人教版高中化学选修四课件 4.4 金属的电化学腐蚀与防护 课件（共51张PPT）
文档属性
| 名称 | 人教版高中化学选修四课件 4.4 金属的电化学腐蚀与防护 课件（共51张PPT） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 220.3KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2016-06-20 23:03:53 | ||
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文档简介
课件50张PPT。第四节 金属的电化学腐蚀与防护
自主学习一、金属的电化学腐蚀
1．金属腐蚀
(1)定义：金属与周围的____________物质发生____________反应而引起损耗的现象。
气体或液体氧化还原(2)本质：金属__________变成阳离子，发生了氧化反应，用反应方程式表示：M－ne－===Mn＋。
(3)分类
①化学腐蚀：金属与接触到的_________ (如O2、Cl2、SO2等)或__________液体(如石油)等直接发生化学反应而引起的腐蚀。失去电子干燥气体非电解质②电化学腐蚀：______的金属与________溶液接触时，会发生__________反应，而使金属腐蚀。
2．电化学腐蚀
钢铁析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较
不纯电解质原电池酸性弱中性O22Fe＋O2＋2H2O ===2Fe(OH)23.钢铁生锈原理的实验探究
(1)实验目的：探究饱和食盐水浸泡过的铁钉发生吸氧腐蚀。
(2)实验步骤：将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放入如图所示的具支试管中。几分钟后，观察导管中水柱的变化。
(3)实验现象：__________________________
___________。 导管中水柱上升，铁钉表面
有铁锈生成(4)实验分析：装置中Fe、C、饱和食盐水一起构成了原电池，Fe作负极，碳作正极，饱和食盐水作电解质溶液，由于NaCl溶液呈中
性，因此钢铁发生_________腐蚀。吸氧二、金属的电化学防护
1．金属的防护
正极阴极2．金属的电化学防护
(1)牺牲阳极的阴极保护法
①理论依据：利用__________原理。
②装置示意图原电池③电极反应式
负极：______________________；
正极：___________________。
(2)外加电流的阴极保护法
①理论依据：利用__________原理。
电解Zn－2e－===Zn2＋2H＋＋2e－===H2↑②装置示意图
阴极阳极自主体验
判断正误
1．金属的腐蚀都是金属失去电子被氧化的过程，所以都是化学腐蚀。( )
2．钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀的区别在于前者有H2生成，后者有O2参加。( )
3．在入海口的钢铁闸门上装一定数量的铜块可防止闸门被腐蚀。( )4．钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式为Fe－3e－===Fe3＋。( )
5．白铁(镀锌铁)镀层破损后铁皮的腐蚀速率减慢。( )
6．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。( )
答案：1.× 2.? √ 3.× 4.× 5.× 6.×探究导引1将纯铁片放入稀硫酸中发生的是析氢腐蚀吗？
提示：不是，因为没有形成原电池，属于化学腐蚀。要点归纳
特别提醒
判断金属的腐蚀类型要从本质入手，化学腐蚀和电化学腐蚀的本质区别在于是否发生原电池反应。在电化学腐蚀中，只有在金属活动性顺序中位于氢前面的金属才可能发生析
氢腐蚀，而位于氢之后的金属只能发生吸氧
腐蚀，吸氧腐蚀比析氢腐蚀更为普遍。
即时应用
1．(2012·太原高二检测)某课外活动小组，为研究金属的腐蚀原理，做了如下实验：将剪下的一块镀锌铁片，放入锥形瓶中，并滴入少量食盐水将其浸湿，再加数滴酚酞试液,按如图的装置进行实验,过一段时间后观察。下列现象不可能出现的是( )A．B中导气管中产生气泡
B．B中导气管里形成一段水柱
C．金属片剪口变红
D．锌被腐蚀
解析：选A。由题意知，锌铁合金放入NaCl溶液中，形成了原电池，由于金属活动性：Zn＞Fe，且电解质溶液为NaCl溶液，呈中
性，故发生了Zn的吸氧腐蚀，导致A中压强
减小，B中应形成一段水柱，由于O2得电子后结合H2O形成OH－，显碱性，使酚酞变红,故A错误，B、C、D正确。
探究导引2 结合金属腐蚀的本质，分析金属防护的本质是什么？在电化学防护中是如何做的？提示：金属腐蚀的本质是金属被氧化剂氧化变成金属阳离子，因此金属防护的本质是避免金属接触氧化剂，或采取措施使金属不被
氧化。在电化学防护中使被保护的金属作原
电池的正极或电解池的阴极，不参与电极反
应，从而不被氧化。
要点归纳
1．金属腐蚀快慢的判断方法
(1)在同一电解质溶液中：电解池原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀。
(2)同一种金属在相同浓度不同介质中腐蚀由快到慢的顺序为：强电解质溶液＞弱电解质溶液＞非电解质溶液。(3)有无保护措施的腐蚀快慢顺序：无保护措施的金属腐蚀＞有一定保护措施的金属腐蚀＞牺牲阳极的阴极保护法引起的金属腐蚀＞有外加电流的阴极保护法引起的金属腐蚀。
(4)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀速率越快。
特别提醒
对于活动性不同的两种金属，活动性差别越
大，氧化还原反应的速率越快，活泼金属腐
蚀速率越快；纯度越高的金属，腐蚀速率越
慢。
2．金属的防护方法
(1)改变金属的内部组织结构
例如：把铬、镍等加入普通钢里制成的不锈
钢，就大大地增加了钢铁对各种侵蚀的抵抗
力。(2)在金属表面覆盖保护层
在金属表面覆盖致密的保护层，从而使金属制品跟周围物质隔离开来，这是一种普遍采用的防护方法。
(3)电化学保护法
①牺牲阳极的阴极保护法
将还原性较强的金属作为保护极与被保护金属相连构成原电池，还原性较强的金属将作为负极发生氧化反应而被损耗，被保护金属作为正极就可以避免被腐蚀。这种保护法牺牲了阳极保护了阴极。
②外加电流的阴极保护法
将被保护金属与外加直流电源的负极相连让其成为阴极，而将外加直流电源的正极接到惰性电极上，让其成为阳极。
即时应用
2．下列各情况下，其中铁块腐蚀由快到慢的顺序是________。解析：⑤中Fe作电解池的阳极，腐蚀速率最
快，②中Fe作原电池的负极，腐蚀速率较快,③中Fe作原电池的正极，④中Fe作电解池的
阴极，受到保护。因此铁片腐蚀由快到慢的顺序是：⑤②①③④。
答案：⑤②①③④
(2012·黑河高二检测)下列试管中的铁钉腐蚀最快的是( )【思路点拨】 (1)原电池负极被腐蚀，电解池阳极被腐蚀。
(2)一般规律：电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀。
【解析】 A、B、C装置主要发生了化学腐
蚀，而D装置中首先Fe把Cu置换出来，Fe－Cu与H＋形成了原电池，加快了腐蚀速度。【答案】 D
【误区警示】 D装置中易忽略Fe置换出的少量Cu与Fe组成原电池，发生原电池反应会引起腐蚀加快。
(2010·高考北京卷)下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是( )
A．钢管与电源正极连接，钢管可被保护
B．铁遇冷浓硝酸表面钝化，可保护内部不被腐蚀C．钢管与铜管露天堆放在一起时，钢管不易被腐蚀
D．钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是Fe－3e－===Fe3＋【解析】 本题考查金属的腐蚀和防护，意在考查学生对金属腐蚀原理的理解和防护措施的应用。钢管与电源正极相连，则钢管作阳极，发生氧化反应而被腐蚀，A项错误；铁遇冷浓硝酸表面钝化，在表面生成一层致密的氧化膜保护内部不被腐蚀，B项正确；钢管与铜管露天堆放在一起，形成原电池时钢管作负极，发生氧化反应而被腐蚀，C项错误；钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应为：Fe－2e－===Fe2＋，D项错误。
【答案】 B钢铁生锈的实验探究
钢铁在潮湿环境下形成原电池，发生电化学腐蚀。潮湿是铁生锈的必需前提，根据铁(Fe)→铁锈(Fe2O3·H2O)生锈条件：O2浓度是影响生锈快慢的一个重要因素。[经典案例] 某研究性学习课题组为探究影响钢铁生锈的因素，设计了如下的方案：在四个小烧瓶中分别放入下列物质：A瓶干燥的细铁丝、B瓶浸过食盐水的细铁丝、C瓶浸过清水的细铁丝、D瓶食盐水及细铁丝，并使细铁丝完全浸没在食盐水中。然后装配成如图所示的四套装置，每隔一段时间测量导管中水面上升的高度，结果如下表(表中所列数据为导管中水面上升的高度/cm)所示。
不同时间水面上升的高度
课题组在解题时，学校评审组组织了成果展示与答辩，假如你是课题组组长，请回答以下的问题：
(1)导管中水面为什么会上升？________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)上述实验中，细铁丝生锈的速率由大到小的排列顺序为(填小烧瓶号) ________________________________________________________________________。
(3)影响钢铁生锈的因素主要有__________________________________
________________________________________________________________________。(4)为防止铁的锈蚀，工业上普遍采用的方法是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________(答两种方法)【解析】 浸过清水或食盐水的铁丝发生吸氧腐蚀，故导管中液面要上升。但要发生吸氧腐蚀的原电池反应，必须符合构成原电池的基本条件： ①活泼性不同的电极互相接
触；②电解质溶液；③有空气(或O2)且尽量与细铁丝和电解质接触。为了防止铁的锈蚀，工业上普遍采用电化学保护法，可以作原电池的正极或电解池的阴
极，也可以用覆盖保护层的方法。【答案】(1)铁生锈时跟空气中的氧气反应, 消耗了氧气而使小烧瓶中气体压强降低
(2)B＞C＞A＝D
(3)①跟氧气接触，②有水分存在，③有电解质存在，三者同时具备时铁生锈速率最快(或从构成原电池的条件分析)
(4)电镀等表面覆盖保护层法、牺牲阳极的阴极保护法等
自主学习一、金属的电化学腐蚀
1．金属腐蚀
(1)定义：金属与周围的____________物质发生____________反应而引起损耗的现象。
气体或液体氧化还原(2)本质：金属__________变成阳离子，发生了氧化反应，用反应方程式表示：M－ne－===Mn＋。
(3)分类
①化学腐蚀：金属与接触到的_________ (如O2、Cl2、SO2等)或__________液体(如石油)等直接发生化学反应而引起的腐蚀。失去电子干燥气体非电解质②电化学腐蚀：______的金属与________溶液接触时，会发生__________反应，而使金属腐蚀。
2．电化学腐蚀
钢铁析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较
不纯电解质原电池酸性弱中性O22Fe＋O2＋2H2O ===2Fe(OH)23.钢铁生锈原理的实验探究
(1)实验目的：探究饱和食盐水浸泡过的铁钉发生吸氧腐蚀。
(2)实验步骤：将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放入如图所示的具支试管中。几分钟后，观察导管中水柱的变化。
(3)实验现象：__________________________
___________。 导管中水柱上升，铁钉表面
有铁锈生成(4)实验分析：装置中Fe、C、饱和食盐水一起构成了原电池，Fe作负极，碳作正极，饱和食盐水作电解质溶液，由于NaCl溶液呈中
性，因此钢铁发生_________腐蚀。吸氧二、金属的电化学防护
1．金属的防护
正极阴极2．金属的电化学防护
(1)牺牲阳极的阴极保护法
①理论依据：利用__________原理。
②装置示意图原电池③电极反应式
负极：______________________；
正极：___________________。
(2)外加电流的阴极保护法
①理论依据：利用__________原理。
电解Zn－2e－===Zn2＋2H＋＋2e－===H2↑②装置示意图
阴极阳极自主体验
判断正误
1．金属的腐蚀都是金属失去电子被氧化的过程，所以都是化学腐蚀。( )
2．钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀的区别在于前者有H2生成，后者有O2参加。( )
3．在入海口的钢铁闸门上装一定数量的铜块可防止闸门被腐蚀。( )4．钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式为Fe－3e－===Fe3＋。( )
5．白铁(镀锌铁)镀层破损后铁皮的腐蚀速率减慢。( )
6．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。( )
答案：1.× 2.? √ 3.× 4.× 5.× 6.×探究导引1将纯铁片放入稀硫酸中发生的是析氢腐蚀吗？
提示：不是，因为没有形成原电池，属于化学腐蚀。要点归纳
特别提醒
判断金属的腐蚀类型要从本质入手，化学腐蚀和电化学腐蚀的本质区别在于是否发生原电池反应。在电化学腐蚀中，只有在金属活动性顺序中位于氢前面的金属才可能发生析
氢腐蚀，而位于氢之后的金属只能发生吸氧
腐蚀，吸氧腐蚀比析氢腐蚀更为普遍。
即时应用
1．(2012·太原高二检测)某课外活动小组，为研究金属的腐蚀原理，做了如下实验：将剪下的一块镀锌铁片，放入锥形瓶中，并滴入少量食盐水将其浸湿，再加数滴酚酞试液,按如图的装置进行实验,过一段时间后观察。下列现象不可能出现的是( )A．B中导气管中产生气泡
B．B中导气管里形成一段水柱
C．金属片剪口变红
D．锌被腐蚀
解析：选A。由题意知，锌铁合金放入NaCl溶液中，形成了原电池，由于金属活动性：Zn＞Fe，且电解质溶液为NaCl溶液，呈中
性，故发生了Zn的吸氧腐蚀，导致A中压强
减小，B中应形成一段水柱，由于O2得电子后结合H2O形成OH－，显碱性，使酚酞变红,故A错误，B、C、D正确。
探究导引2 结合金属腐蚀的本质，分析金属防护的本质是什么？在电化学防护中是如何做的？提示：金属腐蚀的本质是金属被氧化剂氧化变成金属阳离子，因此金属防护的本质是避免金属接触氧化剂，或采取措施使金属不被
氧化。在电化学防护中使被保护的金属作原
电池的正极或电解池的阴极，不参与电极反
应，从而不被氧化。
要点归纳
1．金属腐蚀快慢的判断方法
(1)在同一电解质溶液中：电解池原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀。
(2)同一种金属在相同浓度不同介质中腐蚀由快到慢的顺序为：强电解质溶液＞弱电解质溶液＞非电解质溶液。(3)有无保护措施的腐蚀快慢顺序：无保护措施的金属腐蚀＞有一定保护措施的金属腐蚀＞牺牲阳极的阴极保护法引起的金属腐蚀＞有外加电流的阴极保护法引起的金属腐蚀。
(4)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀速率越快。
特别提醒
对于活动性不同的两种金属，活动性差别越
大，氧化还原反应的速率越快，活泼金属腐
蚀速率越快；纯度越高的金属，腐蚀速率越
慢。
2．金属的防护方法
(1)改变金属的内部组织结构
例如：把铬、镍等加入普通钢里制成的不锈
钢，就大大地增加了钢铁对各种侵蚀的抵抗
力。(2)在金属表面覆盖保护层
在金属表面覆盖致密的保护层，从而使金属制品跟周围物质隔离开来，这是一种普遍采用的防护方法。
(3)电化学保护法
①牺牲阳极的阴极保护法
将还原性较强的金属作为保护极与被保护金属相连构成原电池，还原性较强的金属将作为负极发生氧化反应而被损耗，被保护金属作为正极就可以避免被腐蚀。这种保护法牺牲了阳极保护了阴极。
②外加电流的阴极保护法
将被保护金属与外加直流电源的负极相连让其成为阴极，而将外加直流电源的正极接到惰性电极上，让其成为阳极。
即时应用
2．下列各情况下，其中铁块腐蚀由快到慢的顺序是________。解析：⑤中Fe作电解池的阳极，腐蚀速率最
快，②中Fe作原电池的负极，腐蚀速率较快,③中Fe作原电池的正极，④中Fe作电解池的
阴极，受到保护。因此铁片腐蚀由快到慢的顺序是：⑤②①③④。
答案：⑤②①③④
(2012·黑河高二检测)下列试管中的铁钉腐蚀最快的是( )【思路点拨】 (1)原电池负极被腐蚀，电解池阳极被腐蚀。
(2)一般规律：电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀。
【解析】 A、B、C装置主要发生了化学腐
蚀，而D装置中首先Fe把Cu置换出来，Fe－Cu与H＋形成了原电池，加快了腐蚀速度。【答案】 D
【误区警示】 D装置中易忽略Fe置换出的少量Cu与Fe组成原电池，发生原电池反应会引起腐蚀加快。
(2010·高考北京卷)下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是( )
A．钢管与电源正极连接，钢管可被保护
B．铁遇冷浓硝酸表面钝化，可保护内部不被腐蚀C．钢管与铜管露天堆放在一起时，钢管不易被腐蚀
D．钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是Fe－3e－===Fe3＋【解析】 本题考查金属的腐蚀和防护，意在考查学生对金属腐蚀原理的理解和防护措施的应用。钢管与电源正极相连，则钢管作阳极，发生氧化反应而被腐蚀，A项错误；铁遇冷浓硝酸表面钝化，在表面生成一层致密的氧化膜保护内部不被腐蚀，B项正确；钢管与铜管露天堆放在一起，形成原电池时钢管作负极，发生氧化反应而被腐蚀，C项错误；钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应为：Fe－2e－===Fe2＋，D项错误。
【答案】 B钢铁生锈的实验探究
钢铁在潮湿环境下形成原电池，发生电化学腐蚀。潮湿是铁生锈的必需前提，根据铁(Fe)→铁锈(Fe2O3·H2O)生锈条件：O2浓度是影响生锈快慢的一个重要因素。[经典案例] 某研究性学习课题组为探究影响钢铁生锈的因素，设计了如下的方案：在四个小烧瓶中分别放入下列物质：A瓶干燥的细铁丝、B瓶浸过食盐水的细铁丝、C瓶浸过清水的细铁丝、D瓶食盐水及细铁丝，并使细铁丝完全浸没在食盐水中。然后装配成如图所示的四套装置，每隔一段时间测量导管中水面上升的高度，结果如下表(表中所列数据为导管中水面上升的高度/cm)所示。
不同时间水面上升的高度
课题组在解题时，学校评审组组织了成果展示与答辩，假如你是课题组组长，请回答以下的问题：
(1)导管中水面为什么会上升？________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)上述实验中，细铁丝生锈的速率由大到小的排列顺序为(填小烧瓶号) ________________________________________________________________________。
(3)影响钢铁生锈的因素主要有__________________________________
________________________________________________________________________。(4)为防止铁的锈蚀，工业上普遍采用的方法是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________(答两种方法)【解析】 浸过清水或食盐水的铁丝发生吸氧腐蚀，故导管中液面要上升。但要发生吸氧腐蚀的原电池反应，必须符合构成原电池的基本条件： ①活泼性不同的电极互相接
触；②电解质溶液；③有空气(或O2)且尽量与细铁丝和电解质接触。为了防止铁的锈蚀，工业上普遍采用电化学保护法，可以作原电池的正极或电解池的阴
极，也可以用覆盖保护层的方法。【答案】(1)铁生锈时跟空气中的氧气反应, 消耗了氧气而使小烧瓶中气体压强降低
(2)B＞C＞A＝D
(3)①跟氧气接触，②有水分存在，③有电解质存在，三者同时具备时铁生锈速率最快(或从构成原电池的条件分析)
(4)电镀等表面覆盖保护层法、牺牲阳极的阴极保护法等