人教版 (2019)选择性必修1第三节 金属的腐蚀与防护评优课ppt课件

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第三节　金属的腐蚀与防护
1.通过实验科学探究金属腐蚀的本质及原因，认识金属腐蚀的主要类型，能正 确书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式。2.认识金属腐蚀产生的危害和影响，树立防止金属腐蚀的意识，熟知金属腐蚀 常用的防护方法。
核心素养 发展目标
1.金属的腐蚀(1)概念：金属或合金与周围的 发生 反应而引起损耗的现象。其实质是金属原子 电子变为阳离子，金属发生 反应。(2)根据与金属接触的 不同，金属腐蚀可分为两类：①化学腐蚀：金属与其表面接触的一些物质(如O2、Cl2、SO2等)直接反应而引起的腐蚀。腐蚀的速率随温度升高而 。②电化学腐蚀：当 的金属与 溶液接触时会发生 反应， 的金属发生氧化反应而被腐蚀。
特别提醒　金属腐蚀过程中，电化学腐蚀和化学腐蚀同时发生，但绝大多数属于电化学腐蚀，且比化学腐蚀的速率大得多。
Fe－2e－===Fe2＋
2H＋＋2e－===H2↑
O2＋4e－＋2H2O===4OH－
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
结论：①电化学腐蚀中吸氧腐蚀更为普遍；②电化学腐蚀速率比化学腐蚀大得多。
(1)无论化学腐蚀还是电化学腐蚀，金属的腐蚀都是金属失电子被氧化的过程(2)因为CO2普遍存在，所以钢铁腐蚀以析氢腐蚀为主(3)铜在酸性条件下也可以发生析氢腐蚀(4)纯铁不易腐蚀，生铁易腐蚀，是因为生铁中含碳能形成原电池发生电化学腐蚀(5)铁的电化学腐蚀的负极反应为Fe－3e－===Fe3＋
1.下列关于金属腐蚀的说法正确的是A.金属在潮湿空气中腐蚀的实质是M＋nH2O===M(OH)n＋ H2↑B.金属的化学腐蚀的实质是M－ne－===Mn＋，电子直接转移给氧化剂C.金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行D.在潮湿的环境中，金属的电化学腐蚀一定是析氢腐蚀
2.如图装置中，小试管内为红墨水，具支试管内盛有pH＝4的雨水和生铁片。观察到：开始导管内液面下降，一段时间后导管内液面回升，略高于小试管液面。以下有关解释合理的是A.生铁片中的碳是原电池的负极，发生还原反应B.雨水酸性较强，生铁片仅发生析氢腐蚀C.墨水回升时，碳极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－D.具支试管中溶液pH逐渐减小
1.改变金属材料的组成如普通钢中加入 等制成不锈钢产品， 不仅具有优异的抗腐蚀性，还具有良好的生物相容性。2.在金属表面覆盖保护层(1)在钢铁制品的表面喷涂油漆、矿物性油脂或覆盖搪瓷、塑料等。(2)用电镀等方法在钢铁表面镀上一层锌、锡、铬、镍等金属。(3)用化学方法在钢铁部件表面进行发蓝处理(生成一层致密的四氧化三铁薄膜)。(4)利用阳极氧化处理铝制品的表面，使之形成致密的氧化膜而钝化。(5)采用离子注入、表面渗镀等方式在金属表面形成稳定的钝化膜。
3.电化学保护法(1)牺牲阳极法
①原理：原电池原理，被保护的金属作 ，活泼性更强的金属作 。②应用：锅炉内壁、船舶外壳、钢铁闸门安装镁合金或锌块。
[实验探究一]如图装置反应一段时间后，用胶头滴管从Fe电极区域取少量溶液于试管中，再向试管中滴入2滴 色 (铁氰化钾)溶液，观察实验现象。
K3[Fe(CN)6]
已知Fe2＋与K3[Fe(CN)6]溶液反应生成带有特征蓝色的KFe[Fe(CN)6]沉淀。
Zn－2e－===Zn2＋
[实验探究二]在两个培养皿中分别放入含有NaCl的琼脂溶液，并滴入5～6滴酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液，混合均匀，取两个2～3 cm长的铁钉，用砂纸擦光，将裹有锌皮的铁钉放入a，缠有铜丝的铁钉放入b。
原理：电解池原理，被保护的金属作为 ，与电源的 相连。应用：钢铁闸门、高压线铁架、地下管道连接直流电源的负极。
(1)牺牲阳极法利用的是电解池原理(2)在铁制品表面镀锌，是为了防止铁制品腐蚀，而且镀层有损坏仍可对铁制品起到保护作用(3)铁制品涂油脂、喷油漆是为了隔绝铁与氧气的接触，起到保护铁制品的作用(4)铁闸门可与外加电源的正极相连，起到保护作用
1.下列有关金属铁的腐蚀与防护，说法正确的是A.在钢铁表面进行发蓝处理，生成四氧化三铁薄膜保护金属B.当镀锡铁和镀锌铁镀层破损时，后者更易被腐蚀C.铁与电源正极连接可实现电化学保护D.用氧化剂使金属表面生成致密的保护膜属于电化学保护法
2.下图所示的各容器中均盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是_______________。
3.某城市为了减少钢管因锈蚀而造成的损失，拟用如图所示方法保护埋在酸性土壤中的钢管。下列有关说法正确的是A.在潮湿的酸性土壤中钢管主要发生吸氧腐蚀B.在潮湿的酸性土壤中金属棒M中的电子通过 导线流向钢管C.在潮湿的酸性土壤中H＋向金属棒M移动，抑 制H＋与铁的反应D.钢管与金属棒M也可用导线分别连接直流电源的正、负极
金属腐蚀快慢的判断方法(1)在同一电解质溶液中，同一种金属腐蚀由快到慢的顺序为电解池的阳极＞原电池的负极＞化学腐蚀＞原电池的正极>电解池的阴极。(2)同一种金属在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)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀越快。(4)金属活动性差别越大，活泼性强的金属腐蚀越快。
题组一　金属的腐蚀1.下列关于金属腐蚀的叙述正确的是A.金属被腐蚀的本质：2xM＋yO2===2MxOyB.马口铁(镀锡铁)镀层破损后，首先是镀层被氧化C.金属在一般情况下发生的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀D.常温下，置于空气中的金属主要发生化学腐蚀
2.铜板上铁铆钉的吸氧腐蚀原理如图所示。下列说法正确的是A.正极电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑B.此过程中还涉及反应4Fe(OH)2＋2H2O ＋O2===4Fe(OH)3C.此过程中Fe、Cu均被腐蚀D.此过程中电流从Fe流向Cu
3.如图所示是探究铁发生腐蚀的装置图，下列说法正确的是A.若B处液面上升，A溶液可能是酸性溶液B.若A溶液为NaCl溶液，B、C液面始终保持不变C.可能产生Fe2O3·nH2OD.腐蚀的总反应式一定是2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
4.宝鸡被誉为“青铜器之乡”，出土了大盂鼎、毛公鼎、散氏盘等五万余件青铜器。研究青铜器(含Cu、Sn等)在潮湿环境中发生的腐蚀对于文物保护和修复有重要意义。如图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图，下列说法不正确的是A.青铜器发生电化学腐蚀，图中c作负极B.潮湿环境中Cl－浓度大时有利于多孔粉 状锈的生成C.若生成0.2 ml Cu2(OH)3Cl，则消耗的O2体积为4.48 LD.环境中的Cl－与正、负两极反应的产物作用生成a的离子方程式为2Cu2＋＋ 3OH－＋Cl－===Cu2(OH)3Cl↓
5.(2023·南京高二检测)下列对生铁片锈蚀对比实验的分析正确的是
A.对比实验①②③，说明苯能隔绝O2B.实验①中，生铁片未见明显锈蚀的主要原因是缺少O2C.实验②中，饱和食盐水中溶解的O2不足以使生铁片明显锈蚀D.实验③中，属于铁的吸氧腐蚀，负极反应：O2＋4e－＋2H2O===4OH－
题组二　金属的防护6.验证牺牲阳极法实验如下(烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液)。
下列说法不正确的是A.对比②③，可以判定Zn保护了FeB.对比①②，K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化C.验证Zn保护Fe时不能用①的方法D.将Zn换成Cu，用①的方法可判断Fe比Cu活泼
7.2021年7月20日，郑州遭遇特大暴雨，导致贾鲁河下游水位上涨，周口市进行开闸放水，闸门由钢质材料制作，长期浸于水中，通常采用如图装置对钢闸门进行保护。下列说法不正确的是A.a、b间用导线连接时，则X可以是锌B.a、b间接入电源时，a应连在电源的负极上C.X应定期更换D.a、b间用导线连接时，则X发生还原反应
题组三　金属腐蚀和防护的综合考查8.下列关于金属腐蚀与防护的说法不正确的是
A.图①，放置于干燥空气中的铁钉不易生锈B.图②，若断开电源，钢闸门将发生吸氧腐蚀C.图②，若将钢闸门与电源的正极相连，可防止钢闸门腐蚀D.图③，若金属M比Fe活泼，可防止钢铁输水管腐蚀
9.在城市地下常埋有纵横交错的管道和输电线路，有些地面上还铺有地铁的铁轨，当有电流泄漏入潮湿的土壤中，并与金属管道或铁轨形成回路时，就会引起后者的腐蚀，其腐蚀原理如图所示。
下列有关说法不正确的是A.原理图可理解为两个串联电解装置B.溶液中铁丝被腐蚀时，左侧有无色气体产生， 附近产生少量白色沉淀，随后变为灰绿色C.溶液中铁丝左侧电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋D.地下管道被腐蚀后不易被发现，维修也不便，故应将埋在地下的金属 管道表面涂绝缘膜(或油漆等)
10.在日常生活中，我们经常看到铁制品生锈、铝制品表面出现白斑等众多的金属腐蚀现象。可以通过下列装置所示实验进行探究。下列说法正确的是
A.按图Ⅰ装置实验，为了更快更清晰地观察到液柱上升，采用下列方法：用 酒精灯加热左边的具支试管B.图Ⅲ装置的总反应为4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3，生成的Al(OH)3进一步 脱水形成白斑C.图Ⅱ是图Ⅰ所示装置的原理示意图，图Ⅱ的正极材料是铁D.铝制品表面出现白斑可以通过图Ⅲ装置进行探究，Cl－由活性炭区向铝箔表 面区迁移，并在铝箔上发生电极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑
11.支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是A.通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整
12.某实验小组欲探究牺牲阳极法的原理，设计如图实验装置：实验Ⅰ：向烧杯中加入一定量的饱和食盐水，插入两个无底玻璃筒。将一根锌棒和一根铁棒用导线与电流
表连接后，再分别插入两个玻璃筒中，电流表指针发生偏转。(1)锌棒上发生的电极反应为_____________________；铁棒上发生的电极反应为________________________。
2Zn－4e－===2Zn2＋
2H2O＋O2＋4e－===4OH－
(2)从铁棒附近取少量溶液于试管中，再向试管中滴加几滴K3[Fe(CN)6]溶液，无明显现象，这说明该实验中无________产生。
实验Ⅱ：该小组的同学将锌棒换为铜棒，并用导线将其与电流表连接。一段时间后，从插入铁棒的玻璃筒内取少量溶液于试管中，再向试管中滴入几滴K3[Fe(CN)6]溶液，向插入铜棒的玻璃筒内滴入几滴酚酞溶液。(3)实验Ⅱ中电流表指针的偏转方向与实验Ⅰ_________(填“相同”或“相反”)。
(4)在铁棒和铜棒附近可观察到的现象分别是______________、____________。
(5)题述两个实验表明，活泼性不同的两种金属作电极构成原电池时，一般是相对________(填“活泼”或“不活泼”)的金属被保护，根据此原理采取的金属防护方法称为____________。
13.某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀类型的影响因素，将混合均匀的新制铁粉和碳粉置于锥形瓶底部，塞上瓶塞(如图1)。从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液，同时测量容器中的压强变化。(1)请完成以下实验设计表(表中不要留空格)：
(2)编号①实验测得容器中压强随时间变化曲线如图2所示。t2时，容器中压强明显小于起始压强，其原因是铁发生了______腐蚀，请在图3中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动方向；此时，碳粉表面发生了______(填“氧化”或“还原”)反应，其电极反应式是_______________________。
(3)该小组对图2中O～t1时压强变大的原因提出了如下假设，请你完成假设二。假设一：发生析氢腐蚀产生了气体；假设二：_____________________。
14.关于铁生锈的机理有人提出如下4个步骤：①Fe－2e－===Fe2＋　②H＋＋e－===H　③4H＋O2===2H2O　④4Fe2＋＋O2＋(4＋2x)H2O===2Fe2O3·xH2O＋8H＋试根据以上过程回答下列问题：(1)根据以上机理，判断下列说法正确的是____(填字母，下同)。A.以上锈蚀过程发生的是化学腐蚀B.从锈蚀反应的最终结果看，水既是氧化剂，又是还原剂C.反应的实质是氧气被还原，金属铁被氧化D.从反应机理看，锈蚀过程发生的是析氢腐蚀
(2)某铁件需长期浸于水下，为了减缓腐蚀，采取的下列措施正确的有______。A.给铁件铆上一些锌板B.给铁件通入直流电，把铁件与电源正极连接C.在制造铁件时，在铁中掺入一定比例的铜制成合金D.在铁件表面涂上一层较厚的沥青
(3)质量为1 000 g的某铁件已在水下生锈，若已知整个锈蚀过程中有6 ml电子发生转移，则参加反应的O2在标准状况下的体积为______ L，生锈后铁件的质量为______ g(已知铁锈Fe2O3·xH2O中x的值为1)。