課題2　金屬材料

1、第二課時金屬的腐蝕與防止回顧祖國幾千年的發(fā)展歷史，早在兩千多年前的春秋晚期，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上就開始大規(guī)模使用鐵器，鐵器的出現(xiàn)，大大提高了生產(chǎn)力的發(fā)展水平。從那時起，歷史的車輪碾過了幾千年，鐵的產(chǎn)量一直居于統(tǒng)治地位。但是我們也看到，鋼鐵的腐蝕現(xiàn)象十分普遍，腐蝕可使金屬的機械性能、色澤和外形等方面發(fā)生巨大變化，嚴(yán)重時可使機器設(shè)備、儀器和儀表等報廢。有些重大事故的發(fā)生如橋梁塌陷、石油管道破裂等也往往與金屬腐蝕有關(guān)。據(jù)統(tǒng)計，全世界因腐蝕而損耗的鐵器高達(dá)總產(chǎn)量的1/4。1了解金屬腐蝕的實質(zhì)和類型。2了解保護(hù)金屬防止腐蝕的方法。一、金屬的腐蝕1本質(zhì)金屬腐蝕的本質(zhì)是 。金屬與其接觸的其它物質(zhì)在一定條件下發(fā)生氧化

2、還原反應(yīng)而被氧化一、金屬的腐蝕金屬的腐蝕分為幾種類型？其本質(zhì)相同嗎？學(xué)生交流【提示】金屬腐蝕主要分為兩種類型：化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕，其本質(zhì)都是金屬失去電子被氧化，現(xiàn)將二者列表比較如下：化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕條件金屬跟氧化性物質(zhì)直接接觸不純金屬(合金)跟電解質(zhì)溶液接觸現(xiàn)象無電流產(chǎn)生有微弱電流產(chǎn)生本質(zhì)金屬被氧化的過程活潑金屬被氧化的過程相互關(guān)系金屬的化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕同時發(fā)生，后者為主金屬的電化學(xué)腐蝕更為普遍，試分析鋼鐵的析氫腐蝕與吸氧腐蝕的條件和電極反應(yīng)情況。師生互動【提示】 條件酸性較強酸性很弱或者呈中性正極反應(yīng)負(fù)極反應(yīng)總反應(yīng)2H2e=H22H2OO24e=4OHFe2e=Fe22Fe4e=2F

3、e22Fe2H2OO2=2Fe(OH)24Fe(OH)2O22H2O= 4Fe(OH)32H Fe =H2 Fe2下列有關(guān)金屬腐蝕的說法中正確的是()金屬的腐蝕全部是氧化還原反應(yīng)金屬的腐蝕可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕，只有電化學(xué)腐蝕才是氧化還原反應(yīng)因為二氧化碳普遍存在，所以鋼鐵的電化學(xué)腐蝕以析氫腐蝕為主無論是析氫腐蝕還是吸氧腐蝕，總是金屬被氧化A BC D【解析】電化學(xué)腐蝕是一個有電子轉(zhuǎn)移的過程，因此一定是一個氧化還原反應(yīng)，是對的；無論化學(xué)腐蝕還是電化學(xué)腐蝕都是金屬失去電子被氧化，是錯的；二氧化碳在空氣中的濃度很低，形成的溶液酸性非常弱，故是以吸氧腐蝕為主，錯；對?！敬鸢浮緾【點評】金屬腐蝕的本

4、質(zhì)是金屬失去電子被氧化。1.如右圖所示，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，則鐵釘?shù)母g屬于_腐蝕。(2)若試管內(nèi)液面上升，則原溶液呈_性，發(fā)生_腐蝕，電極反應(yīng)：負(fù)極：_ _，正極：_。(3)若試管內(nèi)液面下降，則原溶液呈_性， 發(fā)生_腐蝕，電極反應(yīng)：負(fù)極：_； 正極：_。 【解析】根據(jù)原電池的構(gòu)成條件，兩種不同的材料在有電解質(zhì)溶液時，若形成閉合回路，即可構(gòu)成原電池。根據(jù)金屬腐蝕的條件、原理及實驗結(jié)果可知：試管內(nèi)液面上升，說明試管內(nèi)壓強減小，氣體被吸收所致，則鐵釘發(fā)生了吸氧腐蝕，據(jù)此寫出電極反應(yīng)式；試管內(nèi)液面下降，說明試管內(nèi)氣體壓強變大，試管內(nèi)產(chǎn)生了新氣體所致，即鐵釘發(fā)生

5、了析氫腐蝕，據(jù)此寫出電極反應(yīng)式?！敬鸢浮?1)電化學(xué)(2)弱酸性或中吸氧2Fe4e=2Fe2O24e2H2O=4OH(3)較強的酸析氫Fe2e=Fe22H2e=H2思考：金屬為什么會腐蝕？如何防止腐蝕？【提示】金屬易失電子，表現(xiàn)出較強的還原性，在有氧化劑或潮濕的空氣里，往往發(fā)生氧化反應(yīng)，形成金屬陽離子而被腐蝕。防止金屬腐蝕的方法有：改變金屬成分、鈍化、涂層、鍍層、電化學(xué)保護(hù)法等。二、金屬的防護(hù)在鐵皮上鍍上一層鋅的目的是什么？快餐杯表面有一層搪瓷，起什么作用？學(xué)生交流【提示】鍍鋅的目的主要是將鋅覆蓋在鐵的表面，隔離空氣等物質(zhì)防止鐵的腐蝕?？觳捅砻娴奶麓善鸬奖Ｗo(hù)鐵，防止鐵生銹的作用。 為什么工業(yè)

6、生產(chǎn)的鎂、鋁不需要加覆蓋層保護(hù)？學(xué)生交流【提示】由于鎂、鋁兩種活潑金屬容易被氧化，其表面形成一層致密的氧化物保護(hù)膜，這層氧化膜起到了阻止氧氣繼續(xù)氧化金屬的作用，故鎂鋁不需要覆蓋其他保護(hù)層。【歸納小結(jié)】金屬防護(hù)主要有表面保護(hù)、電化學(xué)保護(hù)及改變金屬成分等方法。 表面保護(hù)電化學(xué)保護(hù)改變金屬成分鈍化保護(hù)涂層保護(hù)鍍層保護(hù)外加直流電源的陰極保護(hù)犧牲陽極保護(hù)制成合金，如不銹鋼等鋼鐵表面發(fā)藍(lán)；鋁制品鈍化膜涂油漆、涂瀝青等電鍍二、金屬腐蝕的防止和利用1用化學(xué)方法使其表面形成一層 。2電鍍，鍍層金屬通常是一些 的物質(zhì)。3電化學(xué)保護(hù)法，如 和 。致密的氧化膜在空氣或溶液里不易發(fā)生化學(xué)變化犧牲陽極保護(hù)法外加電流陰極保

7、護(hù)法 (2010年北京理綜)下列有關(guān)鋼鐵腐蝕與防護(hù)的說法正確的是()A鋼管與電源正極連接，鋼管可被保護(hù)B鐵遇冷濃硝酸表面鈍化，可保護(hù)內(nèi)部不被腐蝕C鋼管與銅管露天堆放在一起時，鋼管不易被腐蝕D鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕時，負(fù)極反應(yīng)是Fe3e=Fe3【解析】鋼管與電源正極連接，作電解池的陽極，被氧化而腐蝕，A項錯；鐵在冷濃硝酸中表面生成一層致密的氧化物保護(hù)膜，從而保護(hù)內(nèi)部不被腐蝕，B項正確，鋼管與銅管堆放一起時，構(gòu)成原電池，鋼管作負(fù)極而易被腐蝕，C項錯；鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕時，負(fù)極反應(yīng)：Fe2e=Fe2，D項錯?！敬鸢浮緽【點評】鋼鐵腐蝕具有普遍性，但防止腐蝕，采取適當(dāng)?shù)拇胧┘訌姳Ｗo(hù)不但可以做到，而且可以大大節(jié)

8、省原料。2. 下列金屬的防護(hù)方法不正確的是()A對健身器材涂油漆以防止生銹B對某些工具的“機械轉(zhuǎn)動部位”選用刷油漆的方法來防銹C用犧牲鋅塊的方法來保護(hù)船體D自行車的鋼圈上鍍上一層Cr防銹【解析】“機械轉(zhuǎn)動部位”應(yīng)涂油質(zhì)防銹，油質(zhì)既能防水又能防止氣體對金屬的腐蝕，還能使轉(zhuǎn)動部位靈活?！敬鸢浮緽1(2010年天津理綜)化學(xué)已滲透到人類生活的各個方面。下列說法不正確的是()A阿司匹林具有解熱鎮(zhèn)痛作用B可以用Si3N4、Al2O3制作高溫結(jié)構(gòu)陶瓷制品C在入?？诘匿撹F閘門上裝一定數(shù)量的銅塊可防止閘門被腐蝕D禁止使用四乙基鉛作汽油抗爆震劑，可減少汽車尾氣污染【解析】阿司匹林為解熱鎮(zhèn)痛藥，A正確；高溫結(jié)構(gòu)陶

9、瓷的基體的主要成分有Al2O3，MgOAl2O3、SiO2、Si3N4、SiC等，B正確；鋼鐵閘門上裝一定數(shù)量的銅塊，形成鐵銅原電池，鐵為負(fù)極，加速鐵的腐蝕，C錯；禁止使用含鉛汽油，以防止鉛對空氣的污染，D正確。【答案】C2(2009年廣東)鋼鐵生銹過程發(fā)生如下反應(yīng)：2FeO22H2O=2Fe(OH)2； 4Fe(OH)2O22H2O= 4Fe(OH)3；2Fe(OH)3=Fe2O33H2O。下列說法正確的是()A反應(yīng)、中電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相等B反應(yīng)中的氧化劑是氧氣和水C與銅質(zhì)水龍頭連接處的鋼質(zhì)水管不易發(fā)生腐蝕D鋼鐵在潮濕的空氣中不能發(fā)生電化學(xué)腐蝕【解析】B反應(yīng)氧化劑為O2，不含H2O；C.兩種金屬

10、形成原電池，加快鋼質(zhì)水管的腐蝕；D.鋼鐵在潮濕空氣中易發(fā)生電化學(xué)腐蝕?！敬鸢浮緼3如下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 BC D【解析】中Fe放置在海水中，形成了無數(shù)微小原電池，發(fā)生電化學(xué)腐蝕。均構(gòu)成了原電池。中Fe的活潑性強于Sn，F(xiàn)e作負(fù)極發(fā)生了電化學(xué)腐蝕；中Zn的活潑性比Fe強，Zn作負(fù)極被腐蝕，而Fe被保護(hù)；中Fe的活潑性遠(yuǎn)遠(yuǎn)強于Cu，所以Fe作負(fù)極被腐蝕，并且中形成的電流弱于中電流，所以中Fe比中腐蝕得快，比腐蝕得慢。因此Fe被腐蝕由快到慢的順序為。【答案】C4下列關(guān)于實驗現(xiàn)象的描述不正確的是()A把銅片和鐵片緊靠在一起浸入稀硫酸中，銅片表面出現(xiàn)氣泡B用銅片作

11、陽極，鐵片作陰極，電解CuSO4溶液，鐵片表面出現(xiàn)一層銅C把銅片插入三氯化鐵溶液中，在銅片表面出現(xiàn)一層鐵D把鋅粒放入盛有鹽酸的試管中，加入幾滴氯化銅溶液，放出氣泡速率加快【解析】銅片插入三氯化鐵溶液中發(fā)生反應(yīng)Cu2Fe3=Cu22Fe2，不會有鐵析出?！敬鸢浮緾5如圖所示，甲、乙兩試管中各放一枚鐵釘，甲試管中為NH4Cl溶液，乙試管為NaCl溶液。數(shù)天后觀察到的現(xiàn)象是_ _，甲中正極反應(yīng)為_，乙中正極反應(yīng)為_。試管中殘留氣體平均相對分子質(zhì)量的變化為：甲_，乙_?！窘馕觥吭擃}在析氫腐蝕與吸氧腐蝕的基礎(chǔ)上，綜合氣壓原理、平均相對分子質(zhì)量概念，增強了題目的綜合性。NH4Cl溶液水解顯酸性，甲試管中發(fā)

12、生析氫腐蝕，生成氫氣，氣壓增高，NaCl溶液呈中性，乙試管中發(fā)生吸氧腐蝕，氧氣被消耗，氣壓降低，所以左側(cè)導(dǎo)管中水柱下降，右側(cè)導(dǎo)管中水柱上升。又由于甲試管中生成了摩爾質(zhì)量小的氫氣，乙試管中消耗了摩爾質(zhì)量大的氧氣，甲、乙兩試管中殘留氣體平均相對分子質(zhì)量都會減小?！敬鸢浮孔髠?cè)導(dǎo)管中水柱下降，右側(cè)導(dǎo)管中水柱上升2H2e=H22H2OO24e=4OH變小變小6鋁的陽極氧化，是一種常用的金屬表面處理技術(shù)，它能使鋁的表面生成一層致密的氧化膜，該氧化膜不溶于稀硫酸。某化學(xué)研究小組在實驗室中按下列步驟模擬該生產(chǎn)過程。填寫下列空白：(1)配制實驗用的溶液。要配制200 mL密度為1.2 gcm3的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16%的NaOH溶液，需要稱取_ g NaOH固體。(2)把鋁片浸入熱的16%NaOH溶液中約半分鐘左右洗去油污，除去表面的氧化膜，取出用水沖洗。寫出除去氧化膜的離子方程式_。 (3)按下圖所示組裝好儀器，接通開關(guān)K，通電約25 min。在陽極生成氧化鋁，陰極產(chǎn)生氣體。寫出該過程中的電極反應(yīng)式陽極_；陰極_。(4)斷開電路，取出鋁片，用1%稀氨水中和表面的酸液，再用水沖洗干凈。寫出該過程發(fā)生反應(yīng)的離子方程式_ _?！窘馕觥?1)mNaOH(aq)V200 mL1.2 gcm3240 g，m(NaOH)mNaOH(aq)w240 g16%38.4 g。(2)