2012高二化学优化巩固课件：第四章 第四节 金属的电化学腐蚀与防护（新人教版选修4）
文档属性
| 名称 | 2012高二化学优化巩固课件：第四章 第四节 金属的电化学腐蚀与防护（新人教版选修4） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 564.8KB | ||
| 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 | 2012-04-22 15:30:13 | ||
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文档简介
(共39张PPT)
一、金属腐蚀的概念和分类
1．金属腐蚀的概念
是指 与周围的 或 物质发生氧化还原
反应而引起损耗的现象．
金属
气体
液体
2．金属腐蚀常见的类型
(1)分类的依据： ．
(2)金属腐蚀的种类： 、 ．
化学腐蚀
接触气体或液体
电化学腐蚀
二、金属的腐蚀
1．化学腐蚀
金属与接触到的干燥气体(如O2、Cl2、SO2等)或非电解质液体等直接发生化学反应而引起的腐蚀．
2．电化学腐蚀
(1)发生电化学腐蚀的条件
、 、 ，符合原电池原理．
(2)电化学腐蚀的分类
电化学腐蚀过程中由于 的不同，又可分为 和 两种．
电解质溶液
两种活性不同的电极
闭合回路
电解质溶液
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
(3)钢铁的析氢腐蚀
①析氢腐蚀的条件：钢铁表面的电解质溶液的薄膜呈 ．
②电极反应：
正极： .
负极： .
总反应： .
2H＋＋2e－ === H2↑
酸性
Fe－2e－ === Fe2＋
Fe＋2H＋=== Fe2＋＋ H2↑
1．将铁块放入稀硫酸中，可看到铁和硫酸迅速反应，
并产生大量的氢气，这一过程是不是析氢腐蚀？
提示：这是一个化学腐蚀而不属于电化学腐蚀．
(4)钢铁的吸氧腐蚀
①吸氧腐蚀的条件：钢铁表面的吸附水膜 很弱，或呈 ．
②电极反应：
负极： ，
正极： ，
总反应： .
中性
Fe－2e－===Fe2＋
O2＋2H2O＋4e－ === 4OH－
酸性
2Fe＋2H2O＋O2 === 2Fe(OH)2
(5)铁锈的形成
(用化学方程式表示)．
生成的Fe(OH)3分解，从而生成铁锈(Fe2O3·nH2O)．
4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3
2．你认为在硫酸厂附近的金属发生的主要是哪一类腐蚀？
提示：硫酸厂附近空气中的二氧化硫的含量比其他地方的高，导致金属接触到的溶液酸性较强，若发生电化学腐蚀应是析氢腐蚀．
三、金属的防护
1．电化学防护方法
(1)牺牲阳极的阴极保护法
利用原电池原理，让被保护的金属为 ，用还原性强的金属为 ，负极金属被消耗，被保护的金属避免腐蚀．
(2)外加电流的阴极保护法
让被保护金属与外加直流电源的 相连让其成为
，从而得到防护．
正极
负极
负极
阴极
2．隔绝法
(1)让金属制品处于 的环境中，电解质溶液存在量
减少，金属不易被腐蚀．
(2)在金属表面加一层保护层．常见的方法是加一层
、 、 、 、 等保护层，效果
较好的方法还有在金属表面镀上一层 ．
油漆
干燥
陶瓷
金属防护层
搪瓷
塑料
橡胶
3．金属铝比金属铁还要活泼，但铝却经久耐用，这是为
什么？
提示：金属铝在空气中很容易被氧化，但生成的氧化物薄膜非常致密，可以阻止铝进一步被氧化.
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 ( )
提示：错误．化学腐蚀与电化学腐蚀都有化学反应发生，区别在于电化学腐蚀发生原电池反应，有电流产生，而化学腐蚀无电流产生，因此并不是有化学反应的腐蚀都是化学腐蚀．
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 ( )
提示：正确．根据正极反应可作判断．
3．防止金属腐蚀的方法很多，有化学方法也有物理方
法 ( )
提示：正确．化学方法有符合原电池原理的方法，也有符合电解原理的方法，物理方法如外加防护层，如涂油脂、喷漆等．
4．通常情况下，金属的腐蚀以化学腐蚀为主，极少有
电化学腐蚀 ( )
提示：错误．通常情况，金属的腐蚀主要是电化学腐蚀，并主要是吸氧腐蚀．
一、化学腐蚀与电化学腐蚀的比较
种类 化学腐蚀 电化学腐蚀
金属腐蚀的实质 金属原子失去电子被氧化而消耗的过程：M－ne－===Mn＋
原理 金属和非电解质或其他物质接触而直接发生氧化还原反应而引起的腐蚀 不纯金属或合金在电解质溶液中发生原电池反应，使较活泼的金属失去电子被氧化而消耗
种类 化学腐蚀 电化学腐蚀
区别 金属直接与其他物质发生化学反应而消耗 不纯金属在电解质溶液中发生原电池作用
腐蚀过程无电流产生 有电流产生
金属被腐蚀 较活泼金属被腐蚀
二、钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较
析氢腐蚀 吸氧腐蚀
条件 水膜酸性较强 水膜酸性很弱或呈中性
正极
反应 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋2H2O＋4e－===4OH－
负极
反应 Fe－2e－===Fe2＋
总反应 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
[特别关注]
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．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．
三、金属的电化学防护
电化学防护 牺牲阳极的阴极保护法 外加电流的阴极保护法
依据 原电池原理 电解池原理
原理 形成原电池时，被保护金属作正极(阴极)，不反应受到保护；活泼金属作负极(阳极)，发生反应受到腐蚀．阳极要定期予以更换 将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极，使被保护金属作阴极，在外加直流电源的作用下使阴极得到保护
应用 一些钢铁设备如锅炉内壁、船体外壳等装上镁合金或锌片 土壤、海水及水中的金属设备
实例示意图
[特别关注]
在电化学上，失去电子的一极叫负极，也叫阳极．牺牲阳极的电化学保护其实是原电池原理而不是电解池中的阳极．
考查点一 金属腐蚀的化学原理
[例1] (2009·上海高考)右图装置中，
U形管内为红墨水，a、b试管内分别
盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入
生铁块，放置一段时间．下列有关描述错误的是 ( )
A．生铁块中的碳是原电池的正极
B．红墨水柱两边的液面变为左低右高
C．两试管中相同的电极反应式是：Fe－2e－―→Fe2＋
D．a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀
[答案] B
[解析] Fe与C及电解质溶液形成原电池，Fe是负极：Fe－2e－―→Fe2＋，C是正极，在a中发生吸氧腐蚀，a中压强减小，b中发生析氢腐蚀，b中压强增大，红墨水柱液面是左高右低，故选B.
1．为研究金属腐蚀的条件和速率，某课外小组学生用金属
丝将三根大小相同的铁钉分别固定在图示的三个装置中，再放置于玻璃钟罩里保存一星期后，下列对实验结束时现象描述不正确的是 ( )
.
A．装置Ⅰ左侧的液面一定会下降
B．左侧液面装置Ⅰ比装置Ⅱ的低
C．装置Ⅱ中的铁钉腐蚀最严重
D．装置Ⅲ中的铁钉几乎没被腐蚀
解析：装置Ⅰ中铁钉处于盐酸的蒸气中，被侵蚀而释放出H2，使左侧液面下降右侧液面上升；装置Ⅱ中铁钉同样处于盐酸的蒸气中，不同的是悬挂铁的金属丝由铁丝换成了铜丝，由于Fe比Cu活泼，在这种氛围中构成的原电池会加速铁钉的侵蚀而放出更多的H2，使左侧液面下降更多，右侧液面上升得更多；装置Ⅲ中虽然悬挂铁钉的还是铜丝，但由于浓硫酸有吸水性而无挥发性，使铁钉处于一种较为干燥的空气中，因而在短时间内几乎没有被侵蚀．
答案： B
考查点二 金属腐蚀的防护
[例2] (2010·北京高考)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．铁遇冷浓硝酸表现钝化，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，意在考查考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
[关键一点]
金属防护的基本思路是防止金属与化学物质直接接触，防止金属形成原电池反应．牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法，两种方法的原理都是抑制金属原子失电子，从而得到保护．
2．下列各种方法中，能对金属起到阻止或减缓腐蚀作用的
措施是 ( )
①金属表面涂抹油漆 ②改变金属的内部结构 ③保持金属表面清洁干燥 ④在金属表面进行电镀 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
答案： D
解析：防止金属腐蚀的最关键的问题是使金属隔绝空气、防止与氧化剂接触，最常用的做法是外加保护层，如题中的①、④、⑤，再就是进行化学防护，另外还有改变金属的内部结构，如制成不锈钢等．
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一、金属腐蚀的概念和分类
1．金属腐蚀的概念
是指 与周围的 或 物质发生氧化还原
反应而引起损耗的现象．
金属
气体
液体
2．金属腐蚀常见的类型
(1)分类的依据： ．
(2)金属腐蚀的种类： 、 ．
化学腐蚀
接触气体或液体
电化学腐蚀
二、金属的腐蚀
1．化学腐蚀
金属与接触到的干燥气体(如O2、Cl2、SO2等)或非电解质液体等直接发生化学反应而引起的腐蚀．
2．电化学腐蚀
(1)发生电化学腐蚀的条件
、 、 ，符合原电池原理．
(2)电化学腐蚀的分类
电化学腐蚀过程中由于 的不同，又可分为 和 两种．
电解质溶液
两种活性不同的电极
闭合回路
电解质溶液
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
(3)钢铁的析氢腐蚀
①析氢腐蚀的条件：钢铁表面的电解质溶液的薄膜呈 ．
②电极反应：
正极： .
负极： .
总反应： .
2H＋＋2e－ === H2↑
酸性
Fe－2e－ === Fe2＋
Fe＋2H＋=== Fe2＋＋ H2↑
1．将铁块放入稀硫酸中，可看到铁和硫酸迅速反应，
并产生大量的氢气，这一过程是不是析氢腐蚀？
提示：这是一个化学腐蚀而不属于电化学腐蚀．
(4)钢铁的吸氧腐蚀
①吸氧腐蚀的条件：钢铁表面的吸附水膜 很弱，或呈 ．
②电极反应：
负极： ，
正极： ，
总反应： .
中性
Fe－2e－===Fe2＋
O2＋2H2O＋4e－ === 4OH－
酸性
2Fe＋2H2O＋O2 === 2Fe(OH)2
(5)铁锈的形成
(用化学方程式表示)．
生成的Fe(OH)3分解，从而生成铁锈(Fe2O3·nH2O)．
4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3
2．你认为在硫酸厂附近的金属发生的主要是哪一类腐蚀？
提示：硫酸厂附近空气中的二氧化硫的含量比其他地方的高，导致金属接触到的溶液酸性较强，若发生电化学腐蚀应是析氢腐蚀．
三、金属的防护
1．电化学防护方法
(1)牺牲阳极的阴极保护法
利用原电池原理，让被保护的金属为 ，用还原性强的金属为 ，负极金属被消耗，被保护的金属避免腐蚀．
(2)外加电流的阴极保护法
让被保护金属与外加直流电源的 相连让其成为
，从而得到防护．
正极
负极
负极
阴极
2．隔绝法
(1)让金属制品处于 的环境中，电解质溶液存在量
减少，金属不易被腐蚀．
(2)在金属表面加一层保护层．常见的方法是加一层
、 、 、 、 等保护层，效果
较好的方法还有在金属表面镀上一层 ．
油漆
干燥
陶瓷
金属防护层
搪瓷
塑料
橡胶
3．金属铝比金属铁还要活泼，但铝却经久耐用，这是为
什么？
提示：金属铝在空气中很容易被氧化，但生成的氧化物薄膜非常致密，可以阻止铝进一步被氧化.
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 ( )
提示：错误．化学腐蚀与电化学腐蚀都有化学反应发生，区别在于电化学腐蚀发生原电池反应，有电流产生，而化学腐蚀无电流产生，因此并不是有化学反应的腐蚀都是化学腐蚀．
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 ( )
提示：正确．根据正极反应可作判断．
3．防止金属腐蚀的方法很多，有化学方法也有物理方
法 ( )
提示：正确．化学方法有符合原电池原理的方法，也有符合电解原理的方法，物理方法如外加防护层，如涂油脂、喷漆等．
4．通常情况下，金属的腐蚀以化学腐蚀为主，极少有
电化学腐蚀 ( )
提示：错误．通常情况，金属的腐蚀主要是电化学腐蚀，并主要是吸氧腐蚀．
一、化学腐蚀与电化学腐蚀的比较
种类 化学腐蚀 电化学腐蚀
金属腐蚀的实质 金属原子失去电子被氧化而消耗的过程：M－ne－===Mn＋
原理 金属和非电解质或其他物质接触而直接发生氧化还原反应而引起的腐蚀 不纯金属或合金在电解质溶液中发生原电池反应，使较活泼的金属失去电子被氧化而消耗
种类 化学腐蚀 电化学腐蚀
区别 金属直接与其他物质发生化学反应而消耗 不纯金属在电解质溶液中发生原电池作用
腐蚀过程无电流产生 有电流产生
金属被腐蚀 较活泼金属被腐蚀
二、钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较
析氢腐蚀 吸氧腐蚀
条件 水膜酸性较强 水膜酸性很弱或呈中性
正极
反应 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋2H2O＋4e－===4OH－
负极
反应 Fe－2e－===Fe2＋
总反应 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
[特别关注]
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．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．
三、金属的电化学防护
电化学防护 牺牲阳极的阴极保护法 外加电流的阴极保护法
依据 原电池原理 电解池原理
原理 形成原电池时，被保护金属作正极(阴极)，不反应受到保护；活泼金属作负极(阳极)，发生反应受到腐蚀．阳极要定期予以更换 将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极，使被保护金属作阴极，在外加直流电源的作用下使阴极得到保护
应用 一些钢铁设备如锅炉内壁、船体外壳等装上镁合金或锌片 土壤、海水及水中的金属设备
实例示意图
[特别关注]
在电化学上，失去电子的一极叫负极，也叫阳极．牺牲阳极的电化学保护其实是原电池原理而不是电解池中的阳极．
考查点一 金属腐蚀的化学原理
[例1] (2009·上海高考)右图装置中，
U形管内为红墨水，a、b试管内分别
盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入
生铁块，放置一段时间．下列有关描述错误的是 ( )
A．生铁块中的碳是原电池的正极
B．红墨水柱两边的液面变为左低右高
C．两试管中相同的电极反应式是：Fe－2e－―→Fe2＋
D．a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀
[答案] B
[解析] Fe与C及电解质溶液形成原电池，Fe是负极：Fe－2e－―→Fe2＋，C是正极，在a中发生吸氧腐蚀，a中压强减小，b中发生析氢腐蚀，b中压强增大，红墨水柱液面是左高右低，故选B.
1．为研究金属腐蚀的条件和速率，某课外小组学生用金属
丝将三根大小相同的铁钉分别固定在图示的三个装置中，再放置于玻璃钟罩里保存一星期后，下列对实验结束时现象描述不正确的是 ( )
.
A．装置Ⅰ左侧的液面一定会下降
B．左侧液面装置Ⅰ比装置Ⅱ的低
C．装置Ⅱ中的铁钉腐蚀最严重
D．装置Ⅲ中的铁钉几乎没被腐蚀
解析：装置Ⅰ中铁钉处于盐酸的蒸气中，被侵蚀而释放出H2，使左侧液面下降右侧液面上升；装置Ⅱ中铁钉同样处于盐酸的蒸气中，不同的是悬挂铁的金属丝由铁丝换成了铜丝，由于Fe比Cu活泼，在这种氛围中构成的原电池会加速铁钉的侵蚀而放出更多的H2，使左侧液面下降更多，右侧液面上升得更多；装置Ⅲ中虽然悬挂铁钉的还是铜丝，但由于浓硫酸有吸水性而无挥发性，使铁钉处于一种较为干燥的空气中，因而在短时间内几乎没有被侵蚀．
答案： B
考查点二 金属腐蚀的防护
[例2] (2010·北京高考)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．铁遇冷浓硝酸表现钝化，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，意在考查考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
[关键一点]
金属防护的基本思路是防止金属与化学物质直接接触，防止金属形成原电池反应．牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法，两种方法的原理都是抑制金属原子失电子，从而得到保护．
2．下列各种方法中，能对金属起到阻止或减缓腐蚀作用的
措施是 ( )
①金属表面涂抹油漆 ②改变金属的内部结构 ③保持金属表面清洁干燥 ④在金属表面进行电镀 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
答案： D
解析：防止金属腐蚀的最关键的问题是使金属隔绝空气、防止与氧化剂接触，最常用的做法是外加保护层，如题中的①、④、⑤，再就是进行化学防护，另外还有改变金属的内部结构，如制成不锈钢等．
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