【教學(xué)課件】第4節(jié) 金屬的腐蝕與防護 參考課件

第4節(jié)金屬的腐蝕與防護第1章化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化【復(fù)習(xí)】【例1】下列敘述中，可以說明金屬甲比乙活潑性強的是()C.將甲乙作電極組成原電池時甲是負極；A.甲和乙用導(dǎo)線連接插入稀鹽酸溶液中，乙溶解，甲上有H2氣放出；B.在氧化–還原反應(yīng)中，甲比乙失去的電子多；D.同價態(tài)的陽離子，甲比乙的氧化性強；C一、導(dǎo)入新課【例2】下列制氫氣的反應(yīng)速率最快的是()C.粗鋅和1mol/L硫酸A.純鋅和1mol/L硫酸B.純鋅和18mol/L硫酸D.粗鋅和1mol/L硫酸的反應(yīng)中加入幾滴CuSO4溶液。一、導(dǎo)入新課D【例3】下列裝置中四塊相同的Zn片，放置一段時間后腐蝕速率由慢到快的順序是____________________________________。(4)(2)(1)(3)一、導(dǎo)入新課0.1mol/LNaClAlZn0.1mol/LNaClFeZn0.1mol/LNaCl鍍Cu-Zn0.1mol/LNaClZn(1)(2)(3)(4)二、講授新課金屬腐蝕我國作為世界上鋼鐵產(chǎn)量最多的國家(2005年全國生產(chǎn)鋼材37117.02萬噸)，每年被腐蝕的鐵占到我國鋼鐵年產(chǎn)量的十分之一，因為金屬腐蝕而造成的損失占到國內(nèi)生產(chǎn)總值的2%~4%；約合人民幣：3000億元(2005年我國國內(nèi)生產(chǎn)總值將達15萬億元)。另據(jù)國外統(tǒng)計，金屬腐蝕的年損失遠遠超過水災(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。二、講授新課腐蝕不僅造成經(jīng)濟損失，也經(jīng)常對安全構(gòu)成威脅。國內(nèi)外都曾發(fā)生過許多災(zāi)難性腐蝕事故，如飛機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，更會危及工作人員和附近居民的生命安全?！締栴}討論】一、金屬的腐蝕和防護(1)判斷下列裝置是否為原電池？若是，指出電極名稱并寫出電極反應(yīng)式。二、講授新課(2)若將Fe棒C棒粉碎摻在一起制成一光亮的Fe-C合金棒，插在HCl里，則是否構(gòu)成了原電池？HClFeCHClFeCHClFe-C合金棒(3)鋼鐵及其制品通常為含碳的鐵合金，若在潮濕的環(huán)境里或鹽濃度較大的環(huán)境里長期放置，常易生銹變紅，原因是什么？二、講授新課金屬陽離子失e-氧化反應(yīng)金屬腐蝕的類型化學(xué)腐蝕電化腐蝕析氫腐蝕吸氧腐蝕(常見普遍)金屬原子金屬腐蝕的本質(zhì)：金屬腐蝕：是指金屬或合金跟接觸的氣體或液體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)（氧化-還原）而腐蝕損耗的過程。二、講授新課金屬的化學(xué)腐蝕：金屬跟接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。特點：反應(yīng)簡單、金屬與氧化劑之間的氧化還原反應(yīng)。二、講授新課電化學(xué)腐蝕：不純的金屬或合金與電解質(zhì)溶液接觸，會發(fā)生原電池反應(yīng)，比較活潑的金屬失電子被氧化的腐蝕。鐵：負極水膜（電解質(zhì)溶液）碳：正極在鋼鐵表面形成無數(shù)微小原電池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濕過的兩支試管分別標記為a、b中，按圖裝好儀器。一段時間后，打開止水夾，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。二、講授新課ab實驗現(xiàn)象：裝置a中的導(dǎo)管中水柱上升，裝置b中的導(dǎo)管中水柱下降。思考：導(dǎo)管中的水柱變化說明什么問題？裝置a中的導(dǎo)管中水柱上升，說明大試管內(nèi)氣體壓強減小，a裝置中有氣體參加反應(yīng)。裝置b中的導(dǎo)管中水柱下降，說明大試管內(nèi)氣體生成。思考：向鐵粉中加入炭粉的作用是什么？在a裝置中鐵、炭、氯化鈉溶液及b裝置中鐵、炭、醋酸均構(gòu)成原電池，能加快化學(xué)反應(yīng)速率。二、講授新課負極：2Fe-4e-=2Fe2+正極：O2+2H2O+4e-=4OH-總反應(yīng)：2Fe+

O2+2H2O

=2Fe(OH)2中性或酸性很弱或堿性條件下，易發(fā)生吸氧腐蝕。二、講授新課4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3·nH2O+(3-n)H2O進一步反應(yīng)：紅色的鐵銹正極：2H++2e-=H2↑負極：Fe-2e-=Fe2+總反應(yīng)：Fe+2H+=Fe2++H2↑當鋼鐵處于酸性介質(zhì)中時，易發(fā)生析氫腐蝕；析氫腐蝕和吸氧腐蝕都屬于電化學(xué)腐蝕。二、講授新課二、講授新課化學(xué)腐蝕電化腐蝕條件現(xiàn)象本質(zhì)聯(lián)系化學(xué)腐蝕與電化腐蝕的比較金屬跟非金屬單質(zhì)直接接觸不純金屬或合金跟電解質(zhì)溶液接觸無電流產(chǎn)生有微弱電流產(chǎn)生金屬被氧化較活潑金屬被氧化兩者往往同時發(fā)生，電化腐蝕更普遍析氫腐蝕吸氧腐蝕二、講授新課析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較Fe2O3·nH2O（鐵銹）通常兩種腐蝕同時存在，但以后者更普遍。析氫腐蝕吸氧腐蝕條件水膜呈酸性。水膜呈中性堿性或酸性很弱。電極反應(yīng)負極Fe(-)Fe-2e=Fe2+2Fe-4e=2Fe2+正極C(+)2H++2e=H2↑O2+2H2O+4e=4OH-總反應(yīng):Fe+2H+=Fe2+↑2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3聯(lián)系二、講授新課

二、講授新課強電解質(zhì)>弱電解質(zhì)>非電解質(zhì)金屬腐蝕的快慢：電解原理引起的腐蝕>原電池原理引起的腐蝕>化學(xué)腐蝕>有防護措施的腐蝕同一金屬在不同物質(zhì)中腐蝕的快慢：二、講授新課金屬腐蝕快慢的判斷：(1)與構(gòu)成微電池兩極的材料有關(guān)。兩極材料的活動性差別越大，氧化還原反應(yīng)的速率越

，活潑金屬被腐蝕的速度越

。(2)電解原理引起的腐蝕

原電池原理引起的腐蝕

化學(xué)腐蝕

有防腐措施的腐蝕。(3)同一種金屬的腐蝕：在強電解質(zhì)中

弱電解質(zhì)中

非電解質(zhì)中(4)一般說來：原電池原理引起的腐蝕

化學(xué)腐蝕

有防腐措施的腐蝕。注意：在鋼鐵的腐蝕過程中，其電化學(xué)腐蝕更嚴重，在電化學(xué)腐蝕中，吸氧腐蝕更普遍。>>>>>快快>>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。請解釋下列有關(guān)鐵生銹現(xiàn)象的原因。1.相對于在內(nèi)河行駛的輪船來說，海輪更容易被腐蝕。因為海水中含有較多的氯化鈉等鹽類，導(dǎo)電能力比內(nèi)河的水更強，而在電解質(zhì)溶液中，電化學(xué)腐蝕更容易進行。2.1910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)。是由于南極的溫度常年在0℃以下，說明在較高溫度下，腐蝕更易進行。二、講授新課3.用于連接銅板的鐵螺絲容易生銹。是由于鐵與銅及空氣中的水蒸汽構(gòu)成了原電池，鐵作原電池的負極，因此鐵易被腐蝕而生銹。4.當化工廠排出的廢氣為酸性氣體時,工廠附近的鐵制品容易生銹。說明鐵制品在酸性條件下比在中性條件下更容易被腐蝕。二、講授新課交流與討論請大家根據(jù)鐵生銹的原理，思考應(yīng)采取什么措施防止鐵生銹？二、講授新課交流與討論二、鋼鐵腐蝕的防護：1.改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)：如將Cr、Ni等金屬加進鋼里制成合金鋼。2.金屬表面覆蓋保護層如油漆、油脂等，電鍍（Zn,Cr等易氧化形成致密的氧化物薄膜）作保護層。原理：隔絕金屬與外界空氣、電解質(zhì)溶液的接觸。衣架和電線的外面包上一層塑料層二、講授新課3.電化學(xué)保護法原理形成原電池反應(yīng)時，讓被保護金屬做正極，不反應(yīng)，起到保護作用；而活潑金屬反應(yīng)受到腐蝕。二、講授新課犧牲陽極的陰極保護法形成原電池反應(yīng)時，讓被保護金屬做正極，不反應(yīng)，起到保護作用；而活潑金屬反應(yīng)受到腐蝕。二、講授新課你還知道哪些防止金屬腐蝕的方法？請舉例說明。用犧牲鎂塊的方法來防止地下鋼鐵管道的腐蝕，鎂塊必須定期更換制成不銹鋼，在金屬表面鍍一層比要保護的金屬耐腐蝕的金屬。用犧牲鋅塊的方法來保護船身，鋅塊必須定期更換鋅塊二、講授新課外加電流的陰極保護法將被保護金屬與另一附加電極作為電解池的兩個極，使被保護的金屬作為陰極，在外加直流電的作用下使陰極得到保護。此法主要用于防止土壤、海水及水中金屬設(shè)備的腐蝕。1.如圖，水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天觀察：(1)若液面上升，則溶液呈____________性，發(fā)生_______腐蝕，電極反應(yīng)式為：負極_________________；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：負極：_______________正極：_______________。中性或堿性吸氧Fe–2e-＝Fe2+O2+2H2O+4e-＝4OH－酸性析氫Fe–2e-＝Fe2+2H++2e-＝H2↑二、講授新課2.分析右圖，按要求寫出有關(guān)反應(yīng)方程式：（1）鐵棒上的電極反應(yīng)式為：________________________________________（2）碳棒上的電極反應(yīng)式為：________________________________________（3）溶液中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：_____________________________________________________________________________________________________2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3O2+2H2O+4e-＝4OH-2Fe–4e-＝2Fe2+二、講授新課3.鎳--鎘可充電電池可發(fā)生如下反應(yīng)：Cd+2NiO(OH)+2H2O由此可知，該電池的負極材料是()Cd(OH)2+2Ni(OH)2放電充電A.CdDB.NiO(OH)D.Ni(OH)2C.Cd(OH)2二、講授新課

1.下列敘述正確的是()A.構(gòu)成原電池正極和負極的材料必須是兩種金屬B.由Cu、Zn作電極與CuSO4溶液組成的原電池中Cu是負極。C.馬口鐵（鍍錫鐵）破損時與電解質(zhì)溶液接觸，錫先被腐蝕。D.銅鋅原電池工作時，若有13g鋅被溶解，電路中就有0.4mol電子通過D三、課堂練習(xí)2.鋼鐵銹蝕過程中可能發(fā)生的變化是()①Fe由單質(zhì)轉(zhuǎn)化為+2價；②Fe由+2價轉(zhuǎn)化為+3價；③產(chǎn)生氫氣；④產(chǎn)生氧氣；⑤雜質(zhì)C被氧化除去；⑥Fe(OH)3失水變成Fe2O3·3H2O。

A.①②③⑥

B.①③④

C.只有①③

D.全部A三、課堂練習(xí)3.為保護地下鋼管不被腐蝕，可采用的方法是()A.與直流電源負極相連接B.與直流電源的正極相連接C.與銅板相連接D.與鋅板相連接4.下列說法正確的是(

)A.鋼鐵因含雜質(zhì)而容易發(fā)生電化腐蝕，所以合金都不耐腐蝕B.原電池反應(yīng)是導(dǎo)致金屬腐蝕的主要原因，故不能用來減緩金屬的腐蝕C.鋼鐵電化腐蝕的兩種類型主要區(qū)別在于水膜的pH不同，引起的正極反應(yīng)不同D.無論哪種類型的腐蝕，其實質(zhì)都是金屬被氧化ADCD三、課堂練習(xí)5.銅制品上的鋁質(zhì)鉚釘，在潮濕空氣中易腐蝕的原因可描述為()A.形成原電池鋁作負極B.形成原電池時銅作負極C.形成原電池時，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6.以下現(xiàn)象與電化腐蝕無關(guān)的是()A.黃銅(銅鋅合金)制作的銅鑼不易產(chǎn)生銅銹B.生鐵比軟鐵芯(幾乎是純鐵)容易生銹C.鐵質(zhì)器件附有銅質(zhì)配件，在接觸處易生銹D.銀質(zhì)獎牌久置后表面變暗A(chǔ)D三、課堂練習(xí)7.鋼鐵表面鍍有下列金屬時，當鍍層部分被破壞時，鐵不易被腐蝕的是()A．Sn

B．Zn

C．Cu

D．Ag8.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.②①③④B.④③①②

C.④②①③D.③②④①BC三、課堂練習(xí)9.下列事實不能用電化學(xué)理論解釋的是(

)A.輪船水線以下的船殼上鑲嵌有一定量的鋅塊B.鍍鋅的鐵制品比鍍錫的鐵制品耐用C.鋁片不用特殊方法保存D.常溫下鋁跟稀硫酸快速反應(yīng)，跟濃硫酸幾乎不反應(yīng)10.下列敘述中不正確的是(

)A.金屬的電化腐蝕比化學(xué)腐蝕普遍B.鋼鐵在干燥空氣里不易腐蝕C.用鋁質(zhì)鉚釘鉚接鐵板，鐵板易被腐蝕D.原電池中電子由正極流入負極CDCD三、課堂練習(xí)11.下列敘述正確的是（）A.原電池中陽離子向負極移動B.原電池的負極發(fā)生氧化反應(yīng)C.馬口鐵（鍍錫）的表面一旦破損，鐵腐蝕加快D.白鐵（鍍鋅）的表面一旦破損，鐵腐蝕加快12.自來水管與下列材料做成的水龍頭連接，銹蝕最快的鐵水管連接的是（）A.銅水龍頭 B.鐵水龍頭C.塑料水龍頭 D.陶瓷水龍頭BCA三、課堂練習(xí)13.在經(jīng)常受酸雨危害的地區(qū)，金屬制品易受腐蝕。其中鐵制品主要發(fā)生____

腐蝕，負極反應(yīng)式為_____________________；銅制品發(fā)生______腐蝕，正極反應(yīng)式是_____________________。析氫Fe-2e-=Fe2+吸氧O2+4H++4e-=2H2O三、課堂練習(xí)14.燒過菜的鐵鍋未及時洗去含有NaCl的殘液，過一段時間便出現(xiàn)紅棕色的鐵銹斑點，已知該銹斑為Fe(OH)3失水的產(chǎn)物。表示Fe(OH)3生成的電極反應(yīng)式、離子方程式和化學(xué)方程式分別為；（1）負極

，正極

；（2）

；（3）

。2Fe-4e-=2Fe2+O2+2H2O+4e-=4OH-2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)314.在含有H2S氣體的空氣中，銀器表面易變黑(生成了Ag2S)，原因是銀發(fā)生了______（填“析氫”或“吸氧”）腐蝕，其電極反應(yīng)式為：正極

，負極

，最終在銀器表面生成Ag2S的離子方程式：

。吸氧O2+2H2O+4e-=4OH-

Ag-e-=Ag+

2Ag++H2S=Ag2S+2H+

三、課堂練習(xí)15.為了除去銀器表面的Ag2S，可采用如下方法：在一個鋁制的容器中放入食鹽溶液，將銀器浸入食鹽溶液，使銀器與鋁接觸良好。過一段時間，銀器表面變?yōu)殂y白色，并聞到臭雞蛋的氣味，觀察到有少量白色絮狀沉淀生成。請用電極反應(yīng)式和離子方程式表示上述過程。除去銀器表面的Ag2S時:(-)2Al-6e=2Al3+(+)3Ag2S+6e=6Ag+3S2-溶液中發(fā)生如下反應(yīng)：2Al3++3S2-+6H2O=2Al(OH)3↓+3H2S↑

(Al3+和S2-的水解反應(yīng)進行到底。)三、課堂練習(xí)16.市場上出售的“熱敷