第四章 第三節(jié)　金屬的腐蝕與防護(hù)

第三節(jié)金屬的腐蝕與防護(hù)[核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)]1.了解金屬腐蝕的現(xiàn)象及危害。知道金屬腐蝕的類(lèi)型和本質(zhì)及金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的條件，能解釋金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因。2.掌握防止金屬腐蝕的措施及原理。3.了解金屬腐蝕的利用。一、金屬的腐蝕1．金屬腐蝕的普遍性及危害(1)金屬腐蝕現(xiàn)象普遍存在，常常是自發(fā)進(jìn)行的。思考舉例說(shuō)明日常生活中金屬腐蝕的現(xiàn)象。______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(2)金屬腐蝕的危害①金屬制品的______、________及________等方面都會(huì)發(fā)生變化，從而使機(jī)器設(shè)備、儀器、儀表的精度和靈敏度________，甚至報(bào)廢。②橋梁、建筑物的金屬構(gòu)架強(qiáng)度__________而造成坍塌。③地下金屬管道發(fā)生泄漏、輪船船體損壞。2．金屬的腐蝕(1)概念：金屬或合金與周?chē)腳_________發(fā)生________反應(yīng)而引起損耗的現(xiàn)象。(2)本質(zhì)：金屬原子________電子變?yōu)殛?yáng)離子，金屬發(fā)生________反應(yīng)。(3)分類(lèi)金屬腐蝕eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(化學(xué)腐蝕：金屬與其表面接觸的一些物質(zhì),如O2、Cl2、SO2等直接反應(yīng)而引起的腐蝕,電化學(xué)腐蝕：當(dāng)______的金屬與________溶液接,觸時(shí)會(huì)發(fā)生________反應(yīng)，比較活潑的金,屬發(fā)生氧化反應(yīng)而被腐蝕))特別提醒金屬腐蝕過(guò)程中，電化學(xué)腐蝕和化學(xué)腐蝕往往同時(shí)發(fā)生，但絕大多數(shù)屬于電化學(xué)腐蝕。3．鋼鐵的電化學(xué)腐蝕類(lèi)別項(xiàng)目析氫腐蝕吸氧腐蝕示意圖條件水膜酸性較強(qiáng)水膜酸性很弱或呈中性負(fù)極正極總反應(yīng)聯(lián)系通常兩種腐蝕同時(shí)存在，但后者更普遍4.實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)解釋導(dǎo)管中_____________________________________________________________________裝置中鐵、碳和飽和食鹽水構(gòu)成________，鐵釘發(fā)生______腐蝕①試管中產(chǎn)生氣泡的速率______________________Zn與CuSO4反應(yīng)生成Cu，Zn、Cu和稀鹽酸構(gòu)成_________，發(fā)生________腐蝕，產(chǎn)生氣泡的速率更________________結(jié)論：①電化學(xué)腐蝕中吸氧腐蝕更普遍；②電化學(xué)腐蝕速率比化學(xué)腐蝕大得多。(1)無(wú)論化學(xué)腐蝕還是電化學(xué)腐蝕，金屬的腐蝕都是金屬失電子被氧化的過(guò)程()(2)所有金屬純度越大，越不易被腐蝕()(3)因?yàn)镃O2普遍存在，所以鋼鐵腐蝕以析氫腐蝕為主()(4)銅在酸性條件下也可以發(fā)生析氫腐蝕()(5)純鐵不易被腐蝕，生鐵易被腐蝕，是因?yàn)樯F中含碳能形成原電池發(fā)生電化學(xué)腐蝕()(6)鐵的電化學(xué)腐蝕的負(fù)極反應(yīng)為Fe－3e－=Fe3＋()(7)Al、Fe、Cu在潮濕的空氣中腐蝕均生成氧化物()(8)純銀質(zhì)物品久置表面變暗，是銀發(fā)生吸氧腐蝕的結(jié)果()在一塊拋光、干凈的鋼片上滴上一滴含有少量酚酞和鐵氰化鉀(K3[Fe(CN)6])的飽和食鹽水，幾分鐘后，液滴中心部分主要呈現(xiàn)藍(lán)色，液滴邊緣為一紅色圓環(huán)，而在兩者之間有一棕褐色環(huán)。如圖所示：思考下列問(wèn)題：(1)液滴中心出現(xiàn)藍(lán)色的原因：___________________________________________________。(2)液滴邊緣為一紅色圓環(huán)的原因：_______________________________________________。(3)棕褐色環(huán)的主要成分為鐵銹，用化學(xué)用語(yǔ)表示產(chǎn)生鐵銹的過(guò)程：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。二、金屬的防護(hù)1．改變金屬材料的組成如普通鋼中加入________等制成不銹鋼產(chǎn)品；________不僅具有優(yōu)異的抗腐蝕性，還具有良好的生物相容性。2．在金屬表面覆蓋保護(hù)層如在鋼鐵制品的表面噴涂油漆、礦物性油脂或覆蓋搪瓷、塑料等；電鍍鋅、錫、鉻、鎳等；利用化學(xué)方法、________、________等方式在金屬表面形成穩(wěn)定的鈍化膜。3．電化學(xué)保護(hù)法(1)犧牲陽(yáng)極法原理：原電池原理，被保護(hù)的金屬作______，活潑性更強(qiáng)的金屬作________。應(yīng)用：鍋爐內(nèi)壁、船舶外殼、鋼鐵閘門(mén)安裝鎂合金或鋅塊。(2)外加電流法原理：電解池原理，被保護(hù)的金屬作陰極，與電源的________相連。應(yīng)用：鋼鐵閘門(mén)、高壓線(xiàn)鐵架、地下管道連接直流電源的負(fù)極。4．電化學(xué)保護(hù)法實(shí)驗(yàn)探究(1)實(shí)驗(yàn)探究一實(shí)驗(yàn)操作：一段時(shí)間后在Fe電極區(qū)取少量溶液于試管中，再向試管中滴入2滴黃色K3[Fe(CN)6](鐵氰化鉀)溶液。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有關(guān)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)論電流表：指針________－溶液中不含F(xiàn)e2＋，鐵作正極未被腐蝕陽(yáng)極(負(fù)極區(qū))：Zn溶解陰極(正極區(qū))：有________產(chǎn)生，試管中____藍(lán)色沉淀生成(2)實(shí)驗(yàn)探究二①將裹有鋅皮的鐵釘放入混合了NaCl、酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液的瓊脂中，鐵釘周?chē)鷂_______。②將纏有銅絲的鐵釘放入混合了NaCl、酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液的瓊脂中，鐵釘周?chē)蒧___________，銅絲周?chē)鷂_____________________________________________________。結(jié)論：________________________________________________________________________。(1)犧牲陽(yáng)極法利用的是電解池原理()(2)在鐵制品表面鍍鋅，是為了防止鐵制品腐蝕，而且鍍層有損壞仍可對(duì)鐵制品起到保護(hù)作用()(3)鐵制品涂油脂、噴油漆是為了隔絕鐵與氧氣的接觸，起到保護(hù)鐵制品的作用()(4)鐵閘門(mén)可與外加電源的正極相連，起到保護(hù)作用()(5)如圖，石墨電極反應(yīng)：O2＋4H＋＋4e－=2H2O()(6)地下鋼鐵管道用導(dǎo)線(xiàn)連接鋅塊可以減緩管道的腐蝕()(7)黃銅(銅鋅合金)制作的銅鑼不易產(chǎn)生銅綠()1．下圖所示的各容器中均盛有海水，鐵在其中被腐蝕時(shí)由快到慢的順序是_____________(填序號(hào))。2．利用如圖裝置，可以模擬鐵的電化學(xué)防護(hù)。(1)若X為銅，為減緩鐵的腐蝕，開(kāi)關(guān)K應(yīng)置于________處，鐵棒上發(fā)生的電極反應(yīng)為_(kāi)___________________________________，該種防護(hù)方法稱(chēng)為_(kāi)_______。(2)若X為鋅棒，開(kāi)關(guān)K置于M處，鐵棒上的電極反應(yīng)為_(kāi)______________________________，該電化學(xué)防護(hù)法稱(chēng)為_(kāi)_______。金屬腐蝕快慢的判斷方法(1)在同一電解質(zhì)溶液中，同一種金屬腐蝕由快到慢的順序?yàn)殡娊獬氐年?yáng)極＞原電池的負(fù)極＞化學(xué)腐蝕＞原電池的正極>電解池的陰極。(2)同一種金屬在不同介質(zhì)中腐蝕由快到慢的順序?yàn)閺?qiáng)電解質(zhì)溶液＞弱電解質(zhì)溶液＞非電解質(zhì)溶液。(3)對(duì)同一種電解質(zhì)溶液來(lái)說(shuō)，電解質(zhì)溶液濃度越大，金屬腐蝕越快。(4)金屬活動(dòng)性差別越大，活潑性強(qiáng)的金屬腐蝕越快。三、金屬腐蝕的利用(一)制作暖貼1．市場(chǎng)上出售的“熱敷袋”其主要成分是鐵屑、石墨粉、木屑、少量氯化鈉和水等。熱敷袋啟用之前用塑料袋密封，啟用時(shí)，打開(kāi)塑料袋輕輕揉搓就會(huì)放出熱量。使用完后，會(huì)發(fā)現(xiàn)有大量鐵銹存在。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)熱敷袋放出的熱量是利用了鐵發(fā)生__________反應(yīng)放出的熱量。(2)加入氯化鈉的主要作用是_______________________________________________。(3)有關(guān)的電極反應(yīng)式：負(fù)極：_________________________________________，正極：____________________________。(4)試用化學(xué)方程式表明上述變化過(guò)程：______________________________________________________________________________________________________________。(二)利用微電解技術(shù)處理廢水2．(2023·山東棗莊高二期末)利用燒結(jié)的鐵碳混合材料可除去廢水中的污染物，在有、無(wú)溶解氧的情況下均可在溶液中生成絮凝劑，某種環(huán)境下其作用原理圖示如下：請(qǐng)回答：(1)圖中C電極上的電極反應(yīng)式是___________________________________________________________________________________________________________________。(2)下列敘述正確的是________(填字母)。A．鐵電極為正極，碳電極為負(fù)極B．經(jīng)過(guò)加熱燒結(jié)的鐵碳混合物表面空隙發(fā)達(dá)，吸附能力大幅提高，有利于除污C．如圖所示，碳電極上的反應(yīng)環(huán)境為無(wú)溶解氧環(huán)境D．鐵碳混合材料工作過(guò)程中電子從鐵電極流出，被絮凝劑運(yùn)輸至碳電極表面3．鉈(Tl)的價(jià)態(tài)分析及處理方法是環(huán)境保護(hù)研究的重點(diǎn)課題。(1)三價(jià)鉈各物種[Tl3＋、Tl(OH)2＋、Tl(OH)eq\o\al(＋,)2、Tl(OH)3、Tl(OH)eq\o\al(－,4)]分布分?jǐn)?shù)(平衡時(shí)某物種的物質(zhì)的量占各物種的總物質(zhì)的量之和的分?jǐn)?shù))與pH的關(guān)系如圖所示。當(dāng)pH＝1.5時(shí)，溶液中濃度最大的含鉈物種是_________________________________________________(填化學(xué)式)。(2)鐵鹽、鐵碳混合物可作為去除廢水中Tl＋和Tl3＋的吸附劑。鐵碳混合物去除鉈的原理是______________________________________________________________________________________________