云南省曲靖市高中化學 第四章 電化學基礎 4.4 金屬的電化學腐蝕與防護學案新人教版選修4.doc

《云南省曲靖市高中化學 第四章 電化學基礎 4.4 金屬的電化學腐蝕與防護學案新人教版選修4.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《云南省曲靖市高中化學 第四章 電化學基礎 4.4 金屬的電化學腐蝕與防護學案新人教版選修4.doc（8頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

第四節(jié) 金屬的電化學腐蝕與防護 一、預習目標 預習“金屬的電化學腐蝕與防護” 的基礎知識。 二、預習內容 (一)金屬的電化學腐蝕 1、金屬的腐蝕是金屬與周圍的氣體或者液體物質 發(fā)生 而引起損耗的現(xiàn)象。 一般可分為 腐蝕和 腐蝕。 化學腐蝕：金屬與接觸到的干燥氣體（如 、 、 等）或非電解質液體 （如 ）等直接發(fā)生化學反應而引起的腐蝕。 如：鋼管被原油中的 腐蝕，溫度越高，化學腐蝕越 。 電化學腐蝕：不純的金屬跟電解質溶液接觸時。會發(fā)生 反應， 的金屬失去電子而被 。如 在潮濕的空氣中生銹。 兩種腐蝕往往 發(fā)生，但 腐蝕更普遍，速度更快，危害更嚴重。 2、 化學腐蝕與電化學腐蝕的共同點和不同點： 電化腐蝕 化學腐蝕 條件 不純金屬或合金與 接觸 與 直接接觸 有無電流產生 本質 較活潑的金屬被氧化 金屬被氧化 3、電化學腐蝕 (以鋼鐵為例) （1）析氫腐蝕 (酸性較強的溶液) 負極: 正極: 總方程式： （2） 吸氧腐蝕 (中性或弱酸性溶液) 負極: 正極: 總方程式： 離子方程式：Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2 Fe(OH)2繼續(xù)與空氣中的氧氣作用： 鐵銹的主要成分是 ， 阻止鋼鐵繼續(xù)腐蝕。（能、不能） 3、 影響金屬腐蝕快慢的因素 本性：（1）金屬的活動性：金屬越 ，越容易被腐蝕 （2）純度：不純的金屬比純金屬跟 腐蝕，如純鐵比鋼 腐蝕。（難、易） 電化學腐蝕：兩電極活動性差別越大，氧化還原反應速率越 ，活潑金屬被腐蝕得越快。 （3）氧化膜：如果金屬被氧化形成致密的氧化膜，那么會保護內層金屬，如 、 如果金屬被氧化形成疏松的氧化膜，那么不會保護內層金屬，如 外因： 介質：環(huán)境（腐蝕性氣體，電解質溶液） (二)金屬的防護 1、覆蓋保護膜（涂 ， ， 等） 2、改變金屬的內部結構（鋼→ ，在鋼中加入鎳和鉻） 3、電化學保護 犧牲陽極陰極保護法（較活潑金屬作 極，鋼鐵作 極被保護） 外加電流陰極保護法（外加電流，使鋼鐵被迫成為 極受保護） 練習:如圖所示,試管中的鐵釘如果在酸性溶液或在食鹽溶液中的腐蝕的現(xiàn) 象有何不同? 課內探究學案 一、學習目標 1、解釋金屬發(fā)生電化學腐蝕的原因，認識金屬腐蝕的危害，知道防護金屬腐蝕的方法，并能從實驗探究中獲得體會。 2、通過學習增強保護環(huán)境的意識，節(jié)約意識。 學習重難點：吸氧腐蝕、析氫腐蝕的原理 二、學習過程 閱讀下列資料，體會金屬的腐蝕的危害 【資料】金屬腐蝕 l 我國作為世界上鋼鐵產量最多的國家（2005年全國生產鋼材37117.02萬噸） ，每年被腐蝕的鐵占到我國鋼鐵年產量的十分之一，因為金屬腐蝕而造成的損失占到國內生產總值的2%~4%；約合人民幣：3000億元（ 2005年我國國內生產總值將達15萬億元） 。 l 根據(jù)各國調查結果，一般說來，金屬腐蝕所造成的經濟損失大致為該國國民生產總值的4%左右。 l 另據(jù)國外統(tǒng)計，金屬腐蝕的年損失遠遠超過水災、火災、風災和地震（平均值）損失的總和，在這里還不包括由于腐蝕導致的停工、減產和爆炸等造成的間接損失。 l 金屬腐蝕的主要害處，不僅在于金屬本身的損失，更嚴重的是金屬制品結構損壞所造成的損失比金屬本身要大到無法估量。 l 腐蝕不僅造成經濟損失，也經常對安全構成威脅。 l 國內外都曾發(fā)生過許多災難性腐蝕事故，如飛機因某一零部件破裂而墜毀；橋梁因鋼梁產生裂縫而塌陷；油管因穿孔或裂縫而漏油，引起著火爆炸；化工廠中儲酸槽穿孔泄漏，造成重大環(huán)境污染；管道和設備跑、冒、滴、漏，破壞生產環(huán)境，有毒氣體如Cl2、H2S、HCN等的泄漏，更會危及工作人員和附近居民的生命安全。 l 面對這樣驚人的數(shù)據(jù)和金屬腐蝕危害事實，大家有沒有想過，鐵怎么會被腐蝕？怎樣防腐？ 【問題討論】 1、鋼鐵及其制品通常為含碳的鐵合金，它們在什么條件下易生銹？ 試設計實驗來證明你的結論。 2、鋼鐵及其制品通常為含碳的鐵合金，若在潮濕的環(huán)境里或濕度較大的環(huán)境里長期放置，常易生銹變紅，原因是什么？ 【實驗探究】 實驗操作：向鐵粉中加入少量的炭粉，混合均勻后，撒入內壁分別用氯化鈉和稀醋酸潤濕過的兩支試管分別標記為a、b中，按右圖1-28裝置好儀器。幾分鐘后，打開止水夾，觀察、比較導管中水柱（在水中滴加幾滴紅墨水）的變化和試管中的現(xiàn)象。 實驗現(xiàn)象： 思考：導管中的水柱變化說明什么問題？ 思考：向鐵粉中加入炭粉的作用是什么？ 請大家根據(jù)原電池原理，寫出電極反應式及電池反應方程式。 a裝置中： 負極： 正極： 電池反應： 結論：中性或酸性很弱或堿性條件下，易發(fā)生 腐蝕。 a裝置中進一步反應： b裝置中: 負極： 正極： 電池反應： 結論：當鋼鐵處于酸性氣氛中時，易發(fā)生 腐蝕； 析氫腐蝕和吸氧腐蝕都屬于 腐蝕。 【自學指導一】 結合課本P90-P91相關內容，回答下列問題，把答案寫在下面的知識總結中。 1、什么是金屬腐蝕？有哪些類別？ 2、化學腐蝕和哪些因素有關？ 3、什么是電化學腐蝕？有哪些類別？分別發(fā)生哪些電極反應？ 【知識總結】 一、金屬腐蝕 1、金屬腐蝕： 2、金屬腐蝕的本質： 3、金屬腐蝕的類型 4、化學腐蝕與電化腐蝕的比較: 化學腐蝕 電化腐蝕 條件 現(xiàn)象 本質 聯(lián)系 5、鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較 析氫腐蝕 吸氧腐蝕 條件 水膜呈 水膜呈 電極反應 負極（Fe極） 正極（C極） 總反應 聯(lián)系 【交流與討論】 鐵生銹除了必須有空氣及水的參與外，還受其他一些因素的影響。請解釋下列有關鐵生銹現(xiàn)象的原因。 1.相對于在內河行駛的輪船來說，海輪更容易被腐蝕。 2. 1910年遺留在南極的食品罐頭盒，其表面至今很少有鐵銹出現(xiàn)。 3.用于連接銅板的鐵螺絲容易生銹。 4.當化工廠派出的廢氣為酸性氣體時,工廠附近的鐵制品容易生銹。 【課堂練習1】 1、如圖, 水槽中試管內有一枚鐵釘，放置數(shù)天觀察： （1）若液面上升，則溶液呈 性，發(fā)生 腐蝕,電極反應式為：負極： ,正極： （2）若液面下降，則溶液呈 性，發(fā)生 腐蝕，電極反應式為：負極： ，正極： 。 【交流與討論】 請大家根據(jù)鐵生銹的原理，思考應采取什么措施防止鐵生銹？ 二、金屬的電化學保護 1、犧牲陽極的陰極保護法 原理：形成原電池反應時，讓被保護金屬做 極，不反應，起到保護作用；而活潑金屬反應受到腐蝕。 2.外加電流法 原理：將被保護金屬與另一附加電極作為電解池的兩個極，使被保護的金屬作為 極，在外加直流電的作用下使陰極得到保護。此法主要用于防止土壤、海水及水中金屬設備的腐蝕。 【小結】 金屬防護的幾種重要方法 ①在金屬表面覆蓋保護層。 ②改變金屬內部的組織結構，制成 。 ③電化學保護法，即將金屬作為原電池的 極或電解池的 極而受到保護。 【課堂練習2】 2、2000年5月，保利集團在香港拍賣會上花費3000多萬港幣購回在火燒圓明園時流失的國寶：銅鑄的牛首、猴首和虎首，普通銅器時間稍久容易出現(xiàn)銅綠，其主要成分是[Cu2(OH)2CO3]這三件1760年銅鑄的國寶在240 年后看上去仍然熠熠生輝不生銹，下列對起原因的分析，最可能的是（ ） A、它們的表面都電鍍上了一層耐腐蝕的黃金； B、環(huán)境污染日趨嚴重，它們表面的銅綠被酸雨溶解洗去； C、銅的金屬活動性比氫小，因此不宜被氧化； D、它們是含一定比例金、銀、錫、鋅的合金； 【自學指導二】 探究一：鍍鋅鐵皮和鍍錫鐵皮哪個更易被腐蝕？為什么？ 探究二、純鋅和粗鋅哪個更易和酸反應？如果向酸中再加入硫酸銅又會什么現(xiàn)象？ 【課堂練習3】 3.下列各情況，在其中Fe片腐蝕由快到慢的順序是 課后練習與提高 1、下列有關純鐵的描述正確的是（ ） A．熔點比生鐵的低 B．與相同濃度的鹽酸反應生成氫氣的速率比生鐵的快 C．在潮濕空氣中比生鐵容易被腐蝕 D．在冷的濃硫酸中可鈍化 2、下列敘述中正確的是（ ） ①鋅跟稀硫酸制取氫氣，加入少量硫酸銅溶液能加快反應速率 ②鍍層破壞后，白鐵（鍍鋅的鐵）比馬口鐵（鍍錫的鐵）更易腐蝕 ③鋼鐵表面常易銹蝕生成 Fe2O3 H2O A. 都正確 B. ①③ C. ① D. ②③ 3、下列事實不能用電化學原理解釋的是（ ） A.常溫條件下，在空氣中鋁不容易被腐蝕 B.鍍鋅鐵片比鍍錫鐵片更耐腐蝕 C.用鋅與硫酸制氫氣時，往硫酸中滴少量硫酸銅 D.遠洋海輪的尾部裝上一定數(shù)量的鋅板 4、X、Y、Z、M代表四種金屬，金屬X和Y用導線連接放入稀硫酸中時，X溶解，Z極上有氫氣放出；若電解Y2+離子和Z2+離子共存的溶液時，Y先析出；又知M2+離子的氧化性強于Y2+離子。則這四種金屬的活動性由強到弱的順序為（ ） A.X>Z>Y>M B.X>Y>Z>M C.M>Z>X>Y D.X>Z>M>Y 5、鋼鐵在銹蝕過程中，下列5種變化可能發(fā)生的是（ ） ①Fe由+2價轉化為+3價 ②O2被還原 ③產生H2 ④Fe(OH)3失水形成Fe2O3 H2O ⑤雜質碳被氧化除去 A. ①② B. ③④ C. ①②③④ D. ①②③④⑤ 6、如圖所示的裝置，在盛水的燒杯中，鐵圈和銀圈的連接處吊著一根絕緣的細絲，使之平衡。小心的向燒杯中央滴入CuSO4溶液。 （1）片刻后可看到懸吊的金屬圈 （填序號） A.鐵圈和銀圈左右搖擺不定 鐵圈 銀圈 B.保持平衡狀態(tài)不變 C.鐵圈向下傾斜 D.銀圈向下傾斜 （2）產生上述現(xiàn)象的原因是 。 參考答案：1、D2、B3、A4、A5、C 6、（1）D （2）鐵圈、銀圈和硫酸銅溶液形成原電池，在正極銀圈上有銅生成，質量增大，負極鐵圈有損耗，質量減少。