第四章 電化學(xué)基礎(chǔ)第四節(jié)金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)課前預(yù)習(xí)學(xué)案一、預(yù)習(xí)目標(biāo)預(yù)習(xí)“金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)” 的基礎(chǔ)知識(shí)。二、預(yù)習(xí)內(nèi)容(一>金屬的電化學(xué)腐蝕1、金屬的腐蝕是金屬與周圍的氣體或 者液體物質(zhì)發(fā)生而引起損耗的現(xiàn)象。一般可分為腐蝕和腐蝕。化學(xué)腐蝕：金屬與接觸到的干燥氣體 <如、、等）或非電解質(zhì)液體<如 ）等直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。如：鋼管被原油中的腐蝕，溫度越高，化學(xué)腐蝕越。電化學(xué)腐蝕： 不純的金屬跟電解質(zhì)溶液接觸時(shí)。會(huì)發(fā)生反應(yīng)，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(yán)重。2、化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的共同點(diǎn)和不同點(diǎn)：電化腐蝕 化學(xué)腐蝕條件 不純金屬或合金與接觸 與直接接觸有無(wú)電流產(chǎn)生本質(zhì) 較活潑的金屬被氧化 金屬被氧化3、電化學(xué)腐蝕 (以鋼鐵為例><1）析氫腐蝕 (酸性較強(qiáng)的溶液 >負(fù)極:正極:總方程式：<2）吸氧腐蝕 (中性或弱酸性溶液 >負(fù)極:正極:總方程式：離子方程式：Fe2++2OH-=Fe(OH>2Fe(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-1-/7本性：<1）金屬的活動(dòng)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(xué)腐蝕：兩電極活動(dòng)性差別越大，氧化還原反應(yīng)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(huì)保護(hù)內(nèi)層金屬，如、如果金屬被氧化形成疏松的氧化膜，那么不會(huì)保護(hù)內(nèi)層金屬，如外因： 介質(zhì)：環(huán)境<腐蝕性氣體，電解質(zhì)溶液）(二>金屬的防護(hù)1、覆蓋保護(hù)膜 <涂，，等）2、改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu) <鋼→，在鋼中加入鎳和鉻）3、電化學(xué)保護(hù)犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)法 <較活潑金屬作極，鋼鐵 作極被保護(hù)）外加電流陰極保護(hù)法 <外加電流，使鋼鐵被迫成為極受保護(hù)）練習(xí):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(nèi)探究學(xué)案一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1、解釋金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因，認(rèn)識(shí)金屬腐蝕的危害，知道防護(hù)金屬腐蝕的方法，并能從實(shí)驗(yàn)探究中獲得體會(huì)。b5E2RGbCAP2、通過(guò)學(xué)習(xí)增強(qiáng)保護(hù)環(huán)境的意識(shí)，節(jié)約意識(shí)。學(xué)習(xí)重難點(diǎn)： 吸氧腐蝕、析氫腐蝕的原理二、學(xué)習(xí)過(guò)程閱讀下列資料，體會(huì)金屬的腐蝕的危害【資料】金屬腐蝕我國(guó)作為世界上鋼鐵產(chǎn)量最多的國(guó)家<2005年全國(guó)生產(chǎn)鋼材37117.02萬(wàn)噸），每年被腐蝕的鐵占到我國(guó)鋼鐵年產(chǎn)量的十分之一，因?yàn)榻饘俑g而造成的損失占到國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的2%~4%；約合人民幣：3000億元<2005年我國(guó)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值將達(dá)15萬(wàn)億元）。p1EanqFDPw根據(jù)各國(guó)調(diào)查結(jié)果，一般說(shuō)來(lái)，金屬腐蝕所造成的經(jīng)濟(jì)損失大致為該國(guó)國(guó)民生產(chǎn)總值的4%左右。另?yè)?jù)國(guó)外統(tǒng)計(jì)，金屬腐蝕的年損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)水災(zāi)、火災(zāi)、風(fēng)災(zāi)和地震<平均值）損失的總和，在這里還不包括由于腐蝕導(dǎo)致的停工、減產(chǎn)和爆炸等造成的間接損失。DXDiTa9E3d金屬腐蝕的主要害處，不僅在于金屬本身的損失，更嚴(yán)重的是金屬制品結(jié)構(gòu)損壞所造成的損失比金屬本身要大到無(wú)法估量。RTCrpUDGiT-2-/7腐蝕不僅造成經(jīng)濟(jì)損失，也經(jīng)常對(duì)安全構(gòu)成威脅。國(guó)內(nèi)外都曾發(fā)生過(guò)許多災(zāi)難性腐蝕事故，如飛機(jī)因某一零部件破裂而墜毀；橋梁因鋼梁產(chǎn)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(chǔ)酸槽穿孔泄漏，造成重大環(huán)境污染；管道和設(shè)備跑、冒、滴、漏，破壞生產(chǎn)環(huán)境，有毒氣體如Cl2、H2S、HCN等的泄漏，更會(huì)危及工作人員和附近居民的生命安全。5PCzVD7HxA面對(duì)這樣驚人的數(shù)據(jù)和金屬腐蝕危害事實(shí)，大家有沒(méi)有想過(guò)，鐵怎么會(huì)被腐蝕？怎樣防腐？【問(wèn)題討論】1、鋼鐵及其制品通常為含碳的鐵合金，它們?cè)谑裁礂l件下易生銹？試設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)證明你的結(jié)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(zhǎng)期放置，常易生銹變紅，原因是什么？jLBHrnAILg【實(shí)驗(yàn)探究】實(shí)驗(yàn)操作：向鐵粉中加入少量的炭粉，混合均勻后，撒入內(nèi)壁分別用氯化鈉和稀醋酸潤(rùn)濕過(guò)的兩支試管分別標(biāo)記為a、b中，按右圖1-28裝置好儀器。幾分鐘后，打開(kāi)止水夾，觀察、比較導(dǎo)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。xHAQX74J0X實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：思考：導(dǎo)管中的水柱變化說(shuō)明什么問(wèn)題？思考：向鐵粉中加入炭粉的作用是什么？請(qǐng)大家根據(jù)原電池原理，寫(xiě)出電極反應(yīng)式及電池反應(yīng)方程式。a裝置中：負(fù)極：正極：電池反應(yīng)：結(jié)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(jìn)一步反應(yīng)：裝置中:負(fù)極：正極：電池反應(yīng)：結(jié)論：當(dāng)鋼鐵處于酸性氣氛中時(shí)，易發(fā)生腐蝕；析氫腐蝕和吸氧腐蝕都屬于腐蝕。【自學(xué)指導(dǎo)一】-3-/7結(jié)合課本P90-P91相關(guān)內(nèi)容，回答下列問(wèn)題，把答案寫(xiě)在下面的知識(shí)總結(jié)中。1、什么是金屬腐蝕？有哪些類別？2、化學(xué)腐蝕和哪些因素有關(guān)？3、什么是電化學(xué)腐蝕？有哪些類別？分別發(fā)生哪些電極反應(yīng)？【知識(shí)總結(jié)】一、金屬腐蝕1、金屬腐蝕：2、金屬腐蝕的本質(zhì)：3、金屬腐蝕的類型4、化學(xué)腐蝕與電化腐蝕的比較:化學(xué)腐蝕 電化腐蝕條件現(xiàn)象本質(zhì)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(yīng) 負(fù)極<Fe極）正極<C極）總反應(yīng)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(qǐng)解釋下列有關(guān)鐵生銹現(xiàn)象的原因。1.相對(duì)于在內(nèi)河行駛的輪船來(lái)說(shuō)，海輪更容易被腐蝕。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(dāng)化工廠派出的廢氣為酸性氣體時(shí),工廠附近的鐵制品容易生銹。【課堂練習(xí)1】1、如圖,水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天觀察：-4-/7<1）若液面上升，則溶液呈性，發(fā)生腐蝕,電極反應(yīng)式為：負(fù)極：,正極：<2）若液面下降，則溶液呈性，發(fā)生腐蝕，電極反應(yīng)式為：負(fù)極：，正極：。【交流與討論】請(qǐng)大家根據(jù)鐵生銹的原理，思考應(yīng)采取什么措施防止鐵生銹？二、金屬的電化學(xué)保護(hù)1、犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法原理：形成原電池反應(yīng)時(shí)，讓被保護(hù)金屬做極，不反應(yīng)，起到保護(hù)作用；而活潑金屬反應(yīng)受到腐蝕。2.外加電流法原理：將被保護(hù)金屬與另一附加電極作為電解池的兩個(gè)極，使被保護(hù)的金屬作為極，在外加直流電的作用下使陰極得到保護(hù)。此法主要用于防止土壤、海水及水中金屬設(shè)備的腐蝕。LDAYtRyKfE【小結(jié)】金屬防護(hù)的幾種重要方法①在金屬表面覆蓋保護(hù)層。②改變金屬內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)，制成。③電化學(xué)保護(hù)法，即將金屬作為原電池的極或電解池的極而受到保護(hù)。【課堂練習(xí)2】2、2000年5月，保利集團(tuán)在香港拍賣會(huì)上花費(fèi)3000多萬(wàn)港幣購(gòu)回在火燒圓明園時(shí)流失的國(guó)寶：銅鑄的牛首、猴首和虎首，普通銅器時(shí)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(guó)寶在240年后看上去仍然熠熠生輝不生銹，下列對(duì)起原因的分析，最可能的是< ）Zzz6ZB2Ltk、它們的表面都電鍍上了一層耐腐蝕的黃金；、環(huán)境污染日趨嚴(yán)重，它們表面的銅綠被酸雨溶解洗去；C、銅的金屬活動(dòng)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(xué)指導(dǎo)二】探究一：鍍鋅鐵皮和鍍錫鐵皮哪個(gè)更易被腐蝕？為什么？探究二、純鋅和粗鋅哪個(gè)更易和酸反應(yīng)？如果向酸中再加入硫酸銅又會(huì)什么現(xiàn)象？【課堂練習(xí)3】3.下列各情況，在其中Fe片腐蝕由快到慢的順序是-5-/7課后練習(xí)與提高1、下列有關(guān)純 鐵的描述正確的是 < ）．熔點(diǎn)比生鐵的低B．與相同濃度的鹽酸反應(yīng)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(yīng)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·H2OdvzfvkwMI1A.都正確 B.①③ C.① D.②③3、下列事實(shí)不能用電化學(xué)原理解釋的是 < ）.常溫條件下，在空氣中鋁不容易被腐蝕鍍鋅鐵片比鍍錫鐵片更耐腐蝕C.用鋅與硫酸制氫氣時(shí)，往硫酸中滴少量硫酸銅遠(yuǎn)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(dǎo)線連接放入稀硫酸中時(shí)，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(shí)，Y先析出；又知M2+離子的氧化性強(qiáng)于Y2+離子。則這四種金屬的活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)?lt;）rqyn14ZNXIA.X>Z>Y>MB.X>Y>Z>MC.M>Z>X>YD.X>Z>M>YEmxvxOtOco-6-/75、鋼鐵在銹蝕過(guò)程中，下列 5種變化可能發(fā)生的是 < ）①Fe由+2價(jià)轉(zhuǎn)化為+3價(jià) ②O2被還原 ③產(chǎn)生H2④Fe(OH>3失水形成 Fe2O3·H2O⑤雜質(zhì)碳被氧化除去 SixE2yXPq5A.①② B.③④C.①②③④ D.①②③④⑤6、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(xì)絲，使之平衡。小心的向燒杯中央滴入 CuSO4溶液。6ewMyirQFL<1）片刻后可看