高二化學(xué)教案：金屬的腐蝕與防護(hù)學(xué)案

1、高二化學(xué)教案：金屬的腐蝕與防護(hù)學(xué)案【】鑒于大家對查字典化學(xué)網(wǎng)十分關(guān)注 ,小編在此為大家搜集整理了此文高二化學(xué)教案：金屬的腐蝕與防護(hù)學(xué)案 ,供大家參考!本文題目：高二化學(xué)教案：金屬的腐蝕與防護(hù)學(xué)案第三單元 金屬的腐蝕與防護(hù)目標(biāo)要求 1.能解釋金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因。2.認(rèn)識金屬腐蝕的危害 ,了解金屬防護(hù)的方法。一、金屬的電化學(xué)腐蝕1.金屬的腐蝕(1)金屬腐蝕的概念：金屬的腐蝕指的是金屬或合金跟周圍環(huán)境中接觸到的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反響被氧化而腐蝕損耗的現(xiàn)象。(2)金屬腐蝕后的特征金屬被腐蝕后 ,在外形、色澤以及機(jī)械性能等方面都發(fā)生一定的變化。(3)金屬腐蝕的本質(zhì)金屬腐蝕的本質(zhì)是金屬原子失去電子變成陽離

2、子的過程。也就是說 ,金屬腐蝕的本質(zhì)是金屬發(fā)生了氧化反響。(4)金屬腐蝕的類型由于與金屬接觸的介質(zhì)不同 ,發(fā)生腐蝕的情況也不同 ,一般可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。化學(xué)腐蝕金屬與其他物質(zhì)(如O2、Cl2、SO2等)直接接觸發(fā)生氧化復(fù)原反響而引起的腐蝕。電化學(xué)腐蝕不純的金屬或合金發(fā)生原電池反響 ,使較活潑的金屬失去電子被氧化而引起的腐蝕。2.電化學(xué)腐蝕(1)實(shí)驗(yàn)探究a b實(shí)驗(yàn)步驟：向鐵粉中參加少量的炭粉 ,混合均勻后 ,撒入內(nèi)壁分別用氯化鈉溶液和稀醋酸潤濕過的兩支具支試管(分別標(biāo)記為a、b)中。幾分鐘后 ,翻開止水夾 ,觀察、比擬導(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。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：兩

3、支具支試管中都有紅色鐵銹產(chǎn)生 ,a裝置導(dǎo)管內(nèi)水柱上升 ,b裝置導(dǎo)管內(nèi)水柱低于小試管液面。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：裝置a的導(dǎo)管中水柱上升 ,說明大試管內(nèi)氣體體積減小 ,a裝置中有氣體參加反響 ,由于是空氣中的氣體 ,故是氧氣 ,發(fā)生吸氧腐蝕;裝置b的導(dǎo)管中水柱下降 ,說明大試管內(nèi)有氣體生成 ,根據(jù)有鐵和醋酸存在 ,生成的氣體是氫氣 ,發(fā)生析氫腐蝕。a、b裝置構(gòu)成原電池 ,a中氧氣所發(fā)生的反響類似于氫氧燃料電池的反響。(2)原理分析通常情況下 ,在潮濕的空氣中 ,鋼鐵外表凝結(jié)了一層溶解有氧氣的水膜 ,它與鋼鐵中的碳和鐵形成了原電池。這些微小的原電池遍布鋼鐵外表。Fe為負(fù)極 ,碳為正極 ,溶有O2的水膜為電解質(zhì)溶

4、液。負(fù)極：2Fe-4e-=2Fe2+(氧化反響)正極：O2+2H2O+4e-=4OH-(復(fù)原反響)總反響：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2 ,4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 ,Fe(OH)3脫去一局部水生成的Fe2O3nH2O就為鐵銹的主要成分。所以實(shí)驗(yàn)a具支試管中O2減少 ,壓強(qiáng)減小 ,導(dǎo)管中水面上升。因此鐵在這種環(huán)境中被腐蝕稱為吸氧腐蝕 ,鋼鐵的這種腐蝕還是占主要的。如果鋼鐵外表水膜的酸性較強(qiáng)(如在某些化工廠附近的酸性氣氛中) ,此時(shí) ,正極就會析出氫氣。其電極反響如下：負(fù)極：Fe-2e-=Fe2+(氧化反響)正極：2H+2e-=H2(復(fù)原反響)總反響：Fe+2

5、H+=Fe2+H2。如果鋼鐵外表水膜的酸性較弱 ,隨著氫氣的析出 ,水膜的pH上升 ,Fe2+與OH-結(jié)合生成Fe(OH)2 ,Fe(OH)2繼續(xù)與空氣中的O2作用 ,生成Fe(OH)3 ,進(jìn)而形成鐵銹 ,這種形成鐵銹的方式叫析氫腐蝕?？傊疅o論是吸氧腐蝕還是析氫腐蝕 ,作為負(fù)極的鐵都不斷地被氧化 ,且金屬腐蝕主要是電化學(xué)腐蝕 ,而電化學(xué)腐蝕中吸氧腐蝕又是主要的。二、金屬的電化學(xué)防護(hù)1.金屬防護(hù)原理金屬材料大多易被腐蝕 ,所以要從金屬腐蝕的化學(xué)反響原理和金屬腐蝕的類型來考慮金屬防護(hù)的方法。2.金屬防護(hù)的措施(1)外表覆蓋保護(hù)層將電解質(zhì)溶液改為非電解質(zhì) ,如涂上油漆、礦物性油脂等;鍍上一層純金屬(

6、鋅、錫、鉻、鎳)以改變電極。如：表層鍍鋅的鍍鋅鐵(俗稱白鐵皮)破損后 ,鐵為正極 ,不腐蝕;鋅為負(fù)極 ,被腐蝕 ,可以不斷補(bǔ)充鋅 ,保護(hù)鐵 ,延長鋼鐵的使用期。而表層鍍錫的鍍錫鐵(俗稱馬口鐵) ,價(jià)格雖比鍍鋅鐵低 ,但表層磨損后 ,錫為正極 ,鐵為負(fù)極 ,加快了鋼鐵的腐蝕。此外 ,還可將鐵鈍化使之外表形成一層致密的Fe3O4氧化膜。(2)電化學(xué)保護(hù)法：犧牲陽極的陰極保護(hù)法這種方法通常是在被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備(如鍋爐的內(nèi)壁、船舶的外殼等)上裝上假設(shè)干鋅塊 ,作原電池的負(fù)極(陽極) ,不斷遭受腐蝕 ,定期拆換 ,而作為正極(陰極)的鋼鐵設(shè)備就被保護(hù)了下來。外加電流的陰極保護(hù)法這種方法是將被保護(hù)的鋼鐵設(shè)

7、備(如鋼閘門)作陰極 ,用惰性電極作輔助陽極 ,兩者均存在于電解質(zhì)溶液中 ,接上外接直流電源。通電后 ,電子被強(qiáng)制流向被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備 ,使鋼鐵外表產(chǎn)生負(fù)電荷(電子)的積累 ,抑制了鋼鐵發(fā)生失去電子的作用(氧化反響) ,從而防止了鋼鐵的腐蝕。(3)用改變金屬組成和結(jié)構(gòu)的方法防止金屬腐蝕。如鐵與鉻、鎳形成不銹鋼。知識點(diǎn)一 金屬的腐蝕1.關(guān)于金屬腐蝕的表達(dá)中 ,正確的選項(xiàng)是()A.金屬被腐蝕的本質(zhì)是M+nH2O=M(OH)n+n2H2B.馬口鐵(鍍錫鐵)鍍層破損后被腐蝕時(shí) ,首先是鍍層被氧化C.金屬在一般情況下發(fā)生的電化學(xué)腐蝕主要是吸氧腐蝕D.常溫下 ,置于空氣中的金屬主要發(fā)生化學(xué)腐蝕答案 C解析

8、 金屬腐蝕的本質(zhì)主要是金屬原子失電子被氧化 ,腐蝕的內(nèi)因是金屬的化學(xué)性質(zhì)比擬活潑 ,外因是金屬與空氣、水和其他腐蝕性的物質(zhì)相接觸 ,腐蝕主要有化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。A中金屬腐蝕的本質(zhì)應(yīng)包括化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕 ,為M-ne-=Mn+;B選項(xiàng)中Sn、Fe構(gòu)成電化學(xué)腐蝕 ,主要是Fe-2e-=Fe2+ ,鐵先被腐蝕。常溫下 ,空氣中的金屬主要發(fā)生電化學(xué)腐蝕中的吸氧腐蝕 ,難以和非金屬氧化劑(Cl2、S)等反響 ,發(fā)生化學(xué)腐蝕。2.鋼鐵在潮濕的空氣中會被腐蝕 ,發(fā)生的原電池反響為 2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2。以下說法正確的選項(xiàng)是()A.負(fù)極發(fā)生的反響為 Fe-2e-=Fe2+B.正極發(fā)

9、生的反響為 2H2O+O2+2e-=4OH-C.原電池是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置D.鋼柱在水下局部比在空氣與水交界處更容易腐蝕答案 A解析 由原電池反響式知負(fù)極的電極反響式為Fe-2e-=Fe2+ ,正極的電極反響式為2H2O+O2+4e-=4OH- ,所以A對B錯(cuò);原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置 ,C錯(cuò);根據(jù)原電池原理 ,鋼柱在空氣與水交界處更容易腐蝕 ,D錯(cuò)。2.如下圖水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘 ,放置數(shù)天觀察：(1)鐵釘在逐漸生銹 ,那么鐵釘?shù)母g屬于_腐蝕。(2)假設(shè)試管內(nèi)液面上升 ,那么原溶液呈_性 ,發(fā)生_腐蝕 ,電極反響式：負(fù)極：_ ,正極：_。(3)假設(shè)試管內(nèi)液面下降 ,那么原溶

10、液呈_性 ,發(fā)生_腐蝕。電極反響式：負(fù)極_ ,正極：_。答案 (1)電化學(xué) (2)弱酸性或中 吸氧 2Fe-4e-=2Fe2+ O2+2H2O+4e-=4OH-(3)較強(qiáng)的酸 析氫 Fe-2e-=Fe2+ 2H+2e-=H2解析 根據(jù)原電池的構(gòu)成條件：有兩種不同的材料(Fe為負(fù)極 ,碳為正極) ,有電解質(zhì)溶液 ,形成閉合回路 ,可知鐵釘?shù)母g屬于電化學(xué)腐蝕。根據(jù)金屬腐蝕的條件、原理及結(jié)果可知：試管內(nèi)液面上升 ,說明試管內(nèi)壓強(qiáng)減小 ,試管內(nèi)氣體被吸收所致 ,是鐵釘吸氧腐蝕的結(jié)果 ,據(jù)此寫出電極反響式;試管內(nèi)液面下降 ,說明試管內(nèi)氣體壓強(qiáng)變大 ,試管內(nèi)產(chǎn)生了新氣體所致 ,是鐵釘?shù)奈鰵涓g的結(jié)果 ,

11、據(jù)此寫出電極反響式。知識點(diǎn)二 金屬的防護(hù)3.以下各種方法中 ,能對金屬起到防止或減緩腐蝕作用的是()金屬外表涂抹油漆 改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu) 保持金屬外表清潔枯燥 金屬外表進(jìn)行電鍍 使金屬外表形成致密的氧化物薄膜A. B.C. D.全部答案 D解析 金屬的腐蝕主要是電化學(xué)腐蝕 ,題目中中的方法都可以起到防止金屬和電解質(zhì)溶液接觸形成原電池的目的;中如在金屬中參加某些其他元素改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)也可以起到防腐蝕的效果。4.以下有關(guān)金屬腐蝕與防護(hù)的說法不正確的選項(xiàng)是()A.純銀器的外表在空氣中因化學(xué)腐蝕漸漸變暗B.當(dāng)鍍錫鐵制品的鍍層破損時(shí) ,鍍層不能對鐵制品起保護(hù)作用C.在海輪外殼連接鋅塊保護(hù)外殼不受腐蝕是采

12、用了犧牲陽極的陰極保護(hù)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(hù)它不受腐蝕答案 D解析 純銀器的外表在空氣中易生成硫化物失去光澤;當(dāng)鍍錫鐵制品鍍層破損時(shí) ,由于鐵比錫活潑 ,形成原電池時(shí) ,鐵作原電池的負(fù)極 ,加快鐵的腐蝕;鋅比鐵活潑 ,當(dāng)在海輪外殼上連接鋅塊后 ,鋅失電子而海輪外殼被保護(hù);要采用電解原理保護(hù)金屬 ,應(yīng)將金屬與電源的負(fù)極相連 ,即作電解池的陰極。練根底落實(shí)1.以下防腐措施中 ,屬于電化學(xué)保護(hù)法的是()A.用氧化劑使金屬外表生成致密穩(wěn)定的氧化物保護(hù)膜B.在金屬中參加一些鉻或者鎳制成合金C.在輪船的船殼水線以下局部 ,裝上一鋅錠D.在金屬外表噴漆答案 C解析 在輪船的船殼

13、水線以下局部 ,裝上鋅能形成鐵鋅原電池 ,鋅為負(fù)極 ,被腐蝕 ,鐵被保護(hù)。2.銅制品上的鋁質(zhì)鉚釘 ,在潮濕空氣中易發(fā)生腐蝕的主要原因可描述為()A.形成原電池 ,鋁作負(fù)極B.形成原電池 ,銅作負(fù)極C.形成原電池時(shí) ,電流由鋁經(jīng)導(dǎo)線流向銅D.鋁質(zhì)鉚釘發(fā)生了化學(xué)腐蝕答案 A解析 金屬鋁發(fā)生的是電化學(xué)腐蝕 ,鋁比銅活潑 ,故金屬鋁是負(fù)極 ,電流的流動方向與電子的流動方向恰好相反 ,應(yīng)是由銅經(jīng)導(dǎo)線流向鋁。3.鋼鐵在潮濕的空氣中會被腐蝕 ,發(fā)生的原電池反響為2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2。以下說法正確的選項(xiàng)是()A.負(fù)極發(fā)生的反響為Fe-2e-=Fe2+B.正極發(fā)生的反響為2H2O+O2+2e

14、-=4OH-C.原電池是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置D.鋼柱在水下局部比在空氣與水交界處更容易腐蝕答案 A解析 由原電池反響式知：負(fù)極為Fe-2e-=Fe2+ ,正極為2H2O+O2+4e-=4OH- ,所以A對、B錯(cuò);原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置 ,C錯(cuò);根據(jù)原電池原理 ,鋼柱在空氣與水交界處更容易腐蝕 ,D錯(cuò)。練方法技巧4.如圖裝置中 ,U形管內(nèi)為紅墨水 ,a、b試管內(nèi)分別盛有食鹽水和氯化銨溶液 ,各參加生鐵塊 ,放置一段時(shí)間。以下有關(guān)描述錯(cuò)誤的選項(xiàng)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響式是 Fe-2e-=Fe2+D.a試管中發(fā)生了

15、吸氧腐蝕 ,b試管中發(fā)生了析氫腐蝕答案 B解析 此題考查了電化學(xué)腐蝕中的析氫腐蝕和吸氧腐蝕 ,解答時(shí)注意電解質(zhì)的酸堿性。a為中性環(huán)境 ,發(fā)生吸氧腐蝕 ,氧氣被消耗 ,氣體壓強(qiáng)減小;b中酸性較強(qiáng) ,發(fā)生析氫腐蝕 ,有氫氣放出 ,氣體壓強(qiáng)增大 ,所以紅墨水柱兩邊的液面變?yōu)樽蟾哂业?,故B項(xiàng)錯(cuò)。5.為研究金屬腐蝕的條件和速率 ,某課外小組學(xué)生用金屬絲將三根大小相同的鐵釘分別固定在圖示的三個(gè)裝置中 ,再放置于玻璃鐘罩里保存相同的一段時(shí)間。以下對實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)現(xiàn)象的描述不正確的選項(xiàng)是()A.裝置左側(cè)的液面一定會下降B.左側(cè)液面裝置比裝置的低C.裝置中的鐵釘腐蝕最嚴(yán)重D.裝置中的鐵釘幾乎沒被腐蝕答案 B解析

16、裝置中鐵釘處于鹽酸的蒸氣中 ,被侵蝕而釋放出H2 ,使左側(cè)液面下降 ,右側(cè)液面上升;裝置中鐵釘同樣處于鹽酸的蒸氣中 ,不同的是懸掛鐵的金屬絲由鐵絲換成了銅絲 ,由于Fe比Cu活潑 ,在這種氣氛中構(gòu)成的原電池會加速鐵釘?shù)那治g而放出更多的H2 ,使左側(cè)液面下降得更多 ,右側(cè)液面上升得更多;裝置中雖然懸掛鐵釘?shù)倪€是銅絲 ,但由于濃硫酸有吸水性而無揮發(fā)性 ,使鐵釘處于一種較為枯燥的空氣中 ,因而在短時(shí)間內(nèi)幾乎沒有被侵蝕。練綜合拓展6.如何防止鐵的銹蝕是工業(yè)上研究的重點(diǎn)內(nèi)容。為研究鐵銹蝕的影響因素 ,某同學(xué)做了如下探究實(shí)驗(yàn)：序號 內(nèi)容 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象1 常溫下將鐵絲放在枯燥空氣中一個(gè)月 枯燥的鐵絲外表依然光亮

17、2 常溫下將鐵絲放在潮濕空氣中一小時(shí) 鐵絲外表依然光亮3 常溫下將鐵絲放在潮濕的空氣中一個(gè)月 鐵絲外表已變得灰暗4 將潮濕的鐵絲放在常溫的氧氣流中一小時(shí) 鐵絲外表略顯灰暗5 將潮濕的鐵絲放在高于常溫的氧氣流中一小時(shí) 鐵絲外表已變得灰暗6 將浸過氯化鈉溶液的鐵絲放在高于常溫的氧氣流中一小時(shí) 鐵絲外表灰暗程度比實(shí)驗(yàn)5嚴(yán)重答復(fù)以下問題：(1)上述實(shí)驗(yàn)中發(fā)生了電化學(xué)腐蝕的是(填實(shí)驗(yàn)序號)_;在電化學(xué)腐蝕中 ,負(fù)極反響是_;正極反響是_;(2)由該實(shí)驗(yàn)可知 ,可以影響鐵銹蝕速率的因素是_;(3)為防止鐵的銹蝕 ,工業(yè)上普遍采用的方法是_(答兩種方法)。答案 (1)3、4、5、6Fe-2e-=Fe2+(或2Fe-4e-=2Fe2+)2H2O+O2+4e-=4OH-(2)濕度、溫度、O2的濃度、電解質(zhì)的存在(3)電鍍、發(fā)藍(lán)等外表覆蓋保護(hù)層 ,犧牲陽極的陰極保護(hù)法等解析 解答第(1)題應(yīng)注意聯(lián)系金屬的化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的區(qū)別 ,不純的金屬與電解質(zhì)溶液接觸 ,因發(fā)生原電池反響 ,較活潑的金屬失電子而被氧化 ,分析題中實(shí)驗(yàn)可知 ,實(shí)驗(yàn)3、4、5、6發(fā)生了電化學(xué)腐蝕 ,其中負(fù)極反響是Fe-2e-=Fe2+ ,正極反響是O2+2H2O+4e-=4OH-。解答第(2)題時(shí) ,比照實(shí)驗(yàn)1和3可得出濕度增大