而發(fā)生微電池反應(yīng)。 答案:C,1.(2015河北邯鄲一模)以下現(xiàn)象與電化學(xué)腐蝕無(wú)關(guān)的是( ) A.鍍錫鐵器比鍍鋅鐵器表面破損時(shí)更易被腐蝕 B.純鐵不容易生銹 C.鑲有相鄰的銀牙和金牙容易引起頭痛 D.輸送氯氣的鋼管易被氯氣腐蝕,解析:A項(xiàng)中鍍錫鐵器表面破損時(shí)形成原電池,F(xiàn)e作負(fù)極,易被腐蝕;而鍍鋅鐵器表面破損時(shí)形成原電池,F(xiàn)e作正極,被保護(hù)。B項(xiàng)中純鐵不能形成原電池,所以不容易被腐蝕。C項(xiàng)中相鄰的銀牙和金牙容易形成原電池產(chǎn)生電流,使人頭痛惡心。D項(xiàng)中是鐵和Cl2直接發(fā)生反應(yīng),為化學(xué)腐蝕,與電化學(xué)腐蝕無(wú)關(guān)。 答案:D,2.下列表面上鍍有金屬保護(hù)層的鐵板,當(dāng)鍍層損壞使鐵板裸露后,在相同條件下最耐腐蝕的是( ) A.鍍鋅鐵板(白鐵) B.鍍錫鐵板(馬口鐵) C.鍍銀鐵板 D.鍍銅鐵板,答案:A,3.鋼鐵在潮濕的空氣中往往因電化學(xué)過(guò)程而被腐蝕。下列反應(yīng)式在鋼鐵的吸氧腐蝕過(guò)程中不存在的是( ) A.Fe-2e-===Fe2+ B.2H2O+O2+4e-===4OH- C.2Fe+2H2O+O2===2Fe(OH)2 D.Fe-3e-===Fe3+ 解析:鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時(shí),負(fù)極反應(yīng)式為Fe-2e-=== Fe2+,不會(huì)生成Fe3+,正極反應(yīng)式為2H2O+O2+4e-===4OH-,總反應(yīng)式為2Fe+2H2O+O2===2Fe(OH)2,故選D。 答案:D,4.(2015陜西西工大附中)如圖所示,將緊緊纏繞不同金屬的鐵釘放入培養(yǎng)皿中,再加入含有適量酚酞和NaCl的瓊脂熱溶液,冷卻后形成瓊膠(離子在瓊膠內(nèi)可以移動(dòng)),下列敘述正確的是( ),,A.a(chǎn)中鐵釘附近呈現(xiàn)紅色 B.b中鐵釘上發(fā)生還原反應(yīng) C.a(chǎn)中銅絲上發(fā)生氧化反應(yīng) D.b中鋁條附近有氣泡產(chǎn)生 解析:a中鐵比銅活潑,鐵作負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),銅作正極,發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)負(fù)極:2Fe-4e-===2Fe2+,正極:O2+2H2O+4e-===4OH-,因此A、C不正確。b中鋁比鐵活潑,鋁作負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),鐵作正極,發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)負(fù)極:4Al-12e-===4Al3+,正極:3O2+6H2O+12e-===12OH-,因此B正確,D不正確。 答案:B,5.(2015合肥高二調(diào)研)(1)用鋁質(zhì)飯盒盛放醋酸,一段時(shí)間后,飯盒被腐蝕,該種腐蝕屬__________,反應(yīng)的化學(xué)方程式表示為_(kāi)_________;若用鋁質(zhì)飯盒盛放食鹽(含水時(shí)),一段時(shí)間后,飯盒被腐蝕,這種腐蝕叫__________,反應(yīng)原理是(寫(xiě)電極反應(yīng)式和總的電極反應(yīng)方程式)_____________。 (2)分析下圖寫(xiě)出有關(guān)反應(yīng)式。,,①鐵棒上:___________________________________, ②碳棒上:____________________________________, ③溶液里:____________________________________。 答案:(1)化學(xué)腐蝕 2Al+6CH3COOH===2Al(CH3COO)3+3H2↑ 電化學(xué)腐蝕 負(fù)極:4Al-12e-===4Al3+ 正極:3O2+12e-+6H2O===12OH- 總反應(yīng):4Al+3O2+6H2O===4Al(OH)3,(2)①2Fe-4e-===2Fe2+ ②O2+2H2O+4e-===4OH- ③2Fe+O2+2H2O===2Fe(OH)2、 4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3,補(bǔ)牙劑與原電池 常用的補(bǔ)牙劑中有一種汞合金,它含有幾乎等質(zhì)量的汞、銀、錫、銅和鋅。這種補(bǔ)牙劑十分堅(jiān)固,耐腐蝕,不產(chǎn)生有毒物質(zhì)或可溶性物質(zhì)。但是,用了這種補(bǔ)牙劑的人可能會(huì)碰到一個(gè)麻煩,當(dāng)他們享用口香糖或糖果時(shí),如果補(bǔ)過(guò)的牙不小心咬到包裝用的鋁箔——?。√?! 據(jù)牙科醫(yī)生說(shuō),兩顆壞牙上的補(bǔ)牙劑接觸時(shí)也會(huì)產(chǎn)生疼痛。這是為什么呢?,補(bǔ)牙劑汞合金中含有組成大致為Ag2Hg3、Ag3Sn、SnxHg (x=7~9)的物質(zhì),它們可能發(fā)生電極反應(yīng),如: 3Hg2++4Ag+6e-===2Ag2Hg3 Sn2++3Ag+2e-===Ag3Sn 鋁比汞合金中任何一種金屬都活潑,可能發(fā)生的電極反應(yīng)為: Al===Al3++3e- 當(dāng)鋁與這種補(bǔ)牙劑接觸時(shí),唾液充當(dāng)電解液,鋁電極發(fā)生氧化反應(yīng)成為負(fù)極,補(bǔ)牙劑中的合金發(fā)生還原反應(yīng)成為正極,形成一個(gè)微電池。微電池產(chǎn)生的微電流刺激牙神經(jīng),就產(chǎn)生了疼痛感。,- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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