高中化學(xué) 4-4 金屬制品的防護同步課件 魯科版選修1.ppt

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鋼鐵在潮濕的環(huán)境中和干燥環(huán)境中，哪一種情況更容易生銹？ 提示 在潮濕的環(huán)境中更易生銹。,1.鋼鐵：鋼鐵并不是 ，而是鐵的 ，其中含有少量的 。 2．腐蝕原因：在潮濕的空氣里，鐵器表面吸附了一層水膜。水膜中溶解有 和少量鹽類等，形成一薄層電解質(zhì)溶液，與鐵器中的鐵和碳構(gòu)成了許多微小的 ，發(fā)生原電池反應(yīng)，活潑的鐵作為原電池 ，碳相當(dāng)于原電池 。,純鐵,合金,碳,CO2,原電池,負(fù)極,正極,3．腐蝕原理：在微小的電池中，鐵原子 電子，被 ，電子傳遞給 ，碳把電子傳遞給 ，并把 還原。負(fù)極反應(yīng)： ，正極反應(yīng)： ，電池反應(yīng)為： ，反應(yīng)生成的Fe（OH）2不穩(wěn)定，進一步被空氣氧化，化學(xué)方程式為 。,失去,氧化,做正極的碳,O2,O2,2Fe－4e－===2Fe2＋,2H2O＋O2＋4e－===4OH－,2Fe＋2H2O＋O2===2Fe（OH）2,4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3,4．電化學(xué)腐蝕：金屬在 存在情況下通過 反應(yīng)發(fā)生的腐蝕。 5．化學(xué)腐蝕：金屬與 直接接觸而被氧化的過程。 6．腐蝕的本質(zhì)：金屬腐蝕的本質(zhì)是金屬 變成金屬 ，金屬被 ，通式為 。,有電解質(zhì),原電池,氧化性較強的物質(zhì),失去電子,陽離子,氧化,M－ne－===Mn＋,1.金屬防護方法有兩大類 （1）在金屬表面添加防護層，如 、 、 、 等。 （2）電化學(xué)保護法，如 和 。,烤漆,涂機油,電鍍,烤藍,犧牲陽極的陰極保護法,外加電流的陰極保護法,2．電鍍 （1）概念：在金屬表面鍍上一層有保護能力的 。 （2）電鍍的原理：待鍍部件與直流電源的 極相連，鍍層金屬與直流電源的 極相連， 的鹽溶液作電鍍的電解質(zhì)溶液。,金屬,負(fù),正,鍍層金屬,（1）概念：“烤藍”，又稱“發(fā)藍”。可以增強鐵器件的抗腐蝕能力。 （2）原因：烤藍在鐵器件的表面生成致密的 薄膜。,3．烤藍,四氧化三鐵,1.合金及其特點：合金是由金屬與其他金屬或非金屬熔合制成的。它克服了單一金屬強度小的缺點，具有較好的 、 、 性能。 2．自行車選材主要指標(biāo)為 、 、 和 。,物理,化學(xué),機械,重量輕,耐腐蝕,強度高,減震性能好,3．幾種常見合金 （1）鐵合金：優(yōu)點： ，缺點： 。 （2）鋁合金：優(yōu)點： 、 、 、 性高。 （3）鈦合金：優(yōu)點： 、 、 、 。 （4）鎂合金：優(yōu)點： 。,使車架變輕,笨重，易腐蝕,質(zhì)輕,成本低,易加工,機械,重量輕,強度高,韌性好,耐腐蝕,質(zhì)輕,【慎思1】 影響金屬腐蝕的因素有哪些？ 提示 （1）金屬的性質(zhì) 金屬越活潑，就越容易失去電子而被腐蝕，如果金屬中能導(dǎo)電的雜質(zhì)不如該金屬活潑，則容易形成原電池而使金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕。 （2）介質(zhì) 活潑金屬在強電解質(zhì)溶液中腐蝕較快。 （3）氧化劑 氧化劑的氧化性越強，金屬腐蝕的越快。,【慎思2】 日常生產(chǎn)、生活中用到許多金屬制品，從實用美觀角度考慮選擇下列合適的金屬材料或保護（防腐蝕）方法，將序號填入下表相應(yīng)空格中 ①不銹鋼 ②白鐵（鍍鋅鐵皮） ③鋁合金 ④鍍鉻鐵管 ⑤涂漆 ⑥鑲嵌鋅塊 ⑦與直流電源負(fù)極相連（陰極保護法）,提示 ① ④ ② ⑥ ⑦ ⑤ ③,金屬原子（M）失去電子生成金屬陽離子。M－ne－===Mn＋。,1．金屬腐蝕的本質(zhì),2．化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的比較,（1）吸氧腐蝕和析氫腐蝕的比較,3.鋼鐵的吸氧腐蝕和析氫腐蝕,（2）鐵銹（Fe2O3·nH2O）的生成過程：鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕而生銹。發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為： （正極）O2＋2H2O＋4e－===4OH－ （負(fù)極）2Fe－4e－===2Fe2＋ （電池反應(yīng)）2Fe＋O2＋2H2O===2Fe（OH）2 4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3 2Fe（OH）3===Fe2O3·nH2O＋（3－n）H2O,（1）與構(gòu)成原電池的材料有關(guān)，兩極材料的活動性差別越大，電動勢越大，氧化還原反應(yīng)的速率越快，活潑金屬被腐蝕的速率就越快。 （2）與金屬所接觸的電解質(zhì)強弱有關(guān)，活潑金屬在電解質(zhì)溶液中的腐蝕快于在非電解質(zhì)溶液中的腐蝕，在強電解質(zhì)溶液中的腐蝕快于在弱電解質(zhì)溶液中的腐蝕。,4．金屬腐蝕快慢的影響因素,電解原理引起腐蝕（金屬作陽極）原電池原理引起的腐蝕（金屬作負(fù)極）化學(xué)腐蝕一般有防腐措施的腐蝕形成原電池原理防腐（金屬作正極）的腐蝕形成電解池原理的防腐（作陰極）的腐蝕。,5．金屬腐蝕快慢比較,【例1】下列說法正確的是 （ ）。 A．鋼鐵因含雜質(zhì)而容易發(fā)生電化學(xué)腐蝕，所以合金都不 耐腐蝕 B．原電池反應(yīng)是導(dǎo)致金屬腐蝕的主要原因，故不能用來 減緩金屬的腐蝕 C．鋼鐵電化學(xué)腐蝕的兩種類型主要區(qū)別在于水膜的pH不 同，引起的正極反應(yīng)不相同 D．無論哪種類型的腐蝕，其實質(zhì)都是金屬被氧化,解析 本題考查金屬的腐蝕實質(zhì)和類型。金屬的腐蝕就是金屬失電子而被氧化的過程。依據(jù)電化學(xué)腐蝕中析氫腐蝕和吸氧腐蝕的原理可知，吸氧腐蝕正極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，析氫腐蝕中正極反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑。原電池反應(yīng)既可以加快金屬的腐蝕，也可用以防止金屬的腐蝕，例如鍍鋅鐵等。 答案 CD,【體驗1】 鋼鐵在潮濕的空氣中會被腐蝕，發(fā)生的原電池反應(yīng)為：2Fe＋2H2O＋O2===2Fe（OH）2。以下說法正確的是 （ ）。 A．負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為：Fe－2e－===Fe2＋ B．正極發(fā)生的反應(yīng)為：2H2O＋O2＋2e－===4OH－ C．原電池是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置 D．鋼柱在水下部分比在空氣與水交界處更容易腐蝕,解析 由原電池反應(yīng)式知負(fù)極為Fe－2e－===Fe2＋，正極為2H2O＋O2＋4e－===4OH－，所以A項對B項錯；原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，C項錯；根據(jù)原電池原理鋼柱在空氣與水交界處更容易腐蝕，D項錯。 答案 A,【體驗2】 在銅制品上的鋁質(zhì)鉚釘，在潮濕空氣中容易腐蝕的原因可說明 （ ）。 A．形成原電池時，鋁作負(fù)極 B．形成原電池時，銅作負(fù)極 C．形成原電池時，電流由鋁經(jīng)導(dǎo)線流向銅 D．鋁質(zhì)鉚釘發(fā)生了電化學(xué)腐蝕 解析 銅 、鋁組成原電池，鋁作負(fù)極，失電子被腐蝕；要注意電子流動方向與電流方向相反。 答案 AD,金屬防護的基本思路是防止金屬與化學(xué)物質(zhì)直接接觸、防止金屬與環(huán)境形成原電池。 由于金屬的腐蝕給生產(chǎn)和生活帶來嚴(yán)重的損失，必須采取一定的措施防止金屬腐蝕，常用的防護方法有：,1．改變金屬的結(jié)構(gòu)：制成各種合金。如不銹鋼（鋼中加入一定量的鎳和鉻）等。 2．加保護層：電鍍、熱鍍、噴鍍、涂漆、涂油等，或制成氧化膜保護。 （1）烤藍：如在鋼鐵制品表面生成Fe3O4。 （2）常溫下在鋁制品表面生成Al2O3。,3．電化學(xué)保護法：消除引起金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的電池反應(yīng)的方法。 （1）外加電流的保護法：將被保護的金屬與外加直流電源的負(fù)極相連，能導(dǎo)電的惰性材料（如石墨）與電源正極相連，通電后，被保護的金屬上積累電子從而防止其被氧化腐蝕。 （2）外加活潑電極的保護法：在被保護的金屬上連接一種更活潑的金屬，當(dāng)發(fā)生電化學(xué)腐蝕時，首先銹蝕的是陽極（活潑金屬一極），這樣就保護了另一極的金屬不被腐蝕。,【例2】下列敘述不正確的是（ ）。 A．鐵表面鍍鋅，鐵作陽極 B．船底鑲嵌鋅塊，鋅作負(fù)極，以防船體被腐蝕 C．鋼鐵吸氧腐蝕的正極反應(yīng)：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．工業(yè)上電解飽和食鹽水的陽極反應(yīng)：2Cl－－2e－ ===Cl2↑,解析 選項A，鐵作陽極，鐵要溶解，要在鐵表面鍍鋅，鐵應(yīng)該作陰極；選項B，Zn的活動性比Fe強，Zn失去電子而保護了船體；選項C，鋼鐵吸氧腐蝕時，O2在正極獲得電子；選項D，Cl－失電子能力大于OH－，電解飽和食鹽水時，Cl－在陽極失去電子變?yōu)镃l2。 答案 A,【體驗3】 下列防腐措施中，利用原電池反應(yīng)使主要金屬得到保護的是 （ ）。 A．用氧化劑使金屬表面生成致密穩(wěn)定的氧化物保護膜 B．在金屬中加入一些鉻或鎳制成合金 C．在輪船的船殼吃水線以下部分裝上一鋅錠 D．金屬表面噴漆 解析 A項是將金屬氧化，使表面生成氧化膜；D項是在金屬表面覆蓋保護層；B項是改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)；A、B、D項均不能形成原電池，故只有C項正確。 答案 C,（1）定義：電鍍是應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的過程。 （2）電鍍的目的：使金屬增強抗腐蝕能力，增加美觀和表面硬度。,1．電鍍,（3）電鍍的條件：待鍍的金屬制品作陰極，鍍層金屬作陽極，用含有鍍層金屬離子的鹽溶液作電鍍液。即陽極材料、電解質(zhì)溶液中的放電陽離子、鍍層金屬都必須是同一種金屬元素。 注意：①電鍍池中，電解質(zhì)溶液濃度不發(fā)生變化； ②經(jīng)過特殊處理，可以在有機材料表面鍍上一層金屬。,“烤藍”，又稱“發(fā)藍”，是一種常用的鐵器表面處理方法。它可以使鐵器表面生成一層致密的Fe3O4薄膜，增強鐵器件的抗腐蝕能力。鐵器件“烤藍”要使用發(fā)藍液。其方法是：將鐵放入50 g NaOH、10 g NaNO3、3 g NaNO2及100 mL水所得到的溶液中，加熱煮沸20 min，用水洗凈，即看到有Fe3O4保護層生成。其原理是利用Fe在堿性溶液中更容易被一些并不強的氧化劑氧化生成鈍化膜。,2．烤藍,【例3】下列有關(guān)合金性質(zhì)的說法正確的是 （ ）。 A．合金與各成分金屬相比，具有許多優(yōu)良的物理、化學(xué) 或機械性能 B．相同金屬元素形成的合金，元素的含量有可能不同， 但其性能是相同的 C．鎂鋁合金在鹽酸中能完全溶解 D．合金具有各成分金屬性質(zhì)之和,解析 A、C項均正確，其中C項的反應(yīng)為： Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑，2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑。因合金元素的含量不同，其性能亦不同，故B項錯；合金具有比各成分金屬更優(yōu)越的性能，但不是各成分金屬的性質(zhì)之和。 答案 AC,【體驗4】 鎂鋁合金因堅硬、輕巧、美觀、潔凈、易于加工而成為新型建筑裝潢材料，主要用于制作窗框、卷簾門、防護欄等。下列與這些用途無關(guān)的性質(zhì)是（ ）。 A．不易生銹 B．導(dǎo)電性好 C．密度小 D．強度高 解析 鎂鋁合金具有性質(zhì)穩(wěn)定、質(zhì)地輕、硬度大等特點，且外觀漂亮，適合于作裝潢材料，而金屬的導(dǎo)電性用于制作電線、電纜。 答案 B,（1）組成：合金是由金屬和金屬或金屬和非金屬熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。,1．合金的組成和性質(zhì),（2）合金的性質(zhì)： ①合金比純金屬硬度更大、更堅固。純金屬中原子排列規(guī)整，加入其他元素的原子，改變了金屬原子有規(guī)則的層狀排列，使原子間滑動變困難，因此合金硬度更大。 ②合金的熔點一般比成分金屬低。 ③合金具有固定的熔、沸點（有別于其他混合物）。,2．常見合金的組成、性能,【例4】在鐵制品上鍍一定厚度的鋅層，以下方案設(shè)計正確的是 （ ）。 A．鋅作陽極，鍍件作陰極，溶液中含有鋅離子 B．鋅作陰極，鍍件作陽極，溶液中含有亞鐵離子 C．鐵作陽極，鍍件作陰極，溶液中含有亞鐵離子 D．鋅作陰極，鍍件作陽極，溶液中含有鋅離子 解析 按電鍍的條件（待鍍金屬作陰極，鍍層金屬作陽極，含鍍層金屬離子的鹽溶液作電鍍液）知A項正確。 答案 A,【體驗5】 建筑用的鋼材在出廠之前要經(jīng)過發(fā)藍處理，使其表面生成一層四氧化三鐵，其目的是 （ ）。 A．增加鋼材的硬度 B．增加鋼材的抗腐蝕能力 C．使鋼材美觀 D．增加鋼材的韌性 解析 發(fā)藍處理，鋼材“表面生成一層四氧化三鐵”是為了在金屬表面覆蓋保護層，增強抗腐蝕能力。 答案 B,【案例】 為研究金屬腐蝕的條件和速率，某課外興趣活動小組學(xué)生用金屬絲將三根大小相同的鐵釘分別固定在如圖所示的三個裝置中，再放置于玻璃鐘罩里保存相同的一段時間，下列對實驗結(jié)束時現(xiàn)象的描述不正確的是（ ）。,A．實驗結(jié)束時，裝置Ⅰ左側(cè)的液面一定會下降 B．實驗結(jié)束時，裝置Ⅰ左側(cè)的液面比裝置Ⅱ的低 C．實驗結(jié)束時，裝置Ⅱ中的鐵釘腐蝕最嚴(yán)重 D．實驗結(jié)束時，裝置Ⅲ中的鐵釘幾乎沒有被腐蝕 思路分析 先分析U形管中溶液的性質(zhì)，再結(jié)合連接鐵釘?shù)慕饘俳z的性質(zhì)分析可能發(fā)生的腐蝕類型。,解析 這是一道將原電池原理應(yīng)用于判斷金屬腐蝕快慢的題。裝置Ⅰ中的鐵釘處于鹽酸的蒸氣中，發(fā)生析氫腐蝕，使左側(cè)液面下降；裝置Ⅱ中的鐵釘同樣處于鹽酸的蒸氣中，所不同的是懸掛鐵釘?shù)慕饘俳z由鐵絲換成了銅絲，由于Fe比Cu活潑，在這種氛圍中構(gòu)成的原電池會加快鐵釘?shù)母g而放出更多的H2，使左側(cè)液面下降更多；裝置Ⅲ中雖然懸掛鐵釘?shù)倪€是銅絲，但由于濃硫酸有吸水性、無揮發(fā)性，使鐵釘處于一種較為干燥的空氣中，因而在短時間內(nèi)幾乎沒有被腐蝕。 答案 B,,單擊此處進入 活頁規(guī)范訓(xùn)練,