2020化学新素养同步鲁教选修4（课件+讲义+素养练）：第1章第3节　化学能转化为电能-电池 第3课时.ppt

1、1 完成课前学习 探究核心任务 第第3课时课时 金属的腐蚀与防护金属的腐蚀与防护 学业要求学业要求 素养对接素养对接 1.了解电化学腐蚀的本质了解电化学腐蚀的本质。 2.能利用电化学原理解释金属腐蚀能利用电化学原理解释金属腐蚀 现象并能设计防腐措施现象并能设计防腐措施。 1.微观探析：探究金属腐蚀的实质微观探析：探究金属腐蚀的实质。 2.创新意识：能设计防止金属腐蚀的措施创新意识：能设计防止金属腐蚀的措施。 2 完成课前学习 探究核心任务 知知 识识 梳梳 理理 知识点一知识点一、金属的腐蚀金属的腐蚀 1.定义：金属表面与周围的物质发生定义：金属表面与周围的物质发生_或因或因_而遭到破坏的而遭

2、到破坏的 过程过程。 2.实质：金属实质：金属_电子发生电子发生_反应反应。 3.分类：分类： (1)_腐蚀：指金属与接触到的物质直接发生化学反应腐蚀：指金属与接触到的物质直接发生化学反应，腐蚀过程中无电流腐蚀过程中无电流 产生产生。 (2)_腐蚀：涉及电化学原理腐蚀：涉及电化学原理，腐蚀过程中有微电流产生腐蚀过程中有微电流产生。 化学反应化学反应 电化学作用电化学作用 失去失去 氧化氧化 化学化学 电化学电化学 3 完成课前学习 探究核心任务 知识点二知识点二、金属电化学腐蚀的原理金属电化学腐蚀的原理 (1)吸氧腐蚀：在水膜酸性吸氧腐蚀：在水膜酸性_时时，正极上正极上O2被还原被还原。 (2

3、)析氢腐蚀：在水膜酸性析氢腐蚀：在水膜酸性_时时，正极上正极上H 被还原 被还原。 1.定义：当两种金属相接触且又同时暴露在定义：当两种金属相接触且又同时暴露在_里或与里或与_接触时接触时 ，由于形成由于形成_而发生腐蚀而发生腐蚀，这种腐蚀就是电化学腐蚀这种腐蚀就是电化学腐蚀。 2.实质：被腐蚀的金属作原电池的实质：被腐蚀的金属作原电池的_极而失电子被氧化极而失电子被氧化。 3.分类：分类： 潮湿空气潮湿空气 电解质溶液电解质溶液 原电池原电池 负负 很弱或呈中性或碱性很弱或呈中性或碱性 较强较强 4 完成课前学习 探究核心任务 知识点三知识点三、金属的防护金属的防护 1.改变金属内部结构改变

4、金属内部结构，如制成如制成_等等。 2.加加_，如在金属表面喷油漆如在金属表面喷油漆、涂油脂涂油脂、电镀等电镀等。 3.电化学防护电化学防护，电化学保护分为电化学保护分为_保护法和保护法和_电保护法电保护法 。 合金合金 防护层防护层 牺牲阳极牺牲阳极 外加电流阴极外加电流阴极 5 完成课前学习 探究核心任务 1.判断正误判断正误，正确的打正确的打“”“”，错误的打错误的打“” (1)钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀时钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀时，负极反应式均是负极反应式均是Fe3e =Fe3( ) (2)钢铁在潮湿的空气中发生电化学腐蚀时钢铁在潮湿的空气中发生电化学腐蚀时，正极发生的主要反应是正极

5、发生的主要反应是O22H2O 4e =4OH( ) (3)吸氧腐蚀时正极放出吸氧腐蚀时正极放出O2，析氢腐蚀时正极放出析氢腐蚀时正极放出H2( ) (4)纯铁在稀硫酸中发生析氢腐蚀纯铁在稀硫酸中发生析氢腐蚀( ) (5)现实生活中电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍现实生活中电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍( ) (6)金属作为原电池的负极或电解池的阴极时均被保护金属作为原电池的负极或电解池的阴极时均被保护( ) 自自 我我 检检 测测 6 完成课前学习 探究核心任务 2.相同材料的铁在图中的四种情况下最不易被腐蚀的是相同材料的铁在图中的四种情况下最不易被腐蚀的是( ) 7 完成课前学习 探究核心任务 解析解

6、析 在在A中中，食醋提供电解质溶液环境食醋提供电解质溶液环境，铁勺和铜盆是相互接触的两个金属极铁勺和铜盆是相互接触的两个金属极 ，形成原电池形成原电池，铁是活泼金属作负极；在铁是活泼金属作负极；在B中中，食盐水提供电解质溶液环境食盐水提供电解质溶液环境，炒炒 锅和铁铲都是铁碳合金锅和铁铲都是铁碳合金，符合原电池形成的条件符合原电池形成的条件，铁是活泼金属作负极铁是活泼金属作负极，碳作正碳作正 极；在极；在C中中，铜镀层将铁球覆盖使铁被保护铜镀层将铁球覆盖使铁被保护，所以铁不易被腐蚀；在所以铁不易被腐蚀；在D中中，酸雨酸雨 提供电解质溶液提供电解质溶液，易形成原电池发生电化学腐蚀易形成原电池发生

7、电化学腐蚀。 答案答案 C 8 完成课前学习 探究核心任务 3.如图所示水槽中试管内有一枚铁钉如图所示水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：放置数天观察： (1)铁钉在逐渐生锈铁钉在逐渐生锈，则铁钉的腐蚀属于则铁钉的腐蚀属于_腐蚀腐蚀。 (2)若试管内液面上升若试管内液面上升，则原溶液呈则原溶液呈_性性，发生发生_腐蚀腐蚀，电极反应式电极反应式 ：负极：负极： _，正极：正极：_ 。 (3)若试管内液面下降若试管内液面下降，则原溶液呈则原溶液呈_性性，发生发生_腐蚀腐蚀。电极反应式电极反应式 ：负极：负极_，正极：正极：_ 。 9 完成课前学习 探究核心任务 解析解析 根据原电池的构成条件：有

8、两种不同的材料根据原电池的构成条件：有两种不同的材料(Fe为负极为负极，碳为正极碳为正极)，有电有电 解质溶液解质溶液，形成闭合回路形成闭合回路，可知铁钉的腐蚀属于电化学腐蚀可知铁钉的腐蚀属于电化学腐蚀。试管内液面上升试管内液面上升， 说明试管内压强减小说明试管内压强减小，试管内气体被吸收所致试管内气体被吸收所致，是铁钉吸氧腐蚀的结果；试管内是铁钉吸氧腐蚀的结果；试管内 液面下降液面下降，说明试管内气体压强变大说明试管内气体压强变大，试管内产生了新气体所致试管内产生了新气体所致，是铁钉的析氢是铁钉的析氢 腐蚀的结果腐蚀的结果。 答案答案 (1)电化学电化学 (2)弱酸或中或碱弱酸或中或碱 吸氧

9、吸氧 2Fe4e =2Fe2 O2 2H2O4e =4OH (3)较强的酸较强的酸 析氢析氢 Fe2e =Fe2 2H 2e =H2 10 完成课前学习 探究核心任务 学习任务一学习任务一、金属的腐蚀金属的腐蚀 【交流思考交流思考】 据估计据估计，每年全世界被腐蚀损耗的钢铁材料每年全世界被腐蚀损耗的钢铁材料，约占全年钢产量的十分之一约占全年钢产量的十分之一。那么那么， 金属的腐蚀都有哪些类型金属的腐蚀都有哪些类型？金属的化学腐蚀和电化学腐蚀的区别金属的化学腐蚀和电化学腐蚀的区别？ 提示提示 金属的腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀；区别是腐蚀过程中有没有电流金属的腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀；区

10、别是腐蚀过程中有没有电流 产生产生。 11 完成课前学习 探究核心任务 【名师点拨名师点拨】 一一、金属的腐蚀金属的腐蚀 1.化学腐蚀与电化学腐蚀比较化学腐蚀与电化学腐蚀比较 类型类型 化学腐蚀化学腐蚀 电化学腐蚀电化学腐蚀 条件条件 金属与非金属等直接接触金属与非金属等直接接触 不纯金属或合金与电解质溶液接触形成原电池不纯金属或合金与电解质溶液接触形成原电池 电流电流 无电流产生无电流产生 有微弱电流产生有微弱电流产生 结果结果 金属被氧化金属被氧化 较活泼金属被氧化较活泼金属被氧化 实质实质 Mne =Mn 关系关系 化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生 电化学

11、腐蚀比化学腐蚀更普遍电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍，危害更大危害更大 12 完成课前学习 探究核心任务 2.钢铁吸氧腐蚀与析氢腐蚀的比较钢铁吸氧腐蚀与析氢腐蚀的比较 区别与联系区别与联系 吸氧腐蚀吸氧腐蚀 析氢腐蚀析氢腐蚀 相同点相同点 腐蚀的实质腐蚀的实质 金属作原电池负极，失电子被氧化金属作原电池负极，失电子被氧化 负极电极反应负极电极反应 Fe2e =Fe2 不同点不同点 条件条件 水膜呈很弱的酸性、中性或碱性水膜呈很弱的酸性、中性或碱性 水膜酸性较强水膜酸性较强 正极电极反应正极电极反应 O22H2O4e =4OH 2H 2e =H2 总反应总反应 2FeO22H2O=2Fe(OH)2 F

12、e2H =Fe2 H2 其他反应其他反应 Fe2 2OH =Fe(OH)2 4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3 Fe(OH)3失去部分水转化为铁锈失去部分水转化为铁锈 13 完成课前学习 探究核心任务 【关键提醒关键提醒】 在通常情况下在通常情况下，潮湿的空气中水膜酸性较弱潮湿的空气中水膜酸性较弱，金属在潮湿的空气金属在潮湿的空气 中主要发生的是吸氧腐蚀中主要发生的是吸氧腐蚀。 14 完成课前学习 探究核心任务 【典例典例1】 如图所示如图所示，将紧紧缠绕不同金属的铁钉放入培养皿中将紧紧缠绕不同金属的铁钉放入培养皿中，再加入含有适再加入含有适 量酚酞和量酚酞和NaCl的琼脂热溶液的

13、琼脂热溶液，冷却后形成琼胶冷却后形成琼胶(离子在琼胶内可以移动离子在琼胶内可以移动)，下列叙下列叙 述正确的是述正确的是( ) A.a中铁钉附近呈现红色中铁钉附近呈现红色 B.b中铁钉上发生还原反应中铁钉上发生还原反应 C.a中铜丝上发生氧化反应中铜丝上发生氧化反应 D.b中铝条附近有气泡产生中铝条附近有气泡产生 15 完成课前学习 探究核心任务 解析解析 依据原电池原理分析可知：依据原电池原理分析可知： a中铁钉附近不变红色中铁钉附近不变红色，铜丝上发生还原反应；铜丝上发生还原反应；b中铁钉上发生还原反应中铁钉上发生还原反应，铝条附铝条附 近没有气泡产生近没有气泡产生。 答案答案 B a中中

14、 b中中 负极负极 铁：铁：Fe2e =Fe2(氧化反应 氧化反应) 铝：铝：Al3e =Al3(氧化反应 氧化反应) 正极正极 铜：铜：O22H2O4e =4OH(还原 还原 反应反应) 溶液变红色溶液变红色 铁：铁：O22H2O4e =4OH(还 还 原反应原反应) 溶液变红色溶液变红色 16 完成课前学习 探究核心任务 变式训练变式训练1 下列有关金属腐蚀的说法中正确的是下列有关金属腐蚀的说法中正确的是( ) A.电化学腐蚀是在外加电流作用下不纯金属发生化学反应被损耗的过程电化学腐蚀是在外加电流作用下不纯金属发生化学反应被损耗的过程 B.金属的电化学腐蚀和化学腐蚀本质相同金属的电化学腐蚀

15、和化学腐蚀本质相同，但电化学腐蚀伴有电流产生但电化学腐蚀伴有电流产生 C.钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，负极吸收氧气负极吸收氧气，产物最终转化为铁锈产物最终转化为铁锈 D.镀锌的铁板比镀锡的铁板更容易被腐蚀镀锌的铁板比镀锡的铁板更容易被腐蚀 解析解析 电化学腐蚀指不纯金属与电解质溶液接触时发生原电池反应而损耗的过程电化学腐蚀指不纯金属与电解质溶液接触时发生原电池反应而损耗的过程 ，不需要外加电流不需要外加电流，所以所以A错误；钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀错误；钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，正极吸收氧气正极吸收氧气 ，而不是负极吸收氧气而不是负极吸收氧气，所以所以C错误；镀锌

16、的铁板破损后错误；镀锌的铁板破损后，Zn作负极作负极，Fe仍受保仍受保 护护，而镀锡的铁板破损后而镀锡的铁板破损后，铁作负极被腐蚀铁作负极被腐蚀，所以所以D错误；只有选项错误；只有选项B正确正确。 答案答案 B 17 完成课前学习 探究核心任务 学习任务二学习任务二、金属腐蚀的快慢与金属的防护金属腐蚀的快慢与金属的防护 【观图思考观图思考】 如图分别是金属罐粉刷油漆和轮船上焊接锌块如图分别是金属罐粉刷油漆和轮船上焊接锌块，金属的防护措施都有哪些金属的防护措施都有哪些？ 提示提示 覆盖防护层；电化学防护；改变内部结构等覆盖防护层；电化学防护；改变内部结构等。 18 完成课前学习 探究核心任务 【

17、名师点拨名师点拨】 1.金属腐蚀的快慢规律金属腐蚀的快慢规律 (1)在同种电解质溶液中在同种电解质溶液中，金属腐蚀由快到慢的顺序为金属腐蚀由快到慢的顺序为 电解池的阳极电解池的阳极原电池的负极原电池的负极化学腐蚀化学腐蚀原电池的正极原电池的正极电解池的阴极电解池的阴极。 (2)同一种金属在不同介质中腐蚀由快到慢的顺序为同一种金属在不同介质中腐蚀由快到慢的顺序为 强电解质溶液强电解质溶液弱电解质溶液弱电解质溶液非电解质溶液非电解质溶液。 (3)同一种电解质溶液同一种电解质溶液，电解质溶液浓度越大电解质溶液浓度越大，金属腐蚀速率越快金属腐蚀速率越快(钝化除外钝化除外)。 (4)纯度越高的金属纯度越

18、高的金属，腐蚀速率越慢腐蚀速率越慢。 (5)不纯的金属或合金不纯的金属或合金，在潮湿的空气中在潮湿的空气中，氧气浓度越大氧气浓度越大，腐蚀越快腐蚀越快。 19 完成课前学习 探究核心任务 2.金属的电化学防护金属的电化学防护 牺牲阳极保护法牺牲阳极保护法 阴极电保护法阴极电保护法 原理原理 原电池原理原电池原理 电解池原理电解池原理 保护对象保护对象 正极金属得到保护正极金属得到保护 阴极金属得到保护阴极金属得到保护 应用应用 钢铁设备如锅炉内壁钢铁设备如锅炉内壁、船体外壳船体外壳 等装上镁合金或锌片等装上镁合金或锌片 土壤、海水及水中的金属设备土壤、海水及水中的金属设备 20 完成课前学习

19、探究核心任务 【典例典例2】 下列与金属腐蚀有关的说法正确的是下列与金属腐蚀有关的说法正确的是( ) A.图图a中中，插入海水中的铁棒插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重越靠近底端腐蚀越严重 B.图图b中中，开关由开关由M改置于改置于N时时，CuZn合金的腐蚀速率减小合金的腐蚀速率减小 C.图图c中中，接通开关时接通开关时Zn腐蚀速率增大腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大上放出气体的速率也增大 D.图图d中中，Zn MnO2干电池自放电腐蚀主要是由干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的的氧化作用引起的 21 完成课前学习 探究核心任务 解析解析 A项项，液面处氧气的浓度大且与

20、海水接触液面处氧气的浓度大且与海水接触，故在液面处铁棒腐蚀最严重；故在液面处铁棒腐蚀最严重； B项项，开关由开关由M改置于改置于N时时，由于由于Zn比比Cu活泼活泼，CuZn合金的腐蚀速率减小；合金的腐蚀速率减小；C 项项，接通开关后接通开关后，形成原电池形成原电池，Zn腐蚀速率增大腐蚀速率增大，H 在 在Pt电极上放电产生电极上放电产生H2； 干电池自放电腐蚀是干电池自放电腐蚀是NH4Cl产生的产生的H 得电子引起的 得电子引起的。 答案答案 B 22 完成课前学习 探究核心任务 变式训练变式训练2 下面各容器中盛有海水下面各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是( ) A. B. C. D. 23 完成课前学习 探究核心任务 解析解析 铁在海水中的腐蚀属于电化学腐蚀铁在海水中的腐蚀属于电化学腐蚀，当铁与比它活泼性差的当铁与比它活泼性差的Sn相连时相连时， Fe被腐蚀的速率增大被腐蚀的速率增大比比大大，与活泼性比其强的锌相连时与活泼性比其强的锌相连时，锌作负极锌作负极，被腐蚀被腐蚀 ，铁被保护铁被保护，其腐蚀的速率要比其腐蚀的速率要比小；小；为电解装置为电解装置，Fe为阳极为阳极，发生氧化反应发生氧化反应 ，铁腐蚀的速率最快铁腐蚀的速率最快。 答案答案 A 24 本节内容结束