3.2 金属的腐蚀和防护 学案（含答案）

第二节
金属的腐蚀和防护
一、学习目标
1.认识金属制品(如铁、铜)锈蚀的原因和防锈的方法，从中体验化学变化对人类生产、生活的影响。
2.知道废弃金属对环境的污染，认识回收金属的重要性。
二、学习重难点
认识金属制品锈蚀的原因和防锈的方法。
三、学习过程
（一）金属的腐蚀
1.金属的腐蚀是指____________或____________与周围接触到的____________或__________进行化学反应而腐蚀损耗的过程。可分为____________腐蚀和____________腐蚀。
(1)化学腐蚀是指____________跟接触到的物质(如____________、____________、____________等)____________发生化学反应而引起的腐蚀。影响化学腐蚀速率的因素有____________等。
(2)电化学腐蚀是指____________(或____________)跟____________接触时，会发生____________，__________________________而被氧化发生的腐蚀。____________腐蚀是造成钢铁腐蚀的主要原因。钢铁发生电化学腐蚀的情况有两种：若钢铁表面形成的一层电解质溶液的薄膜的酸性____________或者呈____________性则发生吸氧腐蚀；若酸性__________，则发生析氢腐蚀，钢铁的腐蚀主要是____________。
答案：金属
合金
气体
液体
化学
电化学
(1)金属
O2
Cl2
SO2
直接
温度
(2)不纯的金属
合金
电解质溶液
原电池反应
比较活泼的金属失去电子
电化学
很弱
中
较强
吸氧腐蚀
2.从本质上看，化学腐蚀和电化学腐蚀都是金属原子____________电子变成____________的过程。也就是说，金属的腐蚀过程，发生了____________反应。一般情况下，____________腐蚀要普遍得多，但两种腐蚀往往又同时发生。
答案：失去
阳离子
氧化还原
电化学
（二）金属的防护
1.影响金属腐蚀的因素包括金属的____________和____________两个方面。就金属本性来说，金属越活泼，就越容易____________电子而被腐蚀。如果金属中能导电的杂质不如该金属活泼，则容易形成____________，使金属发生____________腐蚀。介质对金属腐蚀的影响也很大，如果金属在潮湿的空气中，接触____________性气体或____________，都容易被腐蚀。
答案：本性
介质
失去
原电池
电化学
腐蚀
电解质溶液
2.金属腐蚀的本质是____________________________变成____________的过程。越活泼的金属，越____________被腐蚀。所以，在要保护的金属上接一种比该金属更容易失去电子的____________或____________就可以达到保护金属的目的了。
答案：金属原子失去电子
阳离子
容易
金属
合金
（三）金属防腐蚀
金属防腐蚀的常用方法：
主要有改善金属的本质，把被保护金属与腐蚀介质隔开，或对金属进行表面处理以及电化学保护等。
1.改善金属的本质
根据不同的用途选择不同的材料组成耐蚀合金，或在金属中添加合金元素，提高其耐蚀性，可以防止或减缓金属的腐蚀。
2.形成保护层
在金属表面覆盖各种保护层，把被保护金属与腐蚀性介质隔开，是防止金属腐蚀的有效方法。工业上普遍使用的保护层有非金属保护层和金属保护层两大类。它们是用化学方法、物理方法和电化学方法实现的。
(1)金属的氧化处理
将钢铁制品加到NaOH和NaNO2的混合溶液中，加热处理，其表面即可形成一层厚度约为0.5—1.5
μm的蓝色氧化膜(主要成分为Fe3O4)，以达到钢铁防腐蚀的目的，此过程称为发蓝处理，简称发蓝。这种氧化膜具有较大的弹性和润滑性，不影响零件的精度。故精密仪器和光学仪器的部件弹簧钢、薄钢片、细钢丝等常用发蓝处理。
(2)非金属涂层
用非金属物质如油漆、塑料、搪瓷、矿物性油脂等涂覆在金属表面上形成保护层，称为非金属涂层，也可达到防腐蚀的目的。搪瓷是含SiO2量较高的玻璃瓷釉，有极好的耐腐蚀性能，因此作为耐腐蚀非金属涂层，广泛用于石油化工、医药、仪器等工业部门和日常生活用品中。
(3)金属保护层
它是以一种金属镀在被保护的另一种金属制品表面上所形成的保护镀层。前一金属常称为镀层金属。金属镀层的形成，除电镀、化学镀外，还有热浸镀、热喷镀、渗镀、真空镀等方法。
3.电化学保护法
电化学保护法是根据电化学原理在金属设备上采取措施，使之成为腐蚀电池中的阴极，从而防止或减轻金属腐蚀的方法。
(1)牺牲阳极保护法
牺牲阳极保护法是用比被保护金属活泼的金属或合金作阳极，固定在被保护金属上，形成腐蚀电池，被保护金属作阴极而得到保护。
(2)外加电流法
将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极，使被保护的金属作为阴极，在外加直流电的作用下使阴极得到保护。
4.如何判断金属腐蚀的快慢？
不纯的金属或合金，在潮湿的空气中形成微电池，发生电化学腐蚀，活泼金属因被腐蚀而损耗，金属腐蚀的快慢可从以下两方面进行判断：
(1)构成微电池的材料。两极材料的活动性差别越大，氧化还原反应的速度越快，活泼金属被腐蚀的速度就越快。
(2)金属所接触的电解质强弱。活泼金属在电解质溶液中的腐蚀快于在非电解质溶液中的腐蚀，在强电解质溶液中的腐蚀快于在弱电解质溶液中的腐蚀。
四、同步练习
1.铜制品上的铝质铆钉，在潮湿空气中易腐蚀的原因可描述为（
）
A.形成原电池时铝作负极
B.形成原电池时铜作负极
C.形成原电池时，电流由铝经导线流向铜
D.铝铆钉发生了化学腐蚀
解析：形成铝铜原电池，铝作负极，铜作正极，电流由正极流向负极。
答案：A
2.钢铁在很弱的酸性或中性条件下发生电化学腐蚀时，正极的反应式为（
）
A.Fe-2e-====Fe2+
B.2H++2e-====H2↑
C.2H2O+O2+4e-====4OH-
D.Fe-3e-====Fe3+
解析：考查金属的电化学腐蚀的实质。钢铁中含有多种杂质，在考虑钢铁的电化学腐蚀时，为了简化问题，主要讨论碳杂质问题，也就是以Fe为负极，C为正极的原电池反应。在中性条件或弱酸性条件下发生的是吸氧腐蚀，原电池的正极为C，发生的是还原反应，即得电子反应，故A、D两项应排除，在B、C两项中，B项是析氢腐蚀的电极反应式，所以C项符合题意。
答案：C
3.如下图所示，烧杯中盛的是水，铁圈和银圈直接相连，在接头处用一根绝缘细丝吊住，并使之平衡，小心地从烧杯中央滴入CuSO4溶液，反应一段时间后，观察到的现象是（
）
A.两圈仍保持平衡
B.有气泡产生，两圈摇摆不定
C.铁圈向下倾斜
D.银圈向下倾斜
解析：银、铁两种活泼性不同的金属与硫酸铜溶液构成原电池，铁作负极，发生氧化反应，质量减轻;铜离子在正极银上得电子，附着在银上，质量增加。
答案：D
五、自我测评
1.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.生铁比软铁芯（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.银质奖牌长期放置后其奖牌的表面变暗
解析：银表面在空气中被氧化为一层氧化膜，属于化学腐蚀。
答案：D
2.为了防止钢铁制品生锈，可采取的措施是（）
①涂油
②刷油漆
③保持干燥
④镀上其他金属
⑤烤蓝
⑥包塑料布
A.①②③⑥
B.③④⑤⑥
C.②③④⑤
D.①②③④⑤⑥
解析：关键掌握金属的防护方法，根据金属防护的方法可确定选项。
答案：D
六、小结
知道废弃金属对环境的污染，认识回收金属的重要性。