1.4 金属的腐蚀和防护-2023-2024学年高二化学鲁科版选择性必修第一册课件(共24张PPT)

(共24张PPT)
第四节　金属的腐蚀与防护
探究学习一 金属电化学腐蚀的原理
1．金属腐蚀的定义和分类
(1)定义：金属表面因与周围的物质发生 而遭到破坏的现象。
(2)实质：金属原子 的过程。
(3)分类：化学腐蚀和 。
氧化还原反应
失电子被氧化成阳离子
电化学腐蚀
2．金属电化学腐蚀的原理
(1)定义：不纯的金属接触到 发生原电池反应而发生的腐蚀。
(2)实质：被腐蚀的金属作原电池的 极而失电子被氧化。
电解质溶液
负
(3)析氢腐蚀与吸氧腐蚀(以钢铁的腐蚀为例)
类别 吸氧腐蚀 析氢腐蚀
条件 水膜酸性 . 水膜酸度 .
负极反应
正极反应
原电池反应
不强
较强
O2＋2H2O＋4e－=4OH－
2H＋＋2e－=H2↑
Fe－2e－=Fe2＋
Fe－2e－=Fe2＋
2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)2
Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑
想一想？
(1)铜板上铁铆钉处雨天过后生成铁锈(Fe2O3·xH2O)，写出生锈过程中发生的化学反应方程式。
2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)2、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3、2Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O
想一想？
(2)如图装置中，小试管内为红墨水，具支试管内盛有pH＝4的雨水和生铁片。观察到：开始导管内液面下降，一段时间后导管内液面回升，略高于小试管液面。
①导管内液面下降时，发生 (填“析氢腐蚀”
或“吸氧腐蚀”)。
②墨水回升时，发生 (填“析氢腐蚀”或“吸氧腐蚀”)，此时正极
反应式为： 。
③析氢腐蚀消耗 (填“H＋”或“OH－”，下同)，吸氧腐蚀产生 ，具支试管中溶液pH逐渐 (填“增大”或“减小”)。
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
O2＋2H2O＋4e－=4OH－
H＋
OH－
增大
3．金属腐蚀的快慢规律
(1)对同一电解质溶液来说，金属腐蚀由快到慢的顺序是：
电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防腐措施的腐蚀。
(2)对同一金属来说，在不同溶液中腐蚀速率的快慢：强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶液中。
(3)活动性不同的两种金属，活动性差别越大，活动性强的金属腐蚀速率越快。
(4)对同一种电解质溶液来说，一般电解质溶液浓度越大，金属腐蚀速率越快。
想一想？
如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序为__________________。
　⑤④②①③⑥
【理解应用】
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)无论化学腐蚀还是电化学腐蚀，金属的腐蚀都是失电子被氧化的过程(　　)
(2)钢铁的腐蚀以吸氧腐蚀为主(　　)
(3)钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式为Fe－3e－=Fe3＋(　　)
(4)铜在酸性条件也可以发生析氢腐蚀(　　)
(5)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物(　　)
(6)纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样(　　)
×
√
×
√　
√　
×
×
×
×
【理解应用】
2．(2019·上海高考)关于右图装置，叙述错误的是(　　)
A．石墨电极反应O2＋4H＋＋4e－=2H2O
B．鼓入少量空气，会加快Fe的腐蚀
C．加入少量的NaCl，会加快Fe的腐蚀
D．加入HCl，石墨电极反应式：2H＋＋2e－=H2↑
×
√
×
化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生，只是电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍，危害更大。
析氢腐蚀和吸氧腐蚀取决于金属表面电解质溶液的酸碱性，实际情况中以吸氧腐蚀为主。
钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀时，负极都是铁，失电子生成Fe2＋，而非Fe3＋。
金属活动性顺序中位于氢前面和氢后面的金属都能发生吸氧腐蚀，但只有在金属活动性顺序中排在氢前面的金属才可发生析氢腐蚀。
【反思归纳】
探究学习二 金属腐蚀的防护
1．在金属表面覆盖保护层
①涂耐腐蚀物质，如涂油漆等。
②镀抗腐蚀金属，如电镀等。
③镀膜，如烤蓝等。
2．改变金属内部组成、结构等，如制成不锈钢。
3．电化学防护方法
(1)牺牲阳极的阴极保护法——原电池原理
负极：比被保护金属活泼的金属；
正极：被保护的金属设备。
(2)外加电流的阴极保护法——电解原理
a．阴极：被保护的金属设备；
b．阳极：惰性电极。
【归纳总结】
【理解应用】
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阴极保护法(　　)
(2)铁管镀锌层局部破损后，铁管仍不易生锈(　　)
(3)当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用(　　)
(4)原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因，故不能用来减缓金属的腐蚀
(　　)
(5)在金属表面覆盖保护层，若保护层破损后，就完全失去了对金属的保护作用(　　)
(6)外加电流阴极保护法，在通电时被保护的金属表面腐蚀电流降至零或接近于零(　　)
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√
×
√　
√　
×
×
×
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【理解应用】
2．(2020·江苏，11)将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在题图所示的情境中，下列有关说法正确的是(　　)
A．阴极的电极反应式为Fe－2e－=Fe2＋
B．金属M的活动性比Fe的活动性弱
C．钢铁设施表面因积累大量电子而被保护
D．钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快
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√
×
探究学习三 金属腐蚀的防护
1．一次性保暖贴工作原理
负极 正极
电极材料
电极反应
离子导体
使用后固体成分
铁粉
活性炭
Fe－2e－=Fe2＋
O2＋2H2O＋4e－=4OH－
食盐水
炭粉、氯化钠固体、三氧化二铁固体及含镁和铝的盐
2．微电解技术处理工业废水
负极 正极
电极材料
电极反应
离子导体
原理
铁屑中的铁
铁屑中的碳
Fe－2e－=Fe2＋
O2＋2H2O＋4e－=4OH－
2H＋＋2e－=H2↑
工业废水
新生成的电极反应产物具有很高的反应活性，能与废水中的某些污染物发生氧化还原反应，从而达到去除污染物的目的
【归纳总结】
【理解应用】
糕点包装中常用的脱氧剂组成为还原性铁粉、氯化钠、炭粉等，其脱氧原理与钢铁的吸氧腐蚀相同。下列分析正确的是(　　)
A．脱氧过程是吸热反应，可降低温度，延长糕点保质期
B．脱氧过程中铁做原电池正极，电极反应：Fe－3e－===Fe3＋
C．脱氧过程中碳做原电池正极，电极反应：2H2O＋O2＋4e－===4OH－
D．含有1.12 g铁粉的脱氧剂，理论上最多能吸收氧气336 mL(标准状况)
【基础达标】
1．下列有关金属电化学腐蚀的说法正确的是(　　)
A．铜既可以发生析氢腐蚀也可以发生吸氧腐蚀
B．铁只能发生析氢腐蚀
C．铜只能发生吸氧腐蚀
D．吸氧腐蚀比析氢腐蚀普遍
【基础达标】
2．埋在地下的铸铁输油管道，在下列情况下被腐蚀得最慢的是(　　)
A．在潮湿疏松的碱性土壤中
B．在干燥致密的酸性土壤中
C．将输油管道与电源负极相连
D．在输油管道接口处包上铜皮
【基础达标】
5．根据右图，下列判断中正确的是(　　)
A．烧杯a中的溶液pH升高
B．烧杯a中发生的反应为2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－
C．烧杯b中发生还原反应
D．烧杯b中发生的反应为2Cl－－2e－=Cl2↑
【素养提升】
6．(2017·全国卷Ⅰ，11)支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是(　　)
A．通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零
B．通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩
C．高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流
D．通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整
操作 现象
取一块打磨过的生铁片，在其表面滴一滴含酚酞和K3[Fe(CN)6]的食盐水
放置一段时间后，生铁片上出现如图所示“斑痕”，其边缘为红色，中心区域为蓝色，在两色环交界处出现铁锈
7．某同学进行下列实验。已知Fe2＋与K3[Fe(CN)6]反应生成蓝色的铁氰化亚铁沉淀。
请回答：
(1)生铁片发生________腐蚀，中心区的电极反应式为________________；
(2)边缘处的电极反应式为______________________， 交界处发生的反应为
。
吸氧
Fe－2e－=Fe2＋
2H2O＋O2＋4e－=4OH－
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3、2Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O