人教版高中化学选修四 4.4 金属的电化学腐蚀与防护（导学案，含部分答案）
文档属性
| 名称 | 人教版高中化学选修四 4.4 金属的电化学腐蚀与防护（导学案，含部分答案） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 185.0KB | ||
| 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 | 2016-08-23 14:25:36 | ||
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文档简介
第四章
第四节
金属的电化学腐蚀和防护
编写人：吴照钧
审核人：李忠良
高二____班
第___组
编号____姓名________小组评价_____教师评价_____
【教学目标】1．了解金属腐蚀的危害及金属腐蚀的本质原因；2．了解金属腐蚀的种类，发生腐蚀的反应式的书写；3．掌握金属防护的方法。
【教学重点】
金属的电化学腐蚀
【自主学习】
一、金属的电化学腐蚀
（一）
金属腐蚀：
1．定义：是指金属或合金跟接触的气体或液体发生
反应而腐蚀损耗的过程。
2．本质：M
–
n
e-
→
M
n+（氧化反应）
3．类型：由于与金属接触的介质不同，发生腐蚀的情况也不同，一般可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。
（二）
化学腐蚀：
1．定义：金属与接触到的干燥气体（如
、
、
等）或非电解质液体（如石油）直接发生化学反应而引起的腐蚀。
2．影响因素：与接触物质的氧化性有关和温度越高，化学腐蚀越
。
【课堂练习一】银制器皿日久表面会逐渐变黑，这是生成了Ag2S的缘故．根据电化学原理可进行如下处理：在铝质容器中加入食盐溶液，再将变黑的银器浸入该溶液中，一段时间后发现黑色会褪去．下列说法正确的是（ ）
A．处理过程中银器一直保持恒重
B．银器为正极，Ag2S被还原生成单质银
C．该过程中总反应为2Al+3Ag2S═6Ag+Al2S3
D．黑色褪去的原因是黑色Ag2S转化为白色AgCl
（三）
电化学腐蚀：
1.
定义：不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生
反应，
的金属失去电子而被
。（如
在潮湿的空气中生锈）因此不纯的金属比纯金属
腐蚀，如纯铁比钢
腐蚀。（难、易）两电极活动性差别越大，氧化还原反应速率越
，活泼金属被腐蚀得越快。
2.
类型：(以钢铁腐蚀为例)
（1）析氢腐蚀
(酸性较强的溶液)
负极:
正极:
总方程式：
（2）
吸氧腐蚀
(碱性、中性或弱酸性溶液)
负极:
正极:
总方程式：
Fe(OH)2继续与空气中的氧气作用：
铁锈的主要成分是
，它
（填“能”或“不能”）阻止钢铁继续腐蚀。
【课堂练习二】下图所示的各容器中盛有海水,铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是( )
A.④>②>①>③
B.②>①>③>④
C.④>②>③>①
D.③>②>④>①
【小结】同一电解质溶液中金属腐蚀快慢的规律
电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有保护措施的腐蚀;
即电解池的阳极>原电池的负极>一般化学腐蚀>原电池的正极>电解池的阴极。
二、金属的防护
(1)改变金属的内部结构
例如:把铬、镍等加入普通钢里制成不锈钢,就大大地增加了钢铁对各种腐蚀的抵抗力。
(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,覆盖保护层的方法有以下几种:①在表面涂抹油脂、油漆等。②用电镀、热镀、喷镀的方法,在金属表面镀上一层不易被腐蚀的金属,如在钢铁表面镀锌、锡、铬、镍等。③用化学方法使金属表面生成一层致密而稳定的氧化膜。例如,工业上常借一些溶液的氧化作用,在机器零件、精密仪器、枪炮等钢铁制件的表面上形成一层致密的黑色的四氧化三铁薄膜。
(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______极（阳极）发生__________反应而被损耗,被保护金属作为________极（阴极）就可以避免被腐蚀。这种保护法牺牲了阳极保护了阴极。(装置图见课本86页图)
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______极(正或负)相连让其成为_____极（阴或阳）,而将外加直流电源的正极接到惰性电极上,让其成为_______极(阴或阳)。
【合作探究】
一、化学腐蚀与电化学腐蚀的共同点和不同点：
电化腐蚀
化学腐蚀
条
件
不纯金属或合金与
接触
与
直接接触
有无电流产生
本
质
较活泼的金属被氧化
金属被氧化
相互联系
【问题探究】为什么钢铁在干燥的空气中不易生锈，在潮湿的空气中却易生锈？
如右图,
水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：
（1）(1)铁钉在逐渐生锈，则铁钉的腐蚀属于________
腐蚀。
（2）若液面上升，则溶液呈
性，发生
腐蚀。
电极反应式为;
阳极：
阴极：
（3）若液面下降，则溶液呈
性，发生
腐蚀。
电极反应式为;
阳极：
阴极：
二、牺牲阳极的阴极保护法的实验探究
(1)实验步骤:按下图所示连接好装置;往Fe电极区滴入2滴黄色K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液,观察实验现象。
已知Fe2+与[Fe(CN)6]3-反应生成带有特征蓝色的铁氰化亚铁沉淀:
3Fe2++2[Fe(CN)6]3-
===
Fe3[Fe(CN)6]2↓。
(2)实验现象:可以看到电流表指针__________,Fe电极上有______产生,
往Fe电极附近滴入K3[Fe(CN)6]溶液,___________________________。
(3)实验结论:
实质上是Zn、Fe、NaCl溶液(酸化)构成原电池,发生下列电极反应:
负极:________________________________,
正极:________________________________
往Fe电极附近滴加K3[Fe(CN)6]溶液,未出现蓝色沉淀,说明溶液中不含________,证明Fe未被腐蚀(即牺牲阳极金属保护阴极金属)。
【巩固练习】
1．下列各种方法中，能对金属起到防止或减缓腐蚀作用的是
①金属表面涂抹油漆 ②改变金属内部结构 ③保持金属表面清洁干燥 ④金属表面进行电镀 ⑤使金属表面形成致密的氧化物薄膜
A．①②③④
B．①③④⑤
C．①②④⑤
D．全部
2．为了避免青铜器生成铜绿，以下方法正确的是
①将青铜器放在银质托盘上 ②将青铜器保存在干燥的环境中 ③将青铜器保存在潮湿的空气中 ④在青铜器的表面覆盖一层防渗的高分子膜
A．①③
B．②③
C．②④
D．①④
3．下列有关金属腐蚀与防护的说法不正确的是
A．纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗
B．当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层不能对铁制品起保护作用
C．在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法
D．可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀
4．以下现象与电化学腐蚀无关的是
A．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿
B．生铁比纯铁芯(几乎是纯铁)容易生锈
C．铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈
D．银质奖牌(纯银制成)久置后表面变暗
5．相同材质的铁在下图中各情形下最不易被腐蚀的是( )
6．镀锌铁在发生析氢腐蚀时，若有0.2
mol
电子发生转移，下列说法正确的是
①有5.6
g金属被腐蚀 ②有6.5
g金属被腐蚀 ③在标准状况下有2.24
L气体放出 ④在标准状况下有1.12
L气体放出
A．①②
B．②③
C．①④
D．③④
7．为保护地下钢管不受腐蚀，可采取的措施有
①与石墨棒相连
②与直流电源负极连接
③与直流电源正极连接
④与锌板相连
A．①②
B．②③
C．②④
D．①④
8.为了防止钢铁锈蚀,下列防护方法中正确的是
( )
A.在精密机床的铁床上安装铜螺钉
B.在排放海水的钢铁阀门上用导线连接一铅块,一同浸入海水中
C.在海轮船壳上镶嵌锌块
D.在电动输油管的铸铁管上接直流电源的正极
9.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.脱氧过程中铁作原电池正极,电极反应为Fe-3e-
===
Fe3+
C.脱氧过程中C作原电池负极,电极反应为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)
10.
下列各情况，Fe片被腐蚀由快到慢的是
11．铁生锈是比较常见的现象，某实验小组为研究铁生锈的条件，设计了以下快速、
易行的方法：
首先检查制氧气装置的气密性，然后按图连接好装置，点燃酒精灯给药品加热，持续3分钟左右，观察到的实验现象为：①直形管中用蒸馏水浸过的光亮铁丝表面颜色变得灰暗，发生锈蚀；②直形管中干燥的铁丝表面依然光亮，没有发生锈蚀；③烧杯中潮湿的铁丝表面依然光亮。试回答以下问题：
(1)由于与金属接触的介质不同，金属腐蚀分成不同类型，本实验中铁生锈属于_______
(2)仪器A的名称为______________，其中装的药品可以是________________
，其作用是________
。
(3)由实验可知，该类铁生锈的条件为___________________________________
决定铁生锈快慢的一个重要因素是________________________________________
【练习答案】1．D 2．C 3．D
4．D
5．C 6．B 7.C
8.C
9.D
10.(5)
〉
(2)
〉
(1)
〉(3)
〉(4)
11．(1)电化学腐蚀
(2)球形干燥管 碱石灰(或无水CaCl2) 干燥O2(3)①与O2接触，②与水接触 氧气浓度
第四节
金属的电化学腐蚀和防护
编写人：吴照钧
审核人：李忠良
高二____班
第___组
编号____姓名________小组评价_____教师评价_____
【教学目标】1．了解金属腐蚀的危害及金属腐蚀的本质原因；2．了解金属腐蚀的种类，发生腐蚀的反应式的书写；3．掌握金属防护的方法。
【教学重点】
金属的电化学腐蚀
【自主学习】
一、金属的电化学腐蚀
（一）
金属腐蚀：
1．定义：是指金属或合金跟接触的气体或液体发生
反应而腐蚀损耗的过程。
2．本质：M
–
n
e-
→
M
n+（氧化反应）
3．类型：由于与金属接触的介质不同，发生腐蚀的情况也不同，一般可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。
（二）
化学腐蚀：
1．定义：金属与接触到的干燥气体（如
、
、
等）或非电解质液体（如石油）直接发生化学反应而引起的腐蚀。
2．影响因素：与接触物质的氧化性有关和温度越高，化学腐蚀越
。
【课堂练习一】银制器皿日久表面会逐渐变黑，这是生成了Ag2S的缘故．根据电化学原理可进行如下处理：在铝质容器中加入食盐溶液，再将变黑的银器浸入该溶液中，一段时间后发现黑色会褪去．下列说法正确的是（ ）
A．处理过程中银器一直保持恒重
B．银器为正极，Ag2S被还原生成单质银
C．该过程中总反应为2Al+3Ag2S═6Ag+Al2S3
D．黑色褪去的原因是黑色Ag2S转化为白色AgCl
（三）
电化学腐蚀：
1.
定义：不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生
反应，
的金属失去电子而被
。（如
在潮湿的空气中生锈）因此不纯的金属比纯金属
腐蚀，如纯铁比钢
腐蚀。（难、易）两电极活动性差别越大，氧化还原反应速率越
，活泼金属被腐蚀得越快。
2.
类型：(以钢铁腐蚀为例)
（1）析氢腐蚀
(酸性较强的溶液)
负极:
正极:
总方程式：
（2）
吸氧腐蚀
(碱性、中性或弱酸性溶液)
负极:
正极:
总方程式：
Fe(OH)2继续与空气中的氧气作用：
铁锈的主要成分是
，它
（填“能”或“不能”）阻止钢铁继续腐蚀。
【课堂练习二】下图所示的各容器中盛有海水,铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是( )
A.④>②>①>③
B.②>①>③>④
C.④>②>③>①
D.③>②>④>①
【小结】同一电解质溶液中金属腐蚀快慢的规律
电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有保护措施的腐蚀;
即电解池的阳极>原电池的负极>一般化学腐蚀>原电池的正极>电解池的阴极。
二、金属的防护
(1)改变金属的内部结构
例如:把铬、镍等加入普通钢里制成不锈钢,就大大地增加了钢铁对各种腐蚀的抵抗力。
(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,覆盖保护层的方法有以下几种:①在表面涂抹油脂、油漆等。②用电镀、热镀、喷镀的方法,在金属表面镀上一层不易被腐蚀的金属,如在钢铁表面镀锌、锡、铬、镍等。③用化学方法使金属表面生成一层致密而稳定的氧化膜。例如,工业上常借一些溶液的氧化作用,在机器零件、精密仪器、枪炮等钢铁制件的表面上形成一层致密的黑色的四氧化三铁薄膜。
(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______极（阳极）发生__________反应而被损耗,被保护金属作为________极（阴极）就可以避免被腐蚀。这种保护法牺牲了阳极保护了阴极。(装置图见课本86页图)
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______极(正或负)相连让其成为_____极（阴或阳）,而将外加直流电源的正极接到惰性电极上,让其成为_______极(阴或阳)。
【合作探究】
一、化学腐蚀与电化学腐蚀的共同点和不同点：
电化腐蚀
化学腐蚀
条
件
不纯金属或合金与
接触
与
直接接触
有无电流产生
本
质
较活泼的金属被氧化
金属被氧化
相互联系
【问题探究】为什么钢铁在干燥的空气中不易生锈，在潮湿的空气中却易生锈？
如右图,
水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：
（1）(1)铁钉在逐渐生锈，则铁钉的腐蚀属于________
腐蚀。
（2）若液面上升，则溶液呈
性，发生
腐蚀。
电极反应式为;
阳极：
阴极：
（3）若液面下降，则溶液呈
性，发生
腐蚀。
电极反应式为;
阳极：
阴极：
二、牺牲阳极的阴极保护法的实验探究
(1)实验步骤:按下图所示连接好装置;往Fe电极区滴入2滴黄色K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液,观察实验现象。
已知Fe2+与[Fe(CN)6]3-反应生成带有特征蓝色的铁氰化亚铁沉淀:
3Fe2++2[Fe(CN)6]3-
===
Fe3[Fe(CN)6]2↓。
(2)实验现象:可以看到电流表指针__________,Fe电极上有______产生,
往Fe电极附近滴入K3[Fe(CN)6]溶液,___________________________。
(3)实验结论:
实质上是Zn、Fe、NaCl溶液(酸化)构成原电池,发生下列电极反应:
负极:________________________________,
正极:________________________________
往Fe电极附近滴加K3[Fe(CN)6]溶液,未出现蓝色沉淀,说明溶液中不含________,证明Fe未被腐蚀(即牺牲阳极金属保护阴极金属)。
【巩固练习】
1．下列各种方法中，能对金属起到防止或减缓腐蚀作用的是
①金属表面涂抹油漆 ②改变金属内部结构 ③保持金属表面清洁干燥 ④金属表面进行电镀 ⑤使金属表面形成致密的氧化物薄膜
A．①②③④
B．①③④⑤
C．①②④⑤
D．全部
2．为了避免青铜器生成铜绿，以下方法正确的是
①将青铜器放在银质托盘上 ②将青铜器保存在干燥的环境中 ③将青铜器保存在潮湿的空气中 ④在青铜器的表面覆盖一层防渗的高分子膜
A．①③
B．②③
C．②④
D．①④
3．下列有关金属腐蚀与防护的说法不正确的是
A．纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗
B．当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层不能对铁制品起保护作用
C．在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法
D．可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀
4．以下现象与电化学腐蚀无关的是
A．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿
B．生铁比纯铁芯(几乎是纯铁)容易生锈
C．铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈
D．银质奖牌(纯银制成)久置后表面变暗
5．相同材质的铁在下图中各情形下最不易被腐蚀的是( )
6．镀锌铁在发生析氢腐蚀时，若有0.2
mol
电子发生转移，下列说法正确的是
①有5.6
g金属被腐蚀 ②有6.5
g金属被腐蚀 ③在标准状况下有2.24
L气体放出 ④在标准状况下有1.12
L气体放出
A．①②
B．②③
C．①④
D．③④
7．为保护地下钢管不受腐蚀，可采取的措施有
①与石墨棒相连
②与直流电源负极连接
③与直流电源正极连接
④与锌板相连
A．①②
B．②③
C．②④
D．①④
8.为了防止钢铁锈蚀,下列防护方法中正确的是
( )
A.在精密机床的铁床上安装铜螺钉
B.在排放海水的钢铁阀门上用导线连接一铅块,一同浸入海水中
C.在海轮船壳上镶嵌锌块
D.在电动输油管的铸铁管上接直流电源的正极
9.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.脱氧过程中铁作原电池正极,电极反应为Fe-3e-
===
Fe3+
C.脱氧过程中C作原电池负极,电极反应为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)
10.
下列各情况，Fe片被腐蚀由快到慢的是
11．铁生锈是比较常见的现象，某实验小组为研究铁生锈的条件，设计了以下快速、
易行的方法：
首先检查制氧气装置的气密性，然后按图连接好装置，点燃酒精灯给药品加热，持续3分钟左右，观察到的实验现象为：①直形管中用蒸馏水浸过的光亮铁丝表面颜色变得灰暗，发生锈蚀；②直形管中干燥的铁丝表面依然光亮，没有发生锈蚀；③烧杯中潮湿的铁丝表面依然光亮。试回答以下问题：
(1)由于与金属接触的介质不同，金属腐蚀分成不同类型，本实验中铁生锈属于_______
(2)仪器A的名称为______________，其中装的药品可以是________________
，其作用是________
。
(3)由实验可知，该类铁生锈的条件为___________________________________
决定铁生锈快慢的一个重要因素是________________________________________
【练习答案】1．D 2．C 3．D
4．D
5．C 6．B 7.C
8.C
9.D
10.(5)
〉
(2)
〉
(1)
〉(3)
〉(4)
11．(1)电化学腐蚀
(2)球形干燥管 碱石灰(或无水CaCl2) 干燥O2(3)①与O2接触，②与水接触 氧气浓度