化学选择性必修1第4节 金属的腐蚀与防护学案及答案

第4节 金属的腐蚀与防护

自主学习·必备知识

知识点一  金属电化学腐蚀的原理

1.金属腐蚀的定义和分类

①     氧化还原        ②     氧化        ③     吸氧       ④     析氧   

2.钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀

 想一想  据估计,每年全世界被腐蚀损耗的钢铁材料约占全年钢铁产量的十分之一。那么,金属的腐蚀都有哪些类型?不同类型的金属腐蚀有何区别

答案：金属的腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀;化学腐蚀过程中没有电流产生,电化学腐蚀过程中有电流产生。

判一判

1.金属腐蚀的过程一定是化学变化过程(   √   )

2.钢铁在食盐溶液中被腐蚀的过程是吸氧腐蚀(   √   )

知识点二  金属腐蚀的防护

1.加保护层

（1）涂油漆等,将金属与外界环境隔离开。

（2）电镀：一般电镀上一层比被保护金属更活泼的金属。

（3）使金属表面钝化：将被保护金属与外加电源的①      正     极相连使其成为②      阳     极,并使电压维持在可使该金属钝化的范围之内。

2.电化学防护

（1）牺牲阳极保护法

利用③     原电池     原理,在被保护的金属上连接更活泼的金属,使被保护金属成为④ 正 极。

（2）阴极电保护法(外加电流阴极保护法)

利用⑤      电解池     原理,使被保护的金属连接电源的负极成为⑥      阴     极。

想一想1 三峡水电站是目前世界上规模最大的水电站和清洁能源基地。大坝中的钢闸门因为长时间浸泡在水中,必须进行金属腐蚀的防护,一般采用图甲、图乙所示的两种方法。

（1）你能给出防护方法的具体名称吗？

（2）在两种方法中闸门分别作什么电极？

答案：（1）甲为牺牲阳极保护法,乙为阴极电保护法。

（2）甲中闸门作原电池的正极,乙中闸门作电解池的阴极。

3.电化学腐蚀原理的应用

（1）铁腐蚀原理的应用

.消耗空气中的氧气——测定⑦     空气中氧气     的含量。

.消耗空气中的氧气和水——食品包装袋中以⑧     铁粉     为主要成分的双吸剂,延长食物的保质期。

.腐蚀过程放热——制成⑨      一次性保暖贴       。（2）保暖贴

原理：铁与氧气的反应是⑩     放热     反应,当空气中的氧气进入后,活性炭成为正极材料,食盐溶入水成为离子导体,氧气与铁粉通过无数个微小的原电池快速反应放出热量。

（3）微电解技术处理工业废水

想一想2  速热火锅加热包主要成分是焙烧硅藻土、铁粉、铝粉、焦炭粉、活性炭、盐、生石灰、碳酸钠等,和一次性保暖贴的主要成分相比多了生石灰,请问生石灰发热原理与一次性保暖贴的原理有什么不同？

答案：生石灰发热原理是生石灰和水反应放出热量,一次性保暖贴的原理是金属作原电池的负极被腐蚀放热。

互动探究·关键能力

探究点 金属的腐蚀与防护

知识深化

1.化学腐蚀和电化学腐蚀

2.金属腐蚀的快慢比较

（1）在同一种电解质溶液中,金属腐蚀的快慢顺序是电解池的阳极＞原电池的负极＞化学腐蚀＞原电池的正极＞电解池的阴极。

（2）在浓度相同的不同溶液中,金属在电解质溶液中的腐蚀＞金属在非电解质溶液中的腐蚀;金属在强电解质溶液中的腐蚀＞金属在弱电解质溶液中的腐蚀。

（3）对同一种电解质溶液来说,电解质溶液浓度越大,金属的腐蚀越快。

3.金属腐蚀的防护

（1）金属腐蚀的防护措施

（2）金属腐蚀的电化学防护

题组过关

1.(2019江苏单科,10,2分)将铁粉和活性炭的混合物用 溶液湿润后,置于如图所示装置中,进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是(     )

A.铁被氧化的电极反应式为

B.铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能

C.活性炭的存在会加速铁的腐蚀

D.以水代替 溶液,铁不能发生吸氧腐蚀

答案：

解析：A项,铁和活性炭构成原电池,铁作负极,失去电子生成 电极反应式为 错误;B项,电化学腐蚀的过程中,化学能转化为电能、热能等,错误;C项, 和活性炭构成原电池后,反应速率变快,正确;D项,以水代替 溶液,铁仍然能发生吸氧腐蚀,只是吸氧腐蚀的速率会减慢,错误。

解题思路  本题可以从以下思路解答：

2.《我在故宫修文物》这部纪录片里关于古代青铜器的修复引起了某研学小组的兴趣。“修旧如旧”是文物保护的主旨。

（1）查阅中学教材得知铜锈为 ,俗称铜绿,可溶于酸。参与形成铜绿的物质有 和  。请写出铜在潮湿的空气中发生电化学腐蚀生成 的负极反应式：  。

（2）继续搜索中国知网,了解到铜锈的成分非常复杂,主要成分有 和 。考古学家将铜锈分为无害锈和有害锈,结构如图所示:

和 分别属于无害锈和有害锈,请解释原因。

答案：（1）   ;

（2）结合题图可知, 为致密结构,可以阻止潮湿空气进入内部,进一步腐蚀铜,属于无害锈。 为疏松结构,潮湿空气可以进入空隙内将内部的铜进一步腐蚀,属于有害锈。

解析：（1）铜锈是 与空气中 及 反应形成的。发生电化学腐蚀时, 为负极,被氧化,电极反应式为 。

评价检测·素养提升

课堂检测

1.下列金属防腐的措施中,使用外加电流阴极保护法的是(     )

A.水中的钢闸门连接电源的负极

B.金属护栏表面涂漆

C.汽车底盘喷涂高分子膜

D.地下钢管连接镁块

答案：

解析：水中的钢闸门连接电源的负极之后,作电解池的阴极,被保护起来,所以采用的是外加电流阴极保护法;金属护栏表面涂漆、汽车底盘喷涂高分子膜均使用的是覆盖保护层法的保护措施;地下钢管连接镁块,镁作负极,被腐蚀,从而起到保护钢管的作用,所以使用的是牺牲阳极的阴极保护法。

2.(2021广东潮州高二月考)如图各容器中盛有海水,铁在其中被腐蚀的快慢顺序是(     )

A. B.

C. D.

答案： 

解析：①中 放置在海水中,形成了无数微小的原电池,发生电化学腐蚀;②③均构成了原电池,②中 的金属活动性强于 作负极被腐蚀;③中 的金属活动性强于 作负极被腐蚀, 被保护;④⑤形成电解池,④中 作阳极被腐蚀,而⑤中 作阴极,被保护。因此 被腐蚀的快慢顺序为 。

3.(★)(2021陕西榆林高二检测)下列事实与电化学腐蚀无关的是(     )

A.光亮的自行车钢圈不易生锈

B.黄铜( 合金)制的铜锣不易生锈

C.铜、铝电线一般不连接起来作导线

D.生铁比熟铁（几乎是纯铁）容易生锈

答案： 

解析： 、 、D项均能形成原电池,与电化学腐蚀有关。

4.(2021福建福州高二联考)研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法错误的是(     )

A. 为石墨,铁片腐蚀加快

B. 为石墨,石墨上电极反应为

C. 为锌块,铁片不易被腐蚀

D. 为锌块,铁片上电极反应为

答案： 

解析：由于活动性: 石墨,所以铁、石墨及海水构成原电池, 为负极,铁片腐蚀加快,A正确。d为石墨,由于海水呈弱碱性,所以发生的是吸氧腐蚀,石墨上氧气得到电子,发生还原反应,电极反应为 正确。若d为锌块,则由于金属活动性: 为原电池的负极, 为正极,首先被腐蚀的是 ,铁得到保护,铁片不易被腐蚀,C正确。d为锌块,由于海水呈弱碱性,发生的是吸氧腐蚀,铁片上电极反应为 错误。

素养视角

1.如图所示,烧杯中的试管内有一枚铁钉,放置数天后观察现象。

（1）铁钉在逐渐生锈,则铁钉的腐蚀属于  （填“化学”或“电化学”)腐蚀。

（2）若试管内液面上升,则原溶液呈  性,发生  （填“析氢”或“吸氧”）腐蚀,负极电极反应为  ,正极电极反应为  。

（3）若试管内液面下降,则原溶液呈  性,发生  （填“析氢”或“吸氧”）腐蚀。负极电极反应为  ,正极电极反应为  。

答案：（1）电化学

（2）弱酸或中或碱; 吸氧 ;   ;

（3）较强的酸; 析氢;   ;

解析：根据原电池的构成条件可知,铁钉的腐蚀属于电化学腐蚀。若试管内液面上升,说明试管内压强减小,试管内气体被吸收,是铁钉发生吸氧腐蚀的结果;若试管内液面下降,说明试管内气体压强变大,试管内产生了新气体,是铁钉发生析氢腐蚀的结果。