2019-2020學年高中化學 第4章 第4節(jié) 金屬的電化學腐蝕與防護課件 新人教版選修4.ppt

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第四節(jié)金屬的電化學腐蝕與防護 知識鋪墊 新知預習 自主預測 1 原電池中 較活潑的金屬失去電子 發(fā)生氧化反應 而使金屬被氧化 如Zn Cu和稀硫酸構成的原電池中 被氧化的金屬為Zn 被保護的金屬為Cu 2 電解池中 若陽極不是惰性電極 則陽極金屬失去電子 發(fā)生氧化反應 引起陽極金屬不斷損耗 而陰極金屬受到保護 如圖所示 被氧化的金屬為Cu 被保護的金屬為Fe 知識鋪墊 新知預習 自主預測 一 金屬的腐蝕1 定義金屬或合金與周圍接觸到的氣體或液體進行化學反應而腐蝕損耗的過程 2 本質金屬原子失去電子變?yōu)殛栯x子 金屬發(fā)生氧化反應 3 分類 1 化學腐蝕 金屬跟接觸到的物質直接發(fā)生化學反應而引起的腐蝕 2 電化學腐蝕 不純的金屬跟電解質溶液接觸時 會發(fā)生原電池反應 比較活潑的金屬失電子而被氧化 知識鋪墊 新知預習 自主預測 4 鋼鐵的電化學腐蝕 1 鋼鐵的電化學腐蝕的分類 知識鋪墊 新知預習 自主預測 2 鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較 知識鋪墊 新知預習 自主預測 二 金屬的防護1 金屬的電化學防護 1 犧牲陽極的陰極保護法 應用原電池原理 讓被保護金屬作正極 另找一種活潑性較強的金屬作負極 如圖所示 知識鋪墊 新知預習 自主預測 2 外加電流的陰極保護法 利用電解原理 把被保護的鋼鐵設備作為陰極 用惰性電極作為輔助陽極 在電解質溶液里 接外加直流電源 如圖所示 知識鋪墊 新知預習 自主預測 2 改變金屬的內部結構制成防腐合金 如不銹鋼 3 加保護層如在金屬表面噴油漆 涂油脂 電鍍 噴鍍或使表面鈍化等 知識鋪墊 新知預習 自主預測 1 用 短線 將下列金屬的防護方法與對應的實際操作連線 1 加保護層A 鋼閘門與直流電源負極相連 2 犧牲陽極陰極保護法B 電線外面包塑料法 3 外加電流的陰極保護法C 普通鋼制鎳鉻鋼 4 改變金屬內部結構D 輪船外殼裝上鋅塊答案 1 B 2 D 3 A 4 C2 下列關于金屬腐蝕的說法中正確的是 A 金屬在潮濕空氣中被腐蝕的實質是M nH2O M OH n H2 B 金屬化學腐蝕的實質是M ne Mn 電子直接轉移給氧化劑C 金屬的電化學腐蝕必須在酸性條件下進行D 在潮濕的環(huán)境中 金屬的電化學腐蝕一定是析氫腐蝕答案B 探究一 探究二 化學腐蝕與電化學腐蝕的比較問題探究1 與銅質水龍頭連接處的鋼質水管易生銹 為什么 答案鐵與銅及空氣中的水蒸氣構成原電池 造成電化學腐蝕 腐蝕速率加快 鐵作負極 易失電子 所以易生銹 2 你認為在硫酸廠附近的金屬發(fā)生的主要是哪一類腐蝕 答案析氫腐蝕 硫酸廠附近空氣中的二氧化硫的含量較高 導致金屬接觸到的溶液酸性較強 所以易發(fā)生析氫腐蝕 探究一 探究二 知識歸納化學腐蝕與電化學腐蝕的區(qū)別與聯系 探究一 探究二 探究一 探究二 典例剖析 典例1 下列有關金屬腐蝕的說法中正確的是 A 金屬腐蝕只有不純金屬與接觸到的電解質溶液進行化學反應而損耗的過程B 電化學腐蝕指在外加電流的作用下不純金屬發(fā)生化學反應而損耗的過程C 鋼鐵腐蝕最普遍的是吸氧腐蝕 負極吸收氧氣 產物最終轉化為鐵銹D 金屬的電化學腐蝕和化學腐蝕本質相同 但電化學腐蝕伴有電流產生 探究一 探究二 解析金屬腐蝕的本質 主要是金屬原子失電子被氧化 腐蝕的內因是金屬的化學性質比較活潑 外因是金屬與空氣 水和其他腐蝕性的物質接觸 腐蝕主要包括化學腐蝕和電化學腐蝕 所以A錯誤 電化學腐蝕指不純金屬發(fā)生原電池反應而損耗的過程 不需要外加電流 所以B錯誤 鋼鐵腐蝕最普遍的是吸氧腐蝕 正極吸收氧氣 所以C錯誤 只有選項D正確 答案D 探究一 探究二 金屬腐蝕類型的判斷方法 1 根據是否發(fā)生原電池反應來判斷 發(fā)生原電池反應引起的金屬腐蝕 屬于電化學腐蝕 否則屬于化學腐蝕 2 根據金屬的活動性及電解質溶液的酸性強弱判斷 位于金屬活動性順序中氫前面的金屬 在酸性較強的電解質溶液中發(fā)生析氫腐蝕 在中性或酸性較弱的電解質溶液中發(fā)生吸氧腐蝕 位于金屬活動性順序氫后面的金屬只可能發(fā)生吸氧腐蝕 探究一 探究二 變式訓練1如圖裝置中 U形管內為紅墨水 a b試管內分別盛有食鹽水和氯化銨溶液 各加入生鐵塊 放置一段時間 下列有關敘述錯誤的是 A 生鐵塊中的碳是原電池的正極B 紅墨水柱兩邊的液面變?yōu)樽蟮陀腋逤 兩試管中相同的電極反應式是Fe 2e Fe2 D a試管中發(fā)生了吸氧腐蝕 b試管中發(fā)生了析氫腐蝕解析a為中性環(huán)境 發(fā)生吸氧腐蝕 氧氣被消耗 氣體壓強減小 b中酸性較強 發(fā)生析氫腐蝕 有氫氣放出 氣體壓強增大 所以紅墨水柱兩邊的液面變?yōu)樽蟾哂业?選項B不正確 答案B 探究一 探究二 金屬腐蝕快慢的判斷及金屬的防護問題探究1 鍍鋅鐵和鍍錫鐵均是在鐵片表面覆蓋了保護層 當保護層損壞時 哪類鐵腐蝕速率較快 答案鍍錫鐵 2 在同一電解質溶液中 對于電解原理引起的腐蝕 金屬作電解池的陽極 原電池原理引起的腐蝕 金屬作原電池的負極 化學腐蝕 有防護措施的腐蝕 這些腐蝕由快到慢的順序是怎樣的 答案在同一電解質溶液中 電解原理引起的腐蝕 金屬作電解池的陽極 原電池原理引起的腐蝕 金屬作原電池的負極 化學腐蝕 有防護措施的腐蝕 探究一 探究二 知識歸納1 金屬腐蝕快慢的判斷方法 1 在同一電解質溶液中 電解原理引起的腐蝕 原電池原理引起的腐蝕 化學腐蝕 有防護措施的腐蝕 2 同一種金屬在不同電解質溶液中腐蝕由快到慢的順序為 其他條件相同 強電解質溶液 弱電解質溶液 非電解質溶液 3 無保護措施的金屬腐蝕 有一定保護措施的金屬腐蝕 原電池正極金屬的腐蝕 電解池陰極金屬腐蝕 4 對同一種電解質溶液來說 電解質溶液濃度越大 腐蝕越快 探究一 探究二 2 金屬的防護措施 探究一 探究二 3 犧牲陽極的陰極保護法與外加電流的陰極保護法的比較 探究一 探究二 典例剖析 典例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為 A B C D 解析 實質均為原電池裝置 中Fe為正極被保護 中Fe為負極 均被腐蝕 但相對來說 Fe和Cu的金屬活動性的差別比Fe和Sn的大 故Fe Cu原電池中Fe被腐蝕得快 中發(fā)生化學腐蝕 答案C 探究一 探究二 不同條件下金屬腐蝕快慢的判斷 1 各種腐蝕的程度由大到小依次排列為 電解原理引起的腐蝕 即電解池的陽極 原電池原理引起的腐蝕 即原電池的負極 化學腐蝕 有防護措施的腐蝕 即電解池的陰極 原電池的正極及加有鍍層的金屬等 2 活動性不同的兩金屬 其活動性越強 腐蝕得越快 3 對同一種電解質溶液來說 電解質溶液濃度越大 腐蝕越快 4 對同一種金屬來說 腐蝕快慢的規(guī)律如下 強電解質溶液 弱電解質溶液 非電解質溶液 探究一 探究二 典例3 鋼鐵很容易生銹而被腐蝕 每年因腐蝕而損失的鋼材占世界鋼鐵年產量的四分之一 1 鋼鐵腐蝕主要是吸氧腐蝕 該腐蝕過程中的電極反應式為 2 為了降低某水庫鐵閘門被腐蝕的速率 可以采用圖甲所示的方案 其中焊接在鐵閘門上的固體材料R可以采用 填寫字母序號 該防護方法屬于法 A 銅B 鈉C 鋅D 石墨 3 圖乙所示的方案也可以降低鐵閘門的腐蝕速率 其中鐵閘門應該連接在直流電源的極 該防護方法稱為 探究一 探究二 解析 1 發(fā)生吸氧腐蝕時 負極上Fe失電子 正極上O2得到電子 2 鐵閘門上連接一塊比鐵活潑的金屬如鋅 則鋅會失去電子而溶解 Fe被保護 屬于犧牲陽極的陰極保護法 Na會與水反應生成NaOH 達不到保護鐵閘門的目的 3 屬于外加電流的陰極保護法 需把被保護的鐵閘門連接在電源的負極 答案 1 負極 2Fe 4e 2Fe2 正極 O2 2H2O 4e 4OH 2 C犧牲陽極的陰極保護 3 負外加電流的陰極保護法 探究一 探究二 1 判斷電化學保護法的類型 應分清其基本原理 看是利用電解原理的外加電流的陰極保護法還是應用原電池原理的犧牲陽極的陰極保護法 兩者不能混淆 2 無論是吸氧腐蝕還是析氫腐蝕 作為負極的鐵都不斷地被氧化 金屬腐蝕主要是電化學腐蝕 3 由于通常情況下 金屬表面不會遇到酸性較強的溶液 所以金屬腐蝕的主要形式是電化學腐蝕中的吸氧腐蝕 而且析氫腐蝕最終也會被吸氧腐蝕代替 金屬活動性順序中位于氫前和氫后的金屬都能發(fā)生吸氧腐蝕 但只有在氫前的金屬才會發(fā)生析氫腐蝕 探究一 探究二 變式訓練2下列有關金屬腐蝕與防護的說法不正確的是 A 純銀器的表面在空氣中因化學腐蝕漸漸變暗B 當鍍錫鐵制品的鍍層破損時 鍍層不能對鐵制品起保護作用C 在海輪外殼連接鋅塊保護外殼不受腐蝕是采用了犧牲陽極的陰極保護法D 可將地下輸油鋼管與外加直流電源的正極相連以保護它不受腐蝕解析純銀器的表面在空氣中易生成硫化物失去光澤 屬于化學腐蝕 A項正確 當鍍錫鐵制品鍍層破損后 由于鐵比錫活潑 形成原電池時 鐵作原電池的負極 加快鐵的腐蝕 B項正確 鋅比鐵活潑 當在海輪外殼上連接鋅塊后 鋅失電子而海輪外殼被保護 此法為犧牲陽極的陰極保護法 C項正確 要采用電解原理保護金屬 應將金屬與直流電源的負極相連 即作電解池的陰極 D項錯誤 答案D 1 2 3 4 5 6 1 下列關于電化學腐蝕和化學腐蝕的說法正確的是 A 電化學腐蝕沒有發(fā)生氧化還原反應B 化學腐蝕發(fā)生氧化還原反應C 電化學腐蝕沒有發(fā)生化學反應 化學腐蝕發(fā)生化學反應D 電化學腐蝕有電子轉移 化學腐蝕沒有電子轉移解析電化學腐蝕和化學腐蝕實質一樣 兩者都發(fā)生氧化還原反應 都是金屬失電子 被氧化 但電化學腐蝕構成閉合回路 有電流產生 而化學腐蝕沒有產生電流 答案B 1 2 3 4 5 6 2 鋼鐵在潮濕的空氣中往往發(fā)生電化學反應而被腐蝕 下列方程式在鋼鐵的電化學腐蝕過程中不存在的是 A Fe 2e Fe2 B 2H2O O2 4e 4OH C 2Fe 2H2O O2 2Fe OH 2D Fe 3e Fe3 解析鋼鐵在潮濕的空氣中可發(fā)生吸氧腐蝕 其電極反應式分別為負極 2Fe 4e 2Fe2 正極 O2 4e 2H2O 4OH 總反應 2Fe 2H2O O2 2Fe OH 2 答案D 1 2 3 4 5 6 3 鐵生銹是一種常見的自然現象 其主要反應的化學方程式為4Fe 3O2 xH2O 2Fe2O3 xH2O 如圖為一放在水槽中的鐵架 水位高度如圖 最容易生銹的鐵架橫桿是 A B C D 解析 處沒有和電解質溶液接觸 不能構成原電池 銹蝕較慢 處已與電解質溶液接觸 但 處含O2較少 所以 處腐蝕最快 答案C 1 2 3 4 5 6 4 下列有關金屬的保護方法的說法中正確的是 A 常使用的快餐杯表面有一層搪瓷 搪瓷層破損后仍能起到防止鐵生銹的作用B 白鐵 鍍鋅鐵 鍍層破損后 鐵皮的腐蝕仍很慢C 輪船的船殼水線以下常裝有一些鋅塊 這是利用了犧牲陰極的陽極保護法D 鋼鐵制造的暖氣管道外常涂有一層瀝青 這是鋼鐵的電化學保護法解析A項中涂層破損后 鐵直接暴露在空氣中 因而搪瓷層不能對破損部分進行保護 B項中鍍層破損后由于鋅的金屬性比鐵強 與鐵構成原電池 鋅作負極 保護鐵不被腐蝕 C選項應是犧牲陽極的陰極保護法 D項中應是用瀝青作涂層的涂層保護法 答案B 1 2 3 4 5 6 5 用鋁制飯盒盛放醋酸 一段時間后 飯盒被腐蝕 該種腐蝕屬于 反應的化學方程式為 若用鋁飯盒盛放食鹽 含水時 一段時間后 飯盒被腐蝕 這種腐蝕叫做 反應原理是 寫電極反應式 解析鋁制飯盒盛放醋酸 金屬鋁直接接觸腐蝕性化學物質 發(fā)生的腐蝕是化學腐蝕 而用鋁飯盒盛放食鹽 含水時 鋁 食鹽水 C形成原電池 發(fā)生電化學腐蝕中的吸氧腐蝕 答案化學腐蝕2Al 6CH3COOH 2 CH3COO 3Al 3H2 電化學腐蝕負極 Al 3e Al3 正極 O2 2H2O 4e 4OH 1 2 3 4 5 6 6 潛艇的金屬外殼浸在海水中 在海水和空氣的作用下會被腐蝕 1 若海水呈中性 一艘鋼制外殼的潛艇在海水中發(fā)生腐蝕的電極反應式為 正極 負極 2 為有效地保護潛艇 下列措施中最好的是 A 采用純鐵制造潛艇外殼B 采用耐腐蝕的合金制造潛艇外殼C 在潛艇外殼上涂一層油D 在潛艇外殼上裝一定數量的鋅塊 1 2 3 4 5 6 解析金屬防護的方法很多 可以采取以下措施進行 1 改變金屬的內部組織結構 合金鋼中含有合金元素 使組織結構發(fā)生變化 耐腐蝕 如不銹鋼 2 在金屬表面覆蓋保護層 常見方式有 涂油脂 油漆或覆蓋搪瓷 塑料等 使表面生成致密氧化膜 在表面鍍一層有自我保護作用的另一種金屬 3 電化學保護法 外加電流的陰極保護法 接上外加直流電源構成電解池 被保護的金屬作陰極 犧牲陽極的陰極保護法 外加負極材料 構成原電池 被保護的金屬作正極 答案 1 O2 2H2O 4e 4OH 2Fe 4e 2Fe2 2 B