1、第 2 课时 金属的腐蚀与防护 目标导航 预习导引 1.认识金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的意义。 2.知道化学腐蚀和电化学腐蚀的区别,了解金属发生电化学腐 蚀的原理,理解钢铁电化学腐蚀发生的条件。 3.了解防止金属腐蚀的措施和原理 1.知道钢铁的两种电化学腐蚀的原理和环境条件,能书写有关 的电极反应式和总反应式。 2.了解防止金属腐蚀的措施和原理 目标导航 预习导引 一 二 一、金属的电化学腐蚀 1.金属腐蚀是指金属或合金与周围环境中的物质发生化学反应 而腐蚀损耗的现象。金属的腐蚀可分为化学腐蚀与电化学腐蚀两 种。 2.化学腐蚀是指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。 3.
2、电化学腐蚀是指不纯的金属或合金发生原电池反应,使较活泼 的金属失去电子被氧化而引起的腐蚀。钢铁在潮湿的空气中生锈 就是最典型的电化学腐蚀。在现实生活中主要的金属腐蚀是电化 学腐蚀。 目标导航 预习导引 一 二 4.钢铁表面的电解质溶液不同,发生的电化学腐蚀也不同,分为析 氢腐蚀和吸氧腐蚀。 (1)钢铁的析氢腐蚀:当钢铁表面的电解质溶液酸性较强时,将发 生析氢腐蚀,铁是负极,碳是正极。 负极反应为 Fe-2e-Fe2+;正极反应为 2H+2e-H2。 (2)钢铁的吸氧腐蚀:当钢铁表面的电解质溶液酸性很弱或呈中性 并溶有一定量的氧气时,将会发生吸氧腐蚀。负极反应为 2Fe-4e- 2Fe2+;正极
3、反应为 O2+2H2O+4e-4OH-。 总反应的方程式为 2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2。 生成的 Fe(OH)2在空气中发生变化 的化学方程式是 4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3。 目标导航 预习导引 一 二 预习交流 化学腐蚀和电化学腐蚀有何不同? 答案： 化学腐蚀 电化学腐蚀 条件 金属跟氧化剂直 接接触 不纯金属或合金跟电解质溶液接 触 现象 无电流产生 有微弱电流产生 本质 金属被氧化的过 程 较活泼的金属被氧化的过程 相互关系 化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生,电化学腐蚀 要比化学腐蚀普遍得多 目标导航 一 二 预习导引 二、金属的电化学防护 1.防止金属
4、锈蚀最常用的方法是在金属的表面覆盖保护层,通过 种种措施使金属与空气、水隔绝,以达到防止其锈蚀的目的。 2.金属防护的常用方法 (1)改变金属的内部结构,使金属性质改变,成为耐腐蚀金属,如不 锈钢等。 (2)加保护层,如采用喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等 方法使金属与空气、水等物质隔离,以防金属氧化腐蚀。 目标导航 一 二 预习导引 (3)电化学防腐蚀。 牺牲阳极的阴极保护法 这种方法通常是在被保护的钢铁设备(如锅炉内壁、船体外壳等) 上装上若干比被保护金属更活泼的金属,作为原电池的负极不断遭 受腐蚀,定期拆换,而作为正极的钢铁被保护了下来。 外加电流的阴极保护法 将被保护金属与外加直
5、流电源的负极相连让其成为阴极,而将外 加直流电源的正极接到一些废铁上,使废铁成为阳极。通电后,电 子被强制流向被保护的钢铁设备,使钢铁表面积累了大量负电荷, 这样就抑制了钢铁失去电子,从而防止了钢铁的腐蚀。 类型 吸氧腐蚀 析氢腐蚀 负极 反应 正极 反应 总反应 2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2, 生成的 Fe(OH)2被空气中的 O2继续氧化成 Fe(OH)3,Fe(OH)3在复杂环境 中脱去部分水分,就成为铁锈, 铁锈成分是 Fe2O3 nH2O 问题导学 即时检测 一 二 一、金属的电化学腐蚀 活动与探究 请同学们完成以下表格。 2Fe-4e-2Fe2+(氧化反应) Fe-2e-
6、Fe2+(氧化反应) O2+2H2O+4e-4OH-(还原反应) 2H+2e-H2(还原反应) Fe+2H+Fe2+H2 问题导学 即时检测 一 二 迁移与应用 例1铜板上铁铆钉处的吸氧腐蚀原理如图所示,下列有关说法中, 正确的是( ) C.此过程中铜的腐蚀被加快 D.此过程中电流从Fe流向Cu A.负极电极反应式:Fe-3e-Fe3+ B.此过程中还涉及反应:4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3 问题导学 即时检测 一 二 解析：铜板和铁铆钉构成原电池,发生吸氧腐蚀时铁作负极,其电 极反应式:Fe-2e-Fe2+,正极反应:2H2O+O2+4e-4OH-,故 A 错 误;铁发生电
7、化学腐蚀生成的 Fe2+,会与 OH-结合生成 Fe(OH)2,Fe(OH)2被空气中的 O2氧化:4Fe(OH)2+2H2O+O2 4Fe(OH)3,B 正确;电流由 Cu 流向 Fe,Cu 不被腐蚀,C、D 错误。 答案：B 问题导学 即时检测 一 二 迁移训练1家用炒菜的铁锅用水清洗放置后,出现红棕色的锈斑, 在此变化过程中不发生的化学反应是 ( ) A.4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3 B.2Fe+2H2O+O22Fe(OH)2 C.2H2O+O2+4e-4OH- D.Fe-3e-Fe3+ 答案：D 金属与接触到的物质(如O2、Cl2、SO2等)直接发生化学反应 而引起
8、的腐蚀,叫做化学腐蚀。化学腐蚀过程中发生的化学反应是 普通的氧化还原反应,而不是原电池反应,无电流产生。 电化学腐蚀是指不纯的金属或合金发生原电池反应,使较活泼 的金属失去电子被氧化而引起的腐蚀。 问题导学 即时检测 一 二 二、金属防护的方法 活动与探究 下列叙述中正确的是( ) A.生铁比纯铁容易生锈与电化学腐蚀无关 B.将钢铁与电源的正极相连可以起到保护钢铁的作用 C.为保护地下钢管不受腐蚀,可使它与铜板相连 D.海轮外壳上镶嵌锌块,可减缓船体的腐蚀 答案：D 问题导学 即时检测 一 二 迁移与应用 例2下列与金属腐蚀有关的说法正确的是( ) (导学号 52160024) 问题导学 即时
9、检测 一 二 A.图a中,插入海水中的铁棒,越靠近底端腐蚀越严重 B.图b中,开关由M改置于N时,Cu-Zn合金的腐蚀速率减小 C.图c中,接通开关时Zn腐蚀速率增大,Zn上放出气体的速率也增 大 D.图d中,Zn-MnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用 引起的 解析：A项,图a中,铁棒发生电化学腐蚀,靠近底端的部分海水中 溶解氧气少,腐蚀程度较轻,故A错误;B项,开关由M改置于N后,锌作 原电池的负极,Cu-Zn合金应充当原电池的正极,受到了一定的保护, 腐蚀速率减小,B正确;C项,接通开关时,锌作原电池的负极,腐蚀速 率变大,但是气体是在铂(正极)上产生,C错误;D项,Zn-M
10、nO2干电池 放电时发生原电池反应,Zn为负极被腐蚀,碳棒为正极,正极上的反 应是2 +2e- 2NH3+H2,D错误。 答案：B NH4 + 问题导学 即时检测 一 二 迁移训练2下列各种方法中,能对金属起到防止或减缓腐蚀作用 的是( ) 金属表面涂抹油漆 改变金属内部结构 保持金属表面 清洁干燥 金属表面进行电镀 使金属表面形成致密的氧化 物薄膜 A. B. C. D. 答案：D 问题导学 即时检测 一 二 判断金属腐蚀快慢的规律 电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有 防护措施的腐蚀。 对同一种金属来说,腐蚀的快慢:强电解质溶液弱电解质溶液 非电解质溶液。 活动性不同的两种金属
11、,活动性差别越大,较活泼金属腐蚀越 快。 对同一种电解质溶液来说,一般是电解质溶液浓度越大,腐蚀 越快。 问题导学 即时检测 1 2 3 4 1.下列与金属腐蚀有关的说法,正确的是( ) 问题导学 即时检测 1 2 3 4 A.图1中,插入食盐水中的铁棒,越靠近底端腐蚀越严重 B.图2中,往烧杯中滴加几滴KSCN溶液,溶液变红色 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,用牺牲锌块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀,锌块相当 于原电池的正极 解析：插入食盐水中的铁棒,发生电化学腐蚀,靠近底端的部分与 氧气接触少,腐蚀程度较轻,A错误;图2中Fe作负极,失电
12、子,生成Fe2+, 滴加几滴KSCN溶液,溶液不变红色,B错误;高温下铁发生氧化反应, 发生化学腐蚀,C正确;锌块相当于原电池的负极,失电子,从而保护 地下钢铁管道,D错误。 答案：C 问题导学 即时检测 1 2 3 4 2.如下图所示各烧杯中盛有海水,铁在其中被腐蚀,腐蚀的速率由快 到慢的顺序为( ) A. B. C. D. 问题导学 即时检测 1 2 3 4 解析：判断金属腐蚀快慢,首先判断该金属充当的是原电池还是电 解池的电极,若是电解池的阳极,金属腐蚀最快,其次是充当原电池 的负极腐蚀较快,而作为电解池的阴极和原电池的正极不被腐蚀。 中,Fe作为电解池的阳极,腐蚀最快,均为原电池,中F
13、e为 正极,不被腐蚀,中Fe均为负极,被腐蚀,Fe和Cu的金属活动性差 别比Fe和Sn大,故中铁腐蚀较快。其腐蚀速率由快到慢的顺序为 。 答案：C 问题导学 即时检测 1 2 3 4 3.埋在地下的铸铁输油管道,在下列情况下被腐蚀得最慢的是( ) (导学号52160025) A.在潮湿疏松的碱性土壤中 B.在干燥致密的酸性土壤中 C.将输油管道与电源负极相连 D.在输油管道接口处包上铜皮 解析：铁在酸性环境下发生析氢腐蚀,在碱性环境下发生吸氧腐蚀, 在接口处包上铜皮会形成铁铜原电池,增大了腐蚀速率,将输油管 道与电源负极相连,受到了保护,答案选C。 答案：C 问题导学 即时检测 1 2 3 4
14、 4.如图所示,烧杯中试管内有一枚铁钉,放置数天观察: (导学号 52160026) (1)铁钉在逐渐生锈,则铁钉的腐蚀属于 腐蚀。 (2)若试管内液面上升,则原溶液呈 性,发生 腐蚀;电极 反应式:负极为 ,正极为 。 (3)若试管内液面下降,则原溶液呈 性,发生 腐蚀。电极 反应式:负极为 ,正极 为 。 问题导学 即时检测 1 2 3 4 解析：根据原电池的构成条件:有两种不同的材料(铁钉成分为铁 碳合金,Fe为负极,碳为正极),有电解质溶液,形成闭合回路,可知铁 钉的腐蚀属于电化学腐蚀。根据金属腐蚀的条件、原理及结果可 知,试管内液面上升,说明试管内压强减小,是试管内气体被吸收所 致,是铁钉吸氧腐蚀的结果,据此可写出电极反应式;试管内液面下 降,说明试管内气体压强变大,是试管内产生了新气体所致,是铁钉 析氢腐蚀的结果,据此可写出电极反应式。 答案：(1)电化学 (2)弱酸性或中 吸氧 2Fe-4e-2Fe2+ O2+2H2O+4e-4OH- (3)较强的酸 析氢 Fe-2e-Fe2+ 2H+2e-H2
