高中化學(xué) 第四章 第四節(jié) 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)課件 新人教版選修41

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1、第第四四章章第第四四節(jié)節(jié)課前預(yù)習(xí)課前預(yù)習(xí)巧設(shè)計(jì)巧設(shè)計(jì)名師課堂名師課堂一點(diǎn)通一點(diǎn)通創(chuàng)新演練創(chuàng)新演練大沖關(guān)大沖關(guān)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)2 2考點(diǎn)一考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)二課堂課堂1010分鐘練習(xí)分鐘練習(xí)課堂課堂5 5分鐘歸納分鐘歸納設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)3 3課下課下3030分鐘演練分鐘演練 (1)原電池中，較活潑的金屬原電池中，較活潑的金屬 電子，發(fā)電子，發(fā)生生 反應(yīng)，而使金屬被氧化。如反應(yīng)，而使金屬被氧化。如ZnCu稀稀H2SO4原電池中，被氧化的金屬為原電池中，被氧化的金屬為 ，被保護(hù)，被保護(hù)的金屬為的金屬為 。失去失去氧化氧化ZnCu (2)電解池中，若陽(yáng)極不是惰性電極，則陽(yáng)極金電解池中，若陽(yáng)極不是惰性電極，則陽(yáng)極

2、金屬屬 電子，發(fā)生電子，發(fā)生 反應(yīng)，引起陽(yáng)極金屬不反應(yīng)，引起陽(yáng)極金屬不斷損耗，而陰極金屬受到保護(hù)。如圖所示：斷損耗，而陰極金屬受到保護(hù)。如圖所示：失去失去氧化氧化被氧化的金屬為被氧化的金屬為 ，被保護(hù)的金屬為，被保護(hù)的金屬為 。CuFe 一、金屬的腐蝕一、金屬的腐蝕 1 1概念概念 金屬或合金與周?chē)佑|到的金屬或合金與周?chē)佑|到的 進(jìn)行進(jìn)行 而腐蝕損耗的過(guò)程。而腐蝕損耗的過(guò)程。 2 2本質(zhì)本質(zhì) 金屬原子金屬原子 電子變?yōu)殡娮幼優(yōu)?離子，金屬發(fā)生離子，金屬發(fā)生 反應(yīng)。反應(yīng)。氣體或液體氣體或液體化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)失去失去陽(yáng)陽(yáng)氧化氧化 3 3分類(lèi)分類(lèi) (1) (1)化學(xué)腐蝕：化學(xué)腐蝕： 金屬跟接觸到的

3、物質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。金屬跟接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。 (2) (2)電化學(xué)腐蝕：電化學(xué)腐蝕： 不純的金屬跟電解質(zhì)溶液接觸時(shí)，會(huì)發(fā)生原電池反應(yīng)，不純的金屬跟電解質(zhì)溶液接觸時(shí)，會(huì)發(fā)生原電池反應(yīng)，比較活潑的金屬失電子而被氧化。比較活潑的金屬失電子而被氧化。(2)(2)鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較：鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較：析氫腐蝕析氫腐蝕吸氧腐蝕吸氧腐蝕圖形圖形描述描述條件條件水膜水膜 水膜呈水膜呈 或或 酸性較強(qiáng)酸性較強(qiáng)中性中性酸性很弱酸性很弱析氫腐蝕析氫腐蝕吸氧腐蝕吸氧腐蝕電電極極反反應(yīng)應(yīng)負(fù)極負(fù)極Fe2e=Fe22Fe4e=2Fe2正極正極C 總反總反應(yīng)應(yīng) 2H

4、2e= H2Fe2H= Fe2H2O22H2O4e=4OH2Fe2H2OO2=2Fe(OH)2 二、金屬的防護(hù)二、金屬的防護(hù) 1 1金屬的電化學(xué)防護(hù)金屬的電化學(xué)防護(hù) (1) (1)犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法：犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法： 應(yīng)用應(yīng)用 原理，讓被保護(hù)金屬作原理，讓被保護(hù)金屬作 極，另極，另找一種活潑性較強(qiáng)的金屬作找一種活潑性較強(qiáng)的金屬作 極。極。 如圖所示：如圖所示：原電池原電池正正負(fù)負(fù) (2) (2)外加電源的陰極保護(hù)法：外加電源的陰極保護(hù)法： 利用利用 原理，把被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備作為原理，把被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備作為 極，極，用惰性電極作為輔助用惰性電極作為輔助 極，在電解質(zhì)溶液里，接外加極，在電

5、解質(zhì)溶液里，接外加 。 如圖所示：如圖所示：電解電解陰陰直流電源直流電源陽(yáng)陽(yáng) 2 2改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu) 制成防腐合金。如不銹鋼。制成防腐合金。如不銹鋼。 3 3加保護(hù)層加保護(hù)層 如在金屬表面噴油漆、涂油脂、電鍍、噴鍍或如在金屬表面噴油漆、涂油脂、電鍍、噴鍍或使表面鈍化等。使表面鈍化等。1鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)，正極上發(fā)生的電極反應(yīng)鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)，正極上發(fā)生的電極反應(yīng)是是 ()A2H2e=H2BFe22e=FeC2H2OO24e=4OH DFe3e=Fe2分析：分析：鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)，鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)，負(fù)極反應(yīng)式為負(fù)極反應(yīng)式為Fe2e=Fe2，正極反應(yīng)式為正極反應(yīng)式

6、為O24e2H2O=4OH。答案：答案：C分析：分析：鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)，鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)，F(xiàn)e作負(fù)極，電極反應(yīng)作負(fù)極，電極反應(yīng)式為式為Fe2e=Fe2，C作正極，正極反應(yīng)式為作正極，正極反應(yīng)式為O24e2H2O=4OH，因此，因此O2被還原，由于產(chǎn)生被還原，由于產(chǎn)生OH，故溶液中，故溶液中c(OH)增大；鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕或增大；鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕或吸氧腐蝕時(shí)，均是吸氧腐蝕時(shí)，均是Fe被氧化。被氧化。答案：答案：C3相同材質(zhì)的鐵在圖中四種情況下最不易被腐蝕相同材質(zhì)的鐵在圖中四種情況下最不易被腐蝕的是的是 ()分析：分析：A、D兩項(xiàng)中易發(fā)生析氫腐蝕；兩項(xiàng)中易發(fā)生析氫腐蝕；B項(xiàng)中易發(fā)項(xiàng)中易發(fā)生吸氧

7、腐蝕。生吸氧腐蝕。答案：答案：C4用用“短線(xiàn)短線(xiàn)”將下列金屬的防護(hù)方法連線(xiàn)。將下列金屬的防護(hù)方法連線(xiàn)。(1)加保護(hù)層加保護(hù)層 A鋼閘門(mén)與直流電鋼閘門(mén)與直流電 源負(fù)極相連源負(fù)極相連(2)犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)法犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)法 B電線(xiàn)外面包塑料法電線(xiàn)外面包塑料法(3)外加電源的陰極保護(hù)法外加電源的陰極保護(hù)法 C普通鋼制鎳鉻鋼普通鋼制鎳鉻鋼(4)改變內(nèi)部結(jié)構(gòu)改變內(nèi)部結(jié)構(gòu) D輪船外殼裝上鋅塊輪船外殼裝上鋅塊答案：答案：(1)B(2)D(3)A(4)C5思考討論：結(jié)合金屬腐蝕的本質(zhì)，分析金屬防護(hù)的本思考討論：結(jié)合金屬腐蝕的本質(zhì)，分析金屬防護(hù)的本質(zhì)是什么？在電化學(xué)防護(hù)中是如何做的？質(zhì)是什么？在電化學(xué)防護(hù)中是

8、如何做的？答案：答案：金屬腐蝕的本質(zhì)是金屬被氧化劑氧化變成金屬金屬腐蝕的本質(zhì)是金屬被氧化劑氧化變成金屬陽(yáng)離子，因此金屬防護(hù)的本質(zhì)是避免金屬接觸氧化劑，陽(yáng)離子，因此金屬防護(hù)的本質(zhì)是避免金屬接觸氧化劑，或采取措施使金屬不被氧化。在電化學(xué)防護(hù)中使被?；虿扇〈胧┦菇饘俨槐谎趸?。在電化學(xué)防護(hù)中使被保護(hù)的金屬作原電池的正極或電解池的陰極，不參與電護(hù)的金屬作原電池的正極或電解池的陰極，不參與電極反應(yīng)，從而不被氧化。極反應(yīng)，從而不被氧化?；瘜W(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕定定義義金屬跟接觸到金屬跟接觸到的物質(zhì)直接發(fā)的物質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)引生化學(xué)反應(yīng)引起的腐蝕起的腐蝕不純金屬不純金屬(或合金或合金)跟接觸到的

9、電解質(zhì)跟接觸到的電解質(zhì)溶液所發(fā)生的原電池反應(yīng)，較活潑金溶液所發(fā)生的原電池反應(yīng)，較活潑金屬原子失去電子被氧化而引起的腐蝕屬原子失去電子被氧化而引起的腐蝕吸氧腐蝕吸氧腐蝕析氫腐蝕析氫腐蝕條條件件金屬與干燥氣金屬與干燥氣體或非電解質(zhì)體或非電解質(zhì)直接接觸直接接觸水膜中溶有水膜中溶有O2，呈，呈極弱酸性或中性極弱酸性或中性水膜酸性較強(qiáng)水膜酸性較強(qiáng)化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象現(xiàn)象無(wú)電流產(chǎn)生無(wú)電流產(chǎn)生有微弱電流產(chǎn)生有微弱電流產(chǎn)生反應(yīng)式反應(yīng)式(以鐵腐以鐵腐蝕為例蝕為例)2Fe3Cl2=2FeCl3負(fù)極：負(fù)極：Fe2e=Fe2正極：正極：2H2OO24e=4OH正極：正極：2H2e=H2聯(lián)系聯(lián)系兩種

10、腐蝕往往同時(shí)發(fā)生，只是電化學(xué)腐蝕比化兩種腐蝕往往同時(shí)發(fā)生，只是電化學(xué)腐蝕比化學(xué)腐蝕更普遍、危害更大學(xué)腐蝕更普遍、危害更大 例例1下列有關(guān)金屬腐蝕的說(shuō)法中正確的是下列有關(guān)金屬腐蝕的說(shuō)法中正確的是() A金屬腐蝕指不純金屬與接觸到的電解質(zhì)溶液進(jìn)金屬腐蝕指不純金屬與接觸到的電解質(zhì)溶液進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而損耗的過(guò)程行化學(xué)反應(yīng)而損耗的過(guò)程 B電化學(xué)腐蝕指在外加電流的作用下不純金屬發(fā)電化學(xué)腐蝕指在外加電流的作用下不純金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而損耗的過(guò)程生化學(xué)反應(yīng)而損耗的過(guò)程 C鋼鐵腐蝕最普遍的是吸氧腐蝕，負(fù)極吸鋼鐵腐蝕最普遍的是吸氧腐蝕，負(fù)極吸收氧氣，產(chǎn)物最終轉(zhuǎn)化為鐵銹收氧氣，產(chǎn)物最終轉(zhuǎn)化為鐵銹 D金屬的電化學(xué)腐蝕和化

11、學(xué)腐蝕本質(zhì)相同，金屬的電化學(xué)腐蝕和化學(xué)腐蝕本質(zhì)相同，但電化學(xué)腐蝕伴有電流產(chǎn)生但電化學(xué)腐蝕伴有電流產(chǎn)生 解析解析金屬腐蝕的本質(zhì)，主要是金屬原子失電子被金屬腐蝕的本質(zhì)，主要是金屬原子失電子被氧化，腐蝕的內(nèi)因是金屬的化學(xué)性質(zhì)比較活潑，外因是金氧化，腐蝕的內(nèi)因是金屬的化學(xué)性質(zhì)比較活潑，外因是金屬與空氣、水和其他腐蝕性的物質(zhì)接觸，腐蝕主要包括化屬與空氣、水和其他腐蝕性的物質(zhì)接觸，腐蝕主要包括化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕，所以學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕，所以A錯(cuò)誤；電化學(xué)腐蝕指不純金錯(cuò)誤；電化學(xué)腐蝕指不純金屬發(fā)生原電池反應(yīng)而損耗的過(guò)程，不需要外加電流，所以屬發(fā)生原電池反應(yīng)而損耗的過(guò)程，不需要外加電流，所以B錯(cuò)誤；鋼鐵腐蝕

12、最普遍的是吸氧腐蝕，正極吸收氧氣，錯(cuò)誤；鋼鐵腐蝕最普遍的是吸氧腐蝕，正極吸收氧氣，而不是負(fù)極吸收氧氣，所以而不是負(fù)極吸收氧氣，所以C錯(cuò)誤；只有選項(xiàng)錯(cuò)誤；只有選項(xiàng)D正確。正確。 答案答案D金屬腐蝕類(lèi)型的判斷方法金屬腐蝕類(lèi)型的判斷方法 (1) (1)根據(jù)是否發(fā)生原電池反應(yīng)來(lái)判斷。根據(jù)是否發(fā)生原電池反應(yīng)來(lái)判斷。 發(fā)生原電池反應(yīng)引起的金屬腐蝕，屬于電化學(xué)腐發(fā)生原電池反應(yīng)引起的金屬腐蝕，屬于電化學(xué)腐蝕，否則屬于化學(xué)腐蝕。蝕，否則屬于化學(xué)腐蝕。 (2) (2)根據(jù)金屬的活動(dòng)性及電解質(zhì)溶液的酸性判斷，根據(jù)金屬的活動(dòng)性及電解質(zhì)溶液的酸性判斷，位于金屬活動(dòng)性順序中氫前面的金屬，在酸性較強(qiáng)位于金屬活動(dòng)性順序中氫前

13、面的金屬，在酸性較強(qiáng)的電解質(zhì)溶液中發(fā)生析氫腐蝕，在中性或酸性較弱的電解質(zhì)溶液中發(fā)生析氫腐蝕，在中性或酸性較弱的電解質(zhì)溶液中發(fā)生吸氧腐蝕；金屬活動(dòng)性順序氫的電解質(zhì)溶液中發(fā)生吸氧腐蝕；金屬活動(dòng)性順序氫后面的金屬只可能發(fā)生吸氧腐蝕。后面的金屬只可能發(fā)生吸氧腐蝕。 1 1金屬腐蝕快慢的判斷方法金屬腐蝕快慢的判斷方法 (1) (1)在同一電解質(zhì)溶液中：電解原理引起的腐蝕在同一電解質(zhì)溶液中：電解原理引起的腐蝕 原原電池原理引起的腐蝕電池原理引起的腐蝕 化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕 有防護(hù)措施的腐蝕。有防護(hù)措施的腐蝕。 (2) (2)同一種金屬在不同介質(zhì)中腐蝕由快到慢的順序同一種金屬在不同介質(zhì)中腐蝕由快到慢的順序?yàn)椋簭?qiáng)

14、電解質(zhì)溶液為：強(qiáng)電解質(zhì)溶液 弱電解質(zhì)溶液弱電解質(zhì)溶液 非電解質(zhì)溶液。非電解質(zhì)溶液。 (3) (3)無(wú)保護(hù)措施的金屬腐蝕無(wú)保護(hù)措施的金屬腐蝕 有一定保護(hù)措施的有一定保護(hù)措施的金屬腐蝕金屬腐蝕 犧牲陽(yáng)極的陰極金屬的腐蝕犧牲陽(yáng)極的陰極金屬的腐蝕 有外接電源有外接電源的陰極金屬腐蝕。的陰極金屬腐蝕。 (4) (4)對(duì)同一種電解質(zhì)溶液來(lái)說(shuō)，電解質(zhì)溶液濃度對(duì)同一種電解質(zhì)溶液來(lái)說(shuō)，電解質(zhì)溶液濃度越大，腐蝕越快。越大，腐蝕越快。2 2金屬的防護(hù)措施金屬的防護(hù)措施 例例22下列有關(guān)金屬的保護(hù)方法的說(shuō)法中正確下列有關(guān)金屬的保護(hù)方法的說(shuō)法中正確的是的是 ( () ) A A常使用的快餐杯表面有一層搪瓷，搪瓷層破常使

15、用的快餐杯表面有一層搪瓷，搪瓷層破損后仍能起到防止鐵生銹的作用損后仍能起到防止鐵生銹的作用 B B白鐵白鐵( (鍍鋅鐵鍍鋅鐵) )鍍層破損后，鐵皮的腐蝕速率鍍層破損后，鐵皮的腐蝕速率很慢很慢 C C輪船的船殼水線(xiàn)以下常裝有一些鋅塊，這是輪船的船殼水線(xiàn)以下常裝有一些鋅塊，這是利用了犧牲陰極的陽(yáng)極保護(hù)法利用了犧牲陰極的陽(yáng)極保護(hù)法 D D鋼鐵制造的暖氣管道外常涂有一些瀝青，這鋼鐵制造的暖氣管道外常涂有一些瀝青，這是鋼鐵的電化學(xué)保護(hù)法是鋼鐵的電化學(xué)保護(hù)法 解析解析 A A項(xiàng)中涂層破損后，鐵直接暴露在空氣中，項(xiàng)中涂層破損后，鐵直接暴露在空氣中，因而搪瓷層不能對(duì)破損部分進(jìn)行保護(hù)；因而搪瓷層不能對(duì)破損部分進(jìn)

16、行保護(hù)；B B項(xiàng)中鍍層破損項(xiàng)中鍍層破損后由于鋅的金屬性比鐵強(qiáng)，和鐵構(gòu)成原電池，鋅作負(fù)后由于鋅的金屬性比鐵強(qiáng)，和鐵構(gòu)成原電池，鋅作負(fù)極，保護(hù)鐵不被腐蝕；極，保護(hù)鐵不被腐蝕；C C選項(xiàng)應(yīng)是犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)選項(xiàng)應(yīng)是犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法；法；D D項(xiàng)中應(yīng)是用瀝青作涂層的涂層保護(hù)法。項(xiàng)中應(yīng)是用瀝青作涂層的涂層保護(hù)法。 答案答案 B B 電鍍、噴鍍、涂油漆、涂油脂或涂瀝青是在電鍍、噴鍍、涂油漆、涂油脂或涂瀝青是在金屬表面覆蓋防護(hù)層的防護(hù)措施，不屬于電化學(xué)金屬表面覆蓋防護(hù)層的防護(hù)措施，不屬于電化學(xué)防護(hù)措施。常說(shuō)的電化學(xué)保護(hù)法有犧牲陽(yáng)極的陰防護(hù)措施。常說(shuō)的電化學(xué)保護(hù)法有犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法和外加電源的陰極保

17、護(hù)法，應(yīng)用時(shí)注意極保護(hù)法和外加電源的陰極保護(hù)法，應(yīng)用時(shí)注意區(qū)分，不能混淆。區(qū)分，不能混淆。 (1) (1)化學(xué)腐蝕是金屬與接觸到的非電解質(zhì)直接發(fā)化學(xué)腐蝕是金屬與接觸到的非電解質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程中無(wú)電流產(chǎn)生；電化學(xué)腐蝕生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程中無(wú)電流產(chǎn)生；電化學(xué)腐蝕是不純金屬形成原電池，反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生電流；金是不純金屬形成原電池，反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生電流；金屬以發(fā)生電化學(xué)腐蝕為主。屬以發(fā)生電化學(xué)腐蝕為主。 (2) (2)不能金屬或合金表面水膜酸性較強(qiáng)時(shí)發(fā)生析不能金屬或合金表面水膜酸性較強(qiáng)時(shí)發(fā)生析氫腐蝕，酸性較弱或中性時(shí)發(fā)生吸氧腐蝕，且后者氫腐蝕，酸性較弱或中性時(shí)發(fā)生吸氧腐蝕，且后者更為普遍。更為普遍。 (3)吸氧腐蝕的正極反應(yīng)為吸氧腐蝕的正極反應(yīng)為O24e2H2O=4OH，電解池中，電解池中OH放電時(shí)反應(yīng)為放電時(shí)反應(yīng)為4OH4e=O22H2O，要注意二者的區(qū)別。，要注意二者的區(qū)別。 (4)電化學(xué)防護(hù)金屬有兩種方法：是犧牲陽(yáng)極的電化學(xué)防護(hù)金屬有兩種方法：是犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法陰極保護(hù)法(被保護(hù)的金屬作原電池的正極被保護(hù)的金屬作原電池的正極)，是外加，是外加電源的陰極保護(hù)法電源的陰極保護(hù)法(被保護(hù)的金屬作電解池的陰極被保護(hù)的金屬作電解池的陰極)。