高中化学《金属的电化学腐蚀与防护》教学案7 新人教版选修4Word格式.docx
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的金属失去电子而被。
如在潮湿的空气中生锈。
[过渡]:
钢铁及其制品通常为含碳的铁合金,若在潮湿的环境里或湿度较大的环境里长期放置,常易生锈变红,是什么原因?
下面我们就来讨论钢铁在潮湿的空气中生锈的原因?
[实验探究]:
P85将经过酸洗除锈的铁钉,用饱和食盐水浸泡一下,放入下图具支试管中,观察导管中水柱变化,并思考引起变化的原因?
吸氧腐蚀
2、类型:
⑴、吸氧腐蚀:
中性或酸性很弱或碱性条件下,易发生腐蚀。
负极:
2Fe-4e-=2Fe2+正极:
O2+2H2O+4e-=4OH-
电池反应:
2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2
进一步反应:
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
2Fe(OH)3=Fe2O3·
xH2O+(3-x)H2O
⑵、析氢腐蚀:
当钢铁处于酸性环境中
负极:
Fe-2e-=Fe2+
正极:
2H++2e-=H2↑
Fe+2H+=Fe2++H2↑
⑶、析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较
析氢腐蚀
条件
水膜呈
电极
反应
负极(Fe极)
正极(C极)
总反应
联系
3、化学腐蚀与电化学腐蚀的比较:
电化腐蚀
化学腐蚀
条件
不纯金属或合金与接触
与直接接触
有无电流
有微弱电流产生
无电流产生
本质
较活泼的金属被氧化
金属被氧化
两种腐蚀往往发生,但腐蚀更普遍,速度快,危害更重。
[典型例题]:
例1、如图,水槽中试管内有一枚铁钉,放置数天观察:
⑴、若液面上升,则溶液呈性,
发生腐蚀,电极反应式为:
正极:
⑵、若液面下降,则溶液呈性,发生腐蚀,
电极反应式为:
例2、钢铁在锈蚀过程中,下列5种变化可能发生的是(C.)
1、Fe由+2价转化为+3价②、O2被还原③、产生H2
2、④、Fe(OH)3失水形成Fe2O3·
H2O⑤、杂质碳被氧化除去
A.①②B.③④C.①②③④D.①②③④⑤
请大家根据铁生锈的原因,我们可以采取哪些措施防止铁生锈?
二、金属的电化学防护
1、牺牲阳极的阴极保护法
⑴、原理:
形成原电池反应时,让被保护金属做极,不反应,起到保护作用;
而活泼金属反应受到腐蚀。
⑵、装置图:
[科学探究]:
验证牺牲阳极的阴极保护法
2、外加电流阴极保护法:
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极,在外加直流电的作用下使阴极得到保护。
此法主要用于防止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。
辅助阳极
除此以外还有哪些防护方法?
[归纳小结]:
3、改变金属的内部结构(钢→不锈钢,在钢中加入镍和铬)。
4、覆盖保护膜(涂油漆,电镀,钝化等)。
5、金属被保护的效果比较:
电解池的阴极保护得最好>
原电池的正极>
一般保护
[典型例题]:
例3、为了防止钢铁锈蚀,下列防护方法中正确的是(CD)
A.在精密机床的铁床上安装铜螺钉
B.在排放海水的钢铁阀门上用导线连接一块石墨,一同浸入海水中
C.在海轮舷上用铁丝系住锌板浸在海水里
D.在地下输油的铸铁管上接直流电源的负极
例4、下列事实不能用电化学理论解释的是(B)
A.轮船水线以下的船壳上装一定数量的锌块
B.铝片不用特殊方法保存
C.纯锌与稀硫酸反应时,滴入少量硫酸铜溶液后速率加快
D.镀锌的铁比镀锡的铁耐用
[解析]:
A选项是通过构成Zn—Fe原电池,在船壳上加Zn块构成原电池负极,从而保护船体不被腐蚀。
B选项是靠氧化膜保护铝。
C选项Zn+Cu2+====Cu+Zn2+,生成的Cu与Zn在溶液中构成原电池加快反应的速率。
D选项中Zn—Fe原电池Zn为负极,而Fe—Sn原电池中Fe为负极,故前者Zn被氧化保护了铁。
答案:
B
[问题探究]:
探究一:
镀锌铁皮和镀锡铁皮哪个更易被腐蚀?
为什么?
探究二:
纯锌和粗锌哪个更易和酸反应?
如向酸中再加硫酸铜又会什么现象?
三、影响金属腐蚀快慢比较
例5、下列各情况,在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是52134
[结论]:
1、原电池正极、电解池阴极受到保护
2、在同一电解质溶液中,金属腐蚀的快慢规律如下:
电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>防腐措施的腐蚀
[变式训练]:
1、下列装置中四块相同的Zn片,放置一段时间后腐蚀速率由慢到快的顺序是(4)
(2)
(1)(3)
2、埋在地下的铸铁输油管道,在下列各种情况下被腐蚀的速度最慢的是(C)
A.在含铁元素较多的酸性土壤中B.在潮湿疏松透气的土壤中
C.在干燥致密不透气的土壤中D.含碳粒较多、潮湿透气的中性土壤中
江苏省五汛中学高二选修化学课课练(33)教师版
金属的电化学腐蚀与防护主备人:
王洋先日期:
2009-04-29
1.下列叙述中正确的是(B)
①锌跟稀硫酸制取氢气,加入少量硫酸铜溶液能加快反应速率②镀层破坏后,白铁(镀锌的铁)比马口铁(镀锡的铁)更易腐蚀③钢铁表面常易锈蚀生成Fe2O3·
H2O
A.都正确B.①③C.①D.②③
2、下列事实不能用电化学原理解释的是(A)
A.常温条件下,在空气中铝不容易被腐蚀B.镀锌铁片比镀锡铁片更耐腐蚀
C.用锌与硫酸制氢气时,往硫酸中滴少量硫酸铜D.远洋海轮的尾部装上一定数量的锌板
3、X、Y、Z、M代表四种金属,金属X和Z用导线连接放入稀硫酸中时,X溶解,Z极上有氢气放出;
若电解Y2+离子和Z2+离子共存的溶液时,Y先析出;
又知M2+离子的氧化性强于Y2+离子。
则这四种金属的活动性由强到弱的顺序为(A)
A.X>
Z>
Y>
MB.X>
MC.M>
X>
YD.X>
M>
Y
4、以下现象与电化学腐蚀无关的是(D)
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(纯铁)容易生锈
C.铁制器件附有铜制配件,在接触处易生铁锈D.银制奖牌久置后表面变暗
5、白铁皮(镀锌)发生析氢腐蚀时,若有0.2mol电子发生转移,下列说法正确的是(AD)
A.有6.5g锌被腐蚀B.在标准状况下有22.4L氢气放出
C.有2.8g铁被腐蚀D.在标准状况下有2.24L气体放出
6、最近,科学家冶炼出纯度高达99.999%的铁,你估计它具有性质是(AB)
A.硬度比生铁小B.在冷、浓H2SO4中可以钝化
C.在潮湿的空气中放置比生铁易生锈
D.当它与生铁的粉碎粒度相同时,与4mol/L盐酸反应速率比生铁大
7、近年来,科学家正在探索利用铝粉作燃料的可能性,以期铝能成为一种石油的取代物。
假如铝作为一种普遍使用的新型能源被开发利用,关于其有利因素的下列说法,你认为哪项是错误的(C)
A铝质轻,便于运输、贮存,且安全
B铝燃烧时放出的热量大,且燃烧后新产物对环境的污染容易得到有效的控制
C在地球上,铝矿资源丰富
D现代电解冶铝的工业技术已为铝作为新能源奠定了重要基础
8、xx年3月,佳得利集团在法国拍卖会上拍卖在火烧圆明园时流失的国宝:
铜铸的牛首、猴首和虎首。
普通铜器时间稍久容易出现铜绿,其主要成分:
Cu2(OH)2CO3。
这三件1760年铜铸的国宝在240年后看上去仍然熠熠生辉不生锈,下列对其原因的分析,最可能的是(D)
A.它们的表面都电镀上了一层耐腐蚀的黄金
B.环境污染日趋严重,它们的表面的铜绿被酸雨溶解洗去
C.铜的金属活动性比氢小,因此不易被氧化
D.它们是含一定比例金、银、锡、锌的铜合金
9、由于Fe(OH)2极易被氧化,所以实验室很难用亚铁盐溶液与烧碱溶液反应制得纯净的Fe(OH)2沉淀。
若用下图所示实验方法则可制得纯净的Fe(OH)2沉淀,已知两极材料分别是石墨和铁。
(1)、a电极材料为,其电极反应式为
(2)、在纯水、NaCl溶液:
NaOH溶液与CuC12溶液中选择电解液d,可以是,此时白色沉淀在电极上生成;
也可以是,此时白色沉淀在两极之间的溶液中生成。
(3)、液体c为苯,其作用是,在加入苯之前,对溶液进行加热处理的目的是
(4)、为了在较短时间内看到白色沉淀,在①改用稀硫酸作电解液、②适当增大两极间电压、③适当缩小两极板间距离、④适当降低电解液的温度这四项措施中,可以采取的合理措施有(填序号)。
(5)、若d改为硫酸钠溶液,当电解一段时间看到白色沉淀后,再反接电源继续电解,除了在电极上看到气泡外,另一明显现象是
解析:
a极连接电源的正极,应为阳极,在阳极发生氧化反应。
为获得Fe2+,应用铁作阳极,在此极上铁原子失去电子变为Fe2+。
若用NaOH溶液作电解液,则Fe2+立即与OH-结合,在阳极上生成白色沉淀;
若用NaCl溶液作电解液,则在阴极是H+得至电子产生H2,由于H+的浓度减少,OH-的浓度相对增多,OH-离子向阳极移动,与在阳极生成而向阴极移动的Fe2+结合为白色沉淀。
由于Fe(OH)2极易被空气中的O2所氧化,为防止此反应发生,在电解液上面覆盖一层苯(汽油也可)以隔绝空气。
在加苯前,将溶液煮沸,驱赶溶解在水中的O2。
电解的速率与电压成正比,与两极间距离成反比;
若加稀硫酸则沉淀溶解,若降低温度则离子迁移速率减慢,均不利于沉淀生成,将电解液改为硫酸钠溶液,在生成白色沉淀后,若反接电源,则阳极是石墨,为惰性阳极,结果与电解水相同,在阳极产生O2,将Fe(OH)2氧化为红褐色Fe(OH)3。
(1)铁,Fe一2e-=Fe2+。
(2)NaOH;
NaC1。
(3)隔绝空气,防止Fe(OH)2被空气氧化;
赶走电解液中溶解的氧气。
(4)②③,(5)白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变为红褐色。
10、铁是自然界里分布最广的金属元素之一,在地壳中的质量约占5%左右。
铁矿石的种类很多,重要的有磁铁矿石(主要成分是Fe3O4)、赤铁矿石(主要成分为Fe2O3)等。
工业上用一氧化碳作还原剂炼铁。
铁及其化合物是生活、生产中必须的元素之一。
(l)、写出工业用赤铁矿炼铁的主要化学反应式:
____________________________
(2)、红热的铁能与水蒸气起反应,有一种产物是可燃气体,则其反应式为:
_______________________________________________。
在常温下,铁跟水不起反应。
但是,在水和空气里的氧气及二氧化碳等的共同作用下,铁很容易生锈而被腐蚀,每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢材年产量的四分之一。
刷油漆是重要的防腐蚀措施之一。
油漆防腐蚀的主要原因是___________________________________。
(3)、一种冬季用“热敷袋”,内盛还原铁粉、碳粉及其它必要物质,用力搓此袋,袋则发热。
请解释可能的原因_________________________________________。
10、⑴Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2⑵3Fe+4H2O=Fe3O4+4H2↑,油漆隔绝铁与空气接触,起保护层作用,以防发生电化腐蚀。
⑶铁作负极,碳粉作正极,发生吸氧腐蚀而放热。
11、装置如右图:
D是允许通过离子的盐桥,E是48V稳压电源,R是可变电阻,K是开关,G是灵敏电流计,C1、C2是碳棒,A、B是烧杯。
已知AsO43-+2I-+2H+AsO33-+I2+H2O是可逆反应。
若A中盛KI-I2溶液,B中盛Na3AsO4和Na3AO3溶液,则当K接1,并向B中滴加浓盐酸时发现G中的指针发生偏转;
改向B中滴加40%的NaOH溶液时,G中的指针则向反方向偏转。
①两次操作过程中指针偏转的原因是
②指针偏转方向相反的原因是
③加盐酸时C1上发生的反应是
④加NaOH溶液时C1上发生的反应是
1.①化学能转变成了电能,有电流通过;
②加盐酸时平衡右移,加NaOH溶液时平衡左移,两种情况下产生的电流的方向相反;
③2I--2e→I2;
④AsO33-+H2O-2e→AsO43-+2H+
2019-2020年高中化学《金属的腐蚀和防护》教案2新人教版选修1
【教学目标】
1、了解金属腐蚀的类型。
2、描述金属腐蚀的化学原理,知道金属防护的常用方法,认识防止金属腐蚀的重要意义。
【教学重点、难点】
描述金属腐蚀的化学原理,知道金属防护的常用方法,认识防止金属腐蚀的重要意义。
【教学过程】:
【引入】金属的腐蚀现象非常普遍,例如,钢铁生锈(Fe2O3·
XH2O),铜器表面生成铜绿(Cu2(OH)2CO3),等等,腐蚀可使金属的机械性能、色泽和外形等方面发生变化,严重时可使机器设备、仪器和仪表等报废。
有些重大事故的发生如桥梁塌陷、石油管道破裂等也往往与金属腐蚀有关。
金属为什么会被腐蚀?
如何防止金属的腐蚀?
这就是本节要讨论的问题。
一、金属的腐蚀
金属的腐蚀:
金属或合金跟周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。
(一)、金属腐蚀的类型
一般可分为 腐蚀和 腐蚀。
1、化学腐蚀:
金属与合金跟接触到的物质(如O2,Cl2,SO2等) 发生化学反应而引起的腐蚀.
原理:
例如:
铁与氯气直接反应,钢管被原油中的含硫化合物腐蚀
注:
一般情况下,温度越高,金属腐蚀越快。
【讨论】:
为何煤气炉中心部位容易生锈,南极罐头很少生锈?
【科学探究】:
不同条件下铁钉的锈蚀
实验方案
铁钉
+醋酸溶
液
+CaCl2
固体
铁钉
+煮沸后
迅速冷却
的蒸馏水
+植物
油
+NaCl
溶液
铁钉+上层
植物油下层
是煮沸后迅速冷却的蒸馏水
现象
结论
2、电化学腐蚀:
不纯的金属(或合金)跟电解质溶液接触时,会发生原电池反应,比较活泼的金属失去电子而被氧化的反应。
反应
本质:
反应
钢铁在潮湿的空气中被腐蚀
【复习】:
原电池反应原理
条件:
1、有电解质溶液
2、有活泼性不同的两种金属或其中一种是非金属
3、闭合电路
电极判断:
比较活泼的一极是极
比较不活泼的一极是极
【讨论】钢铁在潮湿的空气中更容易腐蚀的原因
原因:
(形成电解质溶液)
和 构成原电池的两极。
正极:
(1)中性溶液或酸性很弱——吸氧腐蚀(钢铁腐蚀
的主要情况)
电子
电极反应式:
电子
(2)酸性较强——析氢腐蚀
水膜酸性较强(pH<4.3)
水膜酸性很弱或中性
电
极
负
Fe-2e-=Fe2+
正
2H++2e-=H2↑
O2+2H2O+4e-=4OH-
化学腐蚀和电化学腐蚀的异同
金属跟氧化剂直接接触
不纯金属或合金和电解质溶液接触
较活泼金属被氧化
两者往往同时发生,电化学腐蚀更加普遍
【讲解】:
化学腐蚀和电化学腐蚀都是铁等金属原子失去电子变成阳离子的过程,也就是说,金属在腐蚀的过程中,发生了氧化还原反应,在一般情况下,这两种腐蚀往往同时发生,只是电化学腐蚀比化学腐蚀要普遍得多。
【阅读材料】:
耸立于美国纽约港外的一个海岛上,一座15层楼高的自由女神,历来被认为是美国的象征。
然而,经过近百年的风风雨雨,已经生病了。
她究竟患了什么疾病呢?
美、法两国组织了一个调查小组,对她进行了全面体检,结果,大吃了一惊。
原来,他们发现,自由女神近百年来一直受着一种疾病的折磨,那就是。
自由女神的外壳材料是铜,而支撑整个雕塑的内支架却是铁,在它们之间被浸透油的毛毯隔开。
时间长了,毛毯失去了隔离作用,大西洋潮湿的带着盐分的空气不断地向自由女神进攻,无数的___在___自由女神的身上形成_____。
【思考】:
请你做医生诊断一下她得的是什么病?
你有什么方法可以阻止这种现象的继续发生?
二、金属的防护
自行车的不同构件分别采取了什么防锈措施
1.影响金属腐蚀的两个因素
金属本性――金属是否活泼,纯净
介质――金属与哪些物质共存
金属的本性:
金属越活泼越容易被腐蚀,金属合金中活泼的金属易腐蚀
介质影响:
金属在潮湿的空气中、接触腐蚀性气体或电解质溶液,都容易被腐蚀
2.金属腐蚀的本质
金属原子 成为阳离子的过程
3.金属防护的方法
金属防护常用的方法
1、在金属表面加防护层
在金属表面涂油漆,在金属表面包塑料层,在金属表面加油脂;
在金属表面镀上一层Zn或Cr或Sn;
制成不锈钢
2、改变金属的结构
隔绝空气、水蒸气及腐蚀性气体;
镀Zn,发生原电池反应时,Zn会被氧化,保护了原有的金属;
制成不锈钢,是改变了金属的内部组成结构,抗腐蚀能力大大提高.
3、电化学保护法
在要保护的金属上连接一种比该金属更易失去电子的金属或合金,可以防止金属腐蚀
【思考与交流】课本P57
【课堂练习】
1.下列关于铁器的使用注意事项不正确的是()
A.避免长期接触潮湿空气B.避免与酸性物质接触
C.不能接触干燥的空气D.不能盛放硫酸铜溶液
2.下列说法不正确的是()
A.铁制品生锈以后可以隔绝里面的铁与空气的进一步接触
B.铁制品的生锈过程是缓慢氧化的过程
C.车、船表面涂上一层油漆可以防止铁生锈
D.生锈报废的铁制品可以回收重新炼铁
3.在下列条件或环境中,铁制品最容易生锈的是 ()
A.放在纯净的氧气中B.浸没在蒸馏水中
C.放在干燥的空气中D.放在潮湿的空气中
4.铁生锈的变化属于()
A缓慢氧化B置换反应C物理变化D以上都不对
5.下列合金中不能被稀盐酸腐蚀的是(括号内为合金成分)()
A球墨铸铁B黄铜(铜锌)C铝合金D18K黄金
6.一种新兴的金属由于其熔点高、密度小、可塑性好、耐腐蚀性强,它和它的合金被广泛用于火箭、导弹、航天飞机、船舶、化工和通讯设备的制造中,这种金属是()
A.铜B.钢C.钛D.镁
第2节金属的腐蚀与防护练习 10.11
1.下列做法不能起防锈作用的是()
A.保留铁制品上的铁锈B.在铁制品表面镀锌
C.在金属机械上涂油D.在车、船的表面刷油漆
2.铁是一种应用广泛的金属,下列有关铁的说法中,正确的是()
A铁丝在氧气中燃烧生成氧化铁 B铁在干燥的空气中容易生锈
C铁是地壳里含量最多的金属元素 D用铁锅炒菜可使食物中增加微量铁元素
3.小明家里收藏了一件清代的铝制佛像,该佛像至今仍保存十分完好。
该佛像未锈蚀的主要原因是()
A.铝不易发生化学反应B.铝的氧化物容易发生还原反应
C.铝不易被氧化D.铝易氧化,但氧化铝具有保护内部铝的作用
4.日常生活中所用的自来水管,你认为用哪一种管子既经济又耐用()
A.镀锌铁管B.不锈钢管C.铜管D.普通钢管
5.为了防止铁腐蚀,下列做法不可取的是()
A在铁制品表面刷漆B将铁制品长期暴露在空气中
C将铁制品浸在水中与空气隔绝D在铁制品表面镀氧化膜
6.防护下列金属防护属于电化学保护的是()
A改变金属内部组成结构,可以增强金属耐腐蚀的能力
B在金属表面覆盖一层保护层
C牺牲阳极阴极保护法
D外加电流阴极保护法
7.以下现象与电化腐蚀无关的是
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.银制奖牌久置后表面变暗
8.化学腐蚀与电化腐蚀的相同点是()
A.金属原子失电子而被氧化的过程,即金属原子转化为阳离子的过程
B.金属与氧化剂直接反应
C.无电流 D.有电流
9.物质在“潮湿的空气中”中发生的变化,主要与空气中某些气体有关。
下列说法不正确的是()
A.钢铁生锈与氧气、水蒸气有关
B.氢氧化钠固体潮解、变质与水蒸气、二氧化碳有关
C.铜器表面生成铜绿与氧气、二氧化碳、水蒸气有关
D.生石灰堆放久了后变质与氧气、水蒸气有关
10.下列各容器中盛有海水,铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是:
()
A.(4)>
(2)>
(1)>
(3)B.
(2)>
(3)>
(4)
C.(4)>
(1)D.(3)>
(4)>
(1)
11.下列有关纯铁的描述正确的是
A熔点比生铁的低
B与相同浓度
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