高中化学第三节 金属的腐蚀与防护评课课件ppt

这是一份高中化学第三节 金属的腐蚀与防护评课课件ppt，共50页。PPT课件主要包含了金属腐蚀，金属的腐蚀，氧化还原，化学腐蚀，钢铁的电化学腐蚀，实验探究，液面上升，原电池，电化学，钛合金等内容，欢迎下载使用。

1．了解金属发生电化学腐蚀的本质，知道金属腐蚀的危害。2．了解防止金属腐蚀的措施。
1．通过实验科学探究金属腐蚀的本质及其原因，培养科学探究与创新意识。2．通过认识金属腐蚀产生的危害和影响，培养科学态度和社会责任意识。
2．化学腐蚀和电化学腐蚀
Fe－2e－===Fe2＋
2H＋＋2e－===H2↑　
2H2O＋O2＋4e－===4OH－　
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑　
2Fe＋2H2O＋O2===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。
正|误|判|断(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＋。(　　)
深|度|思|考1.纯铁片放入稀硫酸中发生的是什么腐蚀？提示：纯铁片放入稀硫酸中发生反应：Fe＋H2SO4(稀)===FeSO4＋H2↑，发生的是化学腐蚀。
2．在铁的表面镀上一层其他金属是常见的防止铁生锈的方法，常见的有镀锡(马口铁)和镀锌(白铁皮)，为什么镀层破损后，镀锌钢板(白铁皮)比镀锡钢板(马口铁)耐腐蚀？提示：镀层破损后，白铁皮形成原电池，因锌比铁活泼，易失去电子，从而保护了铁；而马口铁破损后，因为形成原电池时，铁比锡活泼，铁被腐蚀。所以在镀层破损后，镀锌钢板比镀锡钢板耐腐蚀。
应|用|体|验1.以下现象与电化学腐蚀无关的是(　　)A．生铁比纯铁容易生锈B．银质物品久置表面变暗C．铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈D．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿
解析：生铁中金属铁、碳、潮湿的空气能构成原电池，金属铁为负极，易被腐蚀而生锈，和电化学腐蚀有关，故A不符合题意；银质物品久置表面变暗是由于金属银和空气中的成分发生反应的结果，属于化学腐蚀，与电化学腐蚀无关，故B符合题意；铁质器件附有铜质配件，在接触处形成原电池，其中金属铁为负极，易生铁锈，和电化学腐蚀有关，故C不符合题意；黄铜(铜锌合金)制作的铜锣中，金属锌为负极，金属铜做正极，Cu被保护，不易腐蚀，和电化学腐蚀有关，故D不符合题意。
2．下列关于金属腐蚀的说法正确的是(　　)A．金属腐蚀的本质是金属原子失去电子而被还原B．金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行C．金属的化学腐蚀实质是M－ne－===Mn＋，电子直接转移给氧化剂D．在潮湿环境中，金属的电化学腐蚀一定是析氢腐蚀
解析：金属腐蚀的本质是金属原子失去电子而被氧化的过程，A错误；金属的化学腐蚀在酸性或碱性环境中均有可能进行，如金属铝的化学腐蚀可能在碱性条件下进行，B错误；金属的化学腐蚀实质是金属原子失去电子变为金属阳离子，可表示为M－ne－===Mn＋，电子由金属原子直接转移给氧化剂，C正确；在潮湿环境中，金属的电化学腐蚀主要以吸氧腐蚀为主，D错误。
二、金属的防护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。
正|误|判|断(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。(　　)
深|度|思|考1.为保护地下钢管不被腐蚀，可采取的电化学保护措施有哪些？提示：将钢管与锌板相连，或将钢管与直流电源负极相连。2．铁制品在潮湿的环境中和在干燥环境中哪种环境更易生锈？其原因是什么？提示：潮湿环境中更易生锈；铁制品中含有杂质碳，在潮湿环境下的电解质溶液中构成原电池，加快了铁被氧化的反应速率。
应|用|体|验1.下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是(　　)A．钢铁析氢腐蚀和吸氧腐蚀的速率一样快B．当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用C．海轮外壳焊接锌块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
解析：钢铁的腐蚀主要是析氢腐蚀和吸氧腐蚀，由于所处的溶液酸碱性不同，因此二者的腐蚀速率不同，故A错误；Fe、Sn形成原电池时，Fe为负极，负极失电子被腐蚀，所以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，故B错误；Fe、Zn形成原电池时，Fe为正极，Zn为负极失电子，则Fe被保护，属于牺牲阳极的阴极保护法，故C正确；Fe与正极相连作阳极，活性电极作阳极时，电极失电子被腐蚀，则地下输油钢管与外加直流电源的负极相连以保护它不受腐蚀，故D错误。
2．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
解析：在酸性环境下，钢铁主要发生析氢腐蚀，A项错误；金属棒M、钢管在酸性土壤中形成原电池，其中金属棒M作负极，失去电子，失去的电子通过导线流向钢管，钢管作正极被保护，B项正确；在潮湿的酸性土壤中，存在大量H＋，H＋移动到正极上得电子被还原，即移动到钢管上得电子，抑制H＋与铁的反应，C项错误；若钢管与金属棒M用导线分别连接直流电源的正、负极，则钢管作阳极，腐蚀速率加快，D项错误。
1．如图所示装置，若开始时a、b两端液面相平，放置一段时间后，下列有关叙述中正确的是(　　)
A．铁丝在两处的腐蚀速率：a>bB．a、b两端相同的电极反应式为Fe－3e－===Fe3＋C．一段时间后，a端液面高于b端液面D．a处总反应为Fe＋2H2O===Fe(OH)2＋H2↑
解析：左边试管中，生铁发生吸氧腐蚀，右边试管中，生铁发生析氢腐蚀。A项，生铁发生析氢腐蚀的速率比吸氧腐蚀的速率大，错误；B项，a处负极上铁失电子，正极上氧气得电子，b处负极上铁失电子，正极上氢离子得电子，所以a、b两处相同的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，错误；C项，a处发生吸氧腐蚀，b处发生析氢腐蚀，一段时间后，a处气体压强减小，b处气体压强增大，导致溶液从b处向a处移动，所以a处液面高于b处液面，正确；D项，a处发生吸氧腐蚀，其总反应为2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2，错误。
2．下列说法不正确的是(　　)A．钢铁因含杂质而容易发生电化学腐蚀，所以合金都不耐腐蚀B．原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因，但人们可以利用原电池原理来减缓金属的腐蚀C．钢铁电化学腐蚀两种类型主要区别在于水膜的酸性不同，正极反应不同D．无论哪种类型的腐蚀，其实质都是金属被氧化
解析：不锈钢和铝合金等耐腐蚀，A项错误；金属作原电池正极时被保护，B项正确；水膜酸性较强时，铁主要发生析氢腐蚀，水膜中性或弱酸性时发生吸氧腐蚀，C项正确；金属被腐蚀的实质是金属失电子，被氧化，D项正确。
3．如图所示是探究铁发生腐蚀的装置图。发现开始时U形管左端红墨水水柱下降，一段时间后U形管左端红墨水水柱又上升。下列说法中不正确的是(　　) A．开始时发生的是析氢腐蚀B．一段时间后发生的是吸氧腐蚀C．两种腐蚀负极的电极反应式均为Fe－2e－===Fe2＋D．析氢腐蚀的总反应式为2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
解析：在酸性条件下发生析氢腐蚀：2H＋＋2e－===H2↑，产生的氢气使试管内压强增大，造成U形管左端红墨水水柱下降，A项正确；发生析氢腐蚀一段时间后，溶液中的c(H＋)逐渐减小，在酸性很弱或中性条件下则发生吸氧腐蚀：2H2O＋O2＋4e－===4OH－，反应中消耗氧气使试管内压强减小，造成U形管左端红墨水水柱上升，B项正确；无论是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，负极都是铁失去电子，即Fe－2e－===Fe2＋，C项正确；析氢腐蚀，负极：Fe－2e－===Fe2＋，正极：2H＋＋2e－===H2↑，总反应式为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，D项错误。
4．有关远洋轮船船壳腐蚀与防护叙述错误的是(　　)A．可在船壳外刷油漆进行保护B．可将船壳与电源的负极相连进行保护C．可在船底安装锌块进行保护D．在海上航行时，船壳主要发生析氢腐蚀
解析：在船壳外刷油漆可以防止金属和海水、空气接触，所以在船壳外刷油漆可以对船壳进行保护，故A正确；将船壳与电源的负极相连，即船壳为阴极，阴极材料不易被腐蚀，电解池的阴极金属被保护，故B正确；在船底安装锌块，形成原电池，金属锌是负极，被腐蚀，正极材料Fe被保护，故C正确；海水是中性环境，金属会发生吸氧腐蚀，即在海上航行时，船壳主要发生吸氧腐蚀，故D错误。
5．《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)查阅高中教材得知铜锈为Cu2(OH)2CO3，俗称铜绿，可溶于酸。请写出铜绿与盐酸反应的化学方程式。
(2)继续查阅中国知网，了解到铜锈的成分非常复杂，主要成分有Cu2(OH)2CO3和Cu2(OH)3Cl。考古学家将铜锈分为无害锈和有害锈，结构如图所示：
Cu2(OH)2CO3和Cu2(OH)3Cl分别属于无害锈和有害锈，请解释原因。
(3)如图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀生成有害锈Cu2(OH)3Cl的原理示意图，
①写出在发生电化学腐蚀的过程中正极的电极反应式。②若生成2.145 g Cu2(OH)3Cl，计算理论上消耗标准状况氧气体积。③文献显示有害锈的形成过程中会产生CuCl(白色不溶于水的固体)：
写出过程Ⅰ中负极的电极反应式。
(4)BTA保护法是青铜器的修复最常用的方法之一，原理如图所示：   请分析BTA保护法可能的优点。
答案：(1)Cu2(OH)2CO3＋4HCl===2CuCl2＋3H2O＋CO2↑(2)结合图像可知，Cu2(OH)2CO3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。Cu2(OH)3Cl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。(3)①O2＋4e－＋2H2O===4OH－②0.224 L③Cu－e－＋Cl－===CuCl(4)在青铜器表面形成一层致密的透明保护膜；能够替换出锈层中的Cl－，能够高效除去有害锈；此法不破坏无害锈，可以保护青铜器的艺术价值，做到“修旧如旧”。
解析：(1)铜锈为碱式盐，与盐酸反应方程式为Cu2(OH)2CO3＋4HCl===2CuCl2＋CO2↑＋3H2O。(2)由图像分析可知，Cu2(OH)2CO3为致密结构，为无害锈，Cu2(OH)3Cl为疏松结构，为有害锈。①正极的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－。②n[Cu2(OH)3Cl]＝2.145 g÷214.5 g·ml－1＝0.01 ml，根据转移电子相等可得n(O2)＝0.01 ml×2×2/4＝0.01 ml，故在标准状况体积为V＝0.01 ml×22.4 L·ml－1＝0.224 L。
③结合图示可知，过程Ⅰ中Cu作负极，电极反应式是Cu－e－＋Cl－===CuCl。(4)由图示可知，BTA保护法是生成高聚物透明膜将产生的离子隔绝在外，替换出锈层中的Cl－，能高效去除有害锈，和酸浸法相比，不破坏无害锈，可以保护青铜器的艺术价值。