2019-2020年高中化學(xué) 專(zhuān)題1 第三單元 金屬的腐蝕與防護(hù)教學(xué)設(shè)計(jì) 蘇教版選修4.doc

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2019-2020年高中化學(xué) 專(zhuān)題1 第三單元 金屬的腐蝕與防護(hù)教學(xué)設(shè)計(jì) 蘇教版選修4 (教師用書(shū)獨(dú)具) ●課標(biāo)要求 能解釋金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因，認(rèn)識(shí)金屬腐蝕的危害，通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究防止金屬腐蝕的措施。 ●課標(biāo)解讀 1.認(rèn)識(shí)金屬腐蝕的危害，并能解釋金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因。 2．能正確書(shū)寫(xiě)析氫腐蝕和吸氧腐蝕的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式。 3．熟知金屬腐蝕的防護(hù)方法。 ●教學(xué)地位 本課時(shí)內(nèi)容是本章理論知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用，重點(diǎn)是掌握金屬電化學(xué)腐蝕的本質(zhì)，通過(guò)對(duì)金屬腐蝕本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，發(fā)現(xiàn)了金屬防護(hù)的方法，也加深了化學(xué)能和電能相互轉(zhuǎn)化的認(rèn)識(shí)。由于金屬腐蝕的普遍性和金屬防護(hù)的重要性，所以這一內(nèi)容也是高考?？嫉膬?nèi)容。 (教師用書(shū)獨(dú)具) ●新課導(dǎo)入建議 生病的自由女神 聳立于美國(guó)紐約港外一個(gè)海島上15層樓高的自由女神，歷來(lái)被認(rèn)為是美利堅(jiān)合眾國(guó)的象征。然而，經(jīng)過(guò)近百年的風(fēng)風(fēng)雨雨，她和人一樣，已經(jīng)生病了。 她究竟患了何種“疾病”呢？最近，美、法兩國(guó)組織了一個(gè)調(diào)查小組，對(duì)她進(jìn)行全面體檢，結(jié)果大吃一驚，因?yàn)樗麄儼l(fā)現(xiàn)自由女神近百年來(lái)一直受著一種“疾病”的折磨，那就是：電化學(xué)腐蝕。 自由女神的外殼材料是銅，而支撐整個(gè)雕像的內(nèi)支架卻是鐵的，在它們之間僅用一層浸透油的毛氈隔開(kāi)。年歲久了，設(shè)計(jì)者預(yù)先沒(méi)想到的事發(fā)生了：首先是那一層毛氈失去了隔離作用，而大西洋潮濕的夾帶著鹽分的空氣有意向自由女神不斷地進(jìn)行攻擊，無(wú)數(shù)的原電池便在自由女神的身上形成，這種原電池以鐵為負(fù)極，銅為正極，夾帶鹽分的濕空氣正好在兩極之間起著電解質(zhì)溶液的作用，結(jié)果加速了鐵的腐蝕。 這樣，自由女神的鐵架表面一層又一層地銹蝕，蓬松的氧化鐵使鐵架的體積膨脹，鉚固的支腳被撐斷，發(fā)展下去，將會(huì)自身難保。通過(guò)本單元的學(xué)習(xí)，相信你能成為保護(hù)自由女神的勇士。 ●教學(xué)流程設(shè)計(jì) 課前預(yù)習(xí)安排： 1．看教材P23－25填寫(xiě)[課前自主導(dǎo)學(xué)]中的“一，金屬的電化學(xué)腐蝕” 并完成[思考交流1]，看教材P25－26，填寫(xiě)[課前自主導(dǎo)學(xué)]中的“二，金屬的防護(hù)” 并完成[思考交流2] 2．建議方式：同學(xué)之間可以進(jìn)行討論交流?步驟1：導(dǎo)入新導(dǎo)入新課，本課時(shí)教學(xué)地位分析?步驟2：建議對(duì)[思考交流]1、2多提問(wèn)幾個(gè)學(xué)生，使80%以上的學(xué)生都能掌握該內(nèi)容，以利于下一步對(duì)該重點(diǎn)知識(shí)的探究 ? 步驟5：在老師指導(dǎo)下由學(xué)生自主完成[變式訓(xùn)練1]和[當(dāng)堂雙基達(dá)標(biāo)]中的1、2、5題，驗(yàn)證學(xué)生對(duì)探究點(diǎn)的理解掌握情況。?步驟4：教師通過(guò)[例1]和教材P24的講解對(duì)探究1中的“鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕”進(jìn)行總結(jié)。?步驟3：師生互動(dòng)完成探究1“不同類(lèi)型金屬腐蝕的比較”?；?dòng)方式：可利用[問(wèn)題導(dǎo)思]所設(shè)置的問(wèn)題，由淺入深進(jìn)行師生互動(dòng)。建議除例1外，再變換一下命題角度，設(shè)置一些備選例題以拓展學(xué)生的思路。 ? 步驟6：師生互動(dòng)完成探究2“金屬腐蝕的快慢規(guī)律”?；?dòng)方式：可利用[問(wèn)題導(dǎo)思]所設(shè)置的問(wèn)題，由淺入深進(jìn)行師生互動(dòng)。?步驟7：教師通過(guò)[例2]和教材P26的講解對(duì)探究2中的“金屬腐蝕的快慢規(guī)律”進(jìn)行總結(jié)。?步驟8：在老師指導(dǎo)下由學(xué)生自主完成[變式訓(xùn)練2]和[當(dāng)堂雙基達(dá)標(biāo)]中的4題，驗(yàn)證學(xué)生對(duì)探究點(diǎn)的理解掌握情況。?步驟9：師生互動(dòng)完成探究3“電化學(xué)防護(hù)法”?；?dòng)方式：可利用[問(wèn)題導(dǎo)思]所設(shè)置的問(wèn)題，師生互動(dòng)?？墒褂谩敖處焸湔n資源”拓展學(xué)生的思路。 ? 步驟12：先由學(xué)生自主總結(jié)本課時(shí)學(xué)習(xí)的主要知識(shí)，然后對(duì)照[課堂小結(jié)]以明確掌握已學(xué)內(nèi)容。安排學(xué)生課下完成[課后知能檢測(cè)]?步驟11：在老師指導(dǎo)下由學(xué)生自主完成[變式訓(xùn)練3]和[當(dāng)堂雙基達(dá)標(biāo)]中的3題，驗(yàn)證學(xué)生對(duì)探究點(diǎn)的理解掌握情況。?步驟10：教師通過(guò)[例3]和教材P26的講解對(duì)探究3中的“金屬的兩種電化學(xué)防護(hù)法”進(jìn)行總結(jié)。 課　標(biāo)　解　讀 重　點(diǎn)　難　點(diǎn) 1.能解釋金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因，認(rèn)識(shí)金屬腐蝕的危害，通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究防止金屬腐蝕的措施。 2.查閱資料并交流：防止鋼鐵腐蝕的方法。 1.知道金屬腐蝕的兩種類(lèi)型(化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕)。(重點(diǎn)) 2.能解釋金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因，認(rèn)識(shí)金屬腐蝕的危害，了解防止鋼鐵腐蝕的方法。(重點(diǎn)) 3.掌握化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的比較。(重難點(diǎn)) (對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)第1頁(yè)) 金屬的電化學(xué)腐蝕 1.金屬的腐蝕 (1)金屬的腐蝕是指金屬及其合金與周?chē)h(huán)境中的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而腐蝕損耗的現(xiàn)象。 (2)金屬腐蝕的實(shí)質(zhì)：金屬原子失去電子被氧化的過(guò)程，用反應(yīng)方程式表示(M代表金屬元素)為：M－ne－===Mn＋。 (3)金屬腐蝕的類(lèi)型 ①化學(xué)腐蝕：指金屬與其他物質(zhì)直接接觸發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起的腐蝕。腐蝕過(guò)程中無(wú)電流產(chǎn)生。 ②電化學(xué)腐蝕：指不純的金屬或合金發(fā)生原電池反應(yīng)，使較活潑的金屬失去電子被氧化而引起的腐蝕。 2．金屬的電化學(xué)腐蝕 (1)吸氧腐蝕：鋼鐵表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性時(shí)，氧氣參加電極反應(yīng)，發(fā)生吸氧腐蝕。 (2)析氫腐蝕：金屬表面的電解質(zhì)溶液酸性較強(qiáng)，腐蝕過(guò)程中不斷有H2放出。 1．結(jié)合金屬的腐蝕類(lèi)型分析鋼鐵以哪種腐蝕為主？ 【答案】　由于鋼鐵通常所處的外部環(huán)境干燥度較低，氧氣的存在又比較廣泛，且原電池反應(yīng)比一般的氧化還原反應(yīng)速率高，所以鋼鐵主要是電化學(xué)腐蝕，其次為化學(xué)腐蝕，又因?yàn)殇撹F表面一般不會(huì)遇到酸性較強(qiáng)的溶液，故吸氧腐蝕是鋼鐵腐蝕的主要形式。 金屬的防護(hù) 1.本質(zhì)：阻止金屬發(fā)生氧化反應(yīng)。 2．方法 (1)改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如制成合金等。 (2)加防護(hù)層，如在金屬表面涂油或油漆、覆蓋塑料鍍不活潑金屬等。 (3)電化學(xué)防護(hù) ①犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法 將被保護(hù)金屬與比其更活潑的金屬連接在一起，更活潑的金屬作負(fù)極(陽(yáng)極)被腐蝕，作為正極(陰極)的金屬被保護(hù)。 ②外加電流的陰極保護(hù)法(原理如圖) 負(fù)極 正極 2．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？ 【答案】　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，或采取措施使金屬不被氧化。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，不參與電極反應(yīng)，從而不被氧化。 (對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)第2頁(yè)) 不同類(lèi)型金屬腐蝕的比較 【問(wèn)題導(dǎo)思】　 ①鋼和純鐵，哪一種在空氣中更易腐蝕？為什么？ 【答案】　鋼，因?yàn)殇摬患円装l(fā)生電化學(xué)腐蝕。 ②化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕有什么區(qū)別？ 【答案】　化學(xué)腐蝕無(wú)電流產(chǎn)生，電化學(xué)腐蝕有電流產(chǎn)生。 ③吸氧腐蝕與析氫腐蝕的電極反應(yīng)有何異同？ 【答案】　負(fù)極反應(yīng)式相同，正極反應(yīng)式不同。 1．化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的比較 種類(lèi) 化學(xué)腐蝕 電化學(xué)腐蝕 條件 金屬與非電解質(zhì)等直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng) 不純金屬或合金跟電解質(zhì)溶液接觸發(fā)生原電池反應(yīng) 實(shí)例 2Fe＋3Cl2===2FeCl3 鋼鐵腐蝕 電流 無(wú) 微弱電流 結(jié)果 金屬被氧化 較活潑金屬被氧化 相互關(guān)系 化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕常同時(shí)發(fā)生，電化學(xué)腐蝕更普遍 2.鋼鐵析氫腐蝕與吸氧腐蝕的比較 區(qū)別與聯(lián)系 析氫腐蝕 吸氧腐蝕 相同點(diǎn) 腐蝕的本質(zhì) 被腐蝕金屬為原電池的負(fù)極，其原子失去電子變成金屬陽(yáng)離子，發(fā)生氧化反應(yīng) 電極反應(yīng)式 負(fù)極：Fe－2e－===Fe2＋ 不同點(diǎn) 條件 水膜酸性較強(qiáng) 水膜呈很弱的酸性、中性或堿性 電解質(zhì)溶液 溶有CO2、SO2等的水溶液 溶有O2的水溶液 氧化劑 H＋ O2 電極反應(yīng)式 正極：2H＋＋2e－===H2↑ 正極：O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 產(chǎn)物 H2 Fe(OH)2 化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的本質(zhì)區(qū)別在于是否發(fā)生原電池反應(yīng)。在電化學(xué)腐蝕中，只有在金屬活動(dòng)性順序中位于氫前面的金屬才可能發(fā)生析氫腐蝕，而位于氫之后的金屬只能發(fā)生吸氧腐蝕。 　如圖所示，水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天后觀察： (1)鐵釘在逐漸生銹，則鐵釘?shù)母g屬于________腐蝕。(填“化學(xué)”或“電化學(xué)”) (2)若試管內(nèi)液面上升，則原溶液呈________性，發(fā)生________腐蝕，電極反應(yīng)式：負(fù)極：______________________，正極：___________________。 (3)若試管內(nèi)液面下降，則原溶液呈________性，發(fā)生________腐蝕，電極反應(yīng)為：負(fù)極：______________；正極：______________。 【解析】　(1)由于鐵釘不純含有碳，則鐵為負(fù)極，碳為正極，又存在電解質(zhì)溶液，所以可形成原電池，因此鐵釘?shù)母g為電化學(xué)腐蝕。(2)試管內(nèi)液面上升，說(shuō)明此時(shí)試管內(nèi)的壓強(qiáng)減小，應(yīng)為試管內(nèi)的氣體被消耗所致，結(jié)合電化學(xué)腐蝕的原理，鐵釘發(fā)生了吸氧腐蝕。(3)試管內(nèi)液面下降，說(shuō)明此時(shí)試管內(nèi)的壓強(qiáng)增大，試管內(nèi)應(yīng)該有氣體產(chǎn)生，結(jié)合電化學(xué)腐蝕的原理，鐵釘發(fā)生了析氫腐蝕。 【答案】　(1)電化學(xué)　(2)弱酸性、中性或堿　吸氧　Fe－2e－===Fe2＋　O2＋4e－＋2H2O===4OH－ (3)較強(qiáng)酸　析氫　Fe－2e－===Fe2＋　2H＋＋2e－===H2↑ 判斷金屬的腐蝕類(lèi)型要從本質(zhì)入手，化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的本質(zhì)區(qū)別在于是否發(fā)生原電池反應(yīng)。有電流產(chǎn)生的是電化學(xué)腐蝕。在電化學(xué)腐蝕中，根據(jù)電解質(zhì)溶液的酸堿性來(lái)判斷是吸氧腐蝕還是析氫腐蝕。 1．下列敘述不正確的是(　　) A．金屬的電化學(xué)腐蝕比化學(xué)腐蝕普遍 B．鋼鐵在干燥的空氣里不易被腐蝕 C．用鋁質(zhì)鉚釘鉚接鐵板，鐵板易被腐蝕 D．原電池外電路電子由負(fù)極流入正極 【解析】　鋁—鐵形成原電池發(fā)生腐蝕時(shí)，F(xiàn)e為正極、被保護(hù)起來(lái)，不易腐蝕，C不正確。 【答案】　C 金屬腐蝕的快慢規(guī)律 【問(wèn)題導(dǎo)思】　 ①海水中輪船往往需要在船體的底部鑲嵌鋅板，為什么？ 【答案】　與船體形成原電池，做負(fù)極，使船體受到保護(hù)。 ②在電解質(zhì)溶液相同的條件下，鐵作為電解池的陰極材料和作為原電池的正極材料，哪一種對(duì)鐵的保護(hù)更好？ 【答案】　Fe做電解池的陰極時(shí)受到保護(hù)。 ③鍍鋅鐵和鍍錫鐵，哪一種對(duì)于鐵的防腐蝕更加有利？ 【答案】　鍍鋅鐵更有利于防腐蝕。 1．在同一電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕由快到慢的順序?yàn)椋弘娊庠硪鸬母g>原電池原理引起的腐蝕>化學(xué)腐蝕>應(yīng)用原電池原理有防護(hù)措施的腐蝕>應(yīng)用電解原理有防護(hù)措施的腐蝕，或電解池陽(yáng)極>原電池負(fù)極>化學(xué)腐蝕>原電池正極>電解池陰極。 2．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)電解質(zhì)溶液中的腐蝕>弱電解質(zhì)溶液中的腐蝕>非電解質(zhì)溶液中的腐蝕。 3．對(duì)于活潑性不同的兩種金屬，活潑性差別越大，氧化還原反應(yīng)速率越快，活潑金屬腐蝕越快。 4．對(duì)于同一電解質(zhì)溶液，電解質(zhì)溶液濃度越大，金屬腐蝕越快(除鈍化外)。 5．純度越高的金屬，腐蝕的速率越慢(純金屬幾乎不被腐蝕)。 6．不純的金屬或合金，在潮濕的空氣中腐蝕速率遠(yuǎn)大于在干燥、隔絕空氣條件下的腐蝕速率。 　(xx東營(yíng)高二質(zhì)檢)如圖所示，各容器中盛有海水，鐵在其中被腐蝕時(shí)，由快到慢的順序是(　　) A．④>②>①>③　 B．②>①>③>④ C．④>②>③>① D．③>②>④>① 【解析】?、僦需F在海水中的腐蝕屬于吸氧腐蝕；②、③構(gòu)成原電池，②中鐵是負(fù)極(活動(dòng)性Fe>Sn，活動(dòng)性較強(qiáng)的金屬Fe先腐蝕)，屬于原電池原理引起的腐蝕，③中鐵是正極(活動(dòng)性Zn>Fe，金屬Zn先腐蝕)，屬于利用原電池原理有保護(hù)措施的腐蝕；④構(gòu)成電解池，④中鐵是陽(yáng)極(與外接電源的正極直接相連)，屬于利用電解原理引起的腐蝕。所以鐵腐蝕快慢順序?yàn)椋孩?②>①>③ 【答案】　A 判斷電化學(xué)腐蝕速率的快慢時(shí)，一定要分清金屬所屬電極：原電池中負(fù)極金屬被腐蝕，正極金屬被保護(hù)；電解池中陽(yáng)極金屬被腐蝕，陰極金屬被保護(hù)。 2．相同材料的鐵制品在下圖中的四種情況下最不易被腐蝕的是(　　) 【解析】　A中，鐵作負(fù)極，腐蝕加快；B中，鐵內(nèi)含雜質(zhì)碳，形成原電池，加快腐蝕；C中，鐵受銅的保護(hù)，不發(fā)生腐蝕；D中，鐵作原電池的負(fù)極，腐蝕加快。故選C。 【答案】　C 電化學(xué)防護(hù)法 【問(wèn)題導(dǎo)思】　 ①電化學(xué)防護(hù)法有幾種，分別依據(jù)的原理是什么？ 【答案】　有兩種：犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法和外加電流的陰極保護(hù)法，分別依據(jù)原電池原理和電解池原理。 ②哪種電化學(xué)防護(hù)法防護(hù)效果更好？ 【答案】　外加電流的陰極保護(hù)法優(yōu)于犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法。 電化學(xué)防護(hù) 犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法 外加電流的陰極保護(hù)法 依據(jù) 原電池原理 電解池原理 原理 形成原電池時(shí)，被保護(hù)金屬作正極(陰極)，不反應(yīng)受到保護(hù)；活潑金屬作負(fù)極(陽(yáng)極)，發(fā)生反應(yīng)受到腐蝕。陽(yáng)極要定期予以更換 將被保護(hù)金屬與另一附加電極作為電解池的兩個(gè)極，使被保護(hù)金屬作陰極，在外加直流電的作用下使陰極得到保護(hù) 應(yīng)用 一些鋼鐵設(shè)備如鍋爐內(nèi)壁、船體外殼等裝上鎂合金或鋅塊 土壤、海水及河水中的金屬設(shè)備等 實(shí)例示意圖 金屬的防護(hù)效果 一般來(lái)說(shuō)，電化學(xué)防護(hù)法比一般防護(hù)法效果更好一些，而外加電流的陰極保護(hù)法更優(yōu)于犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法。 　下列關(guān)于金屬的保護(hù)的說(shuō)法中正確的是(　　) A．在特殊的電解質(zhì)溶液中，以鋁為陽(yáng)極，可以在鋁表面生成一層致密的氧化膜，相應(yīng)的電極反應(yīng)式為： Al－3e－===Al3＋ B．在海輪外殼連接鋅塊保護(hù)外殼不受腐蝕是采用了犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法 C．生鐵(鐵碳合金)具有很強(qiáng)的耐酸能力 D．可將地下輸油鋼管與外加直流電源的正極相連以保護(hù)它不受腐蝕 【解析】　A中對(duì)應(yīng)的電極反應(yīng)式產(chǎn)物應(yīng)該是Al2O3：2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋，A項(xiàng)錯(cuò)誤；在海輪外殼(鋼鐵)連接鋅塊，F(xiàn)e與Zn塊形成原電池，Zn為負(fù)極，從而保護(hù)作為正極的Fe，該方法稱(chēng)為犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法，B項(xiàng)正確；生鐵雖然是合金，但更易與酸反應(yīng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；外加電流保護(hù)法應(yīng)該與直流電源的負(fù)極相連，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 【答案】　B 3．(雙選)如下圖所示的四個(gè)裝置中(杯中均盛有海水)，能使鐵受到保護(hù)不被腐蝕的是(　　) 　A　　　　　　B　　　　　　　C　　　　　　D　 【解析】　從裝置組成分析：B屬外加電流的陰極保護(hù)法，D屬犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法。 【答案】　BD 【教師備課資源】 在金屬表面覆蓋保護(hù)層的類(lèi)別 在金屬表面覆蓋致密的保護(hù)層，從而使金屬制品跟周?chē)镔|(zhì)隔離開(kāi)來(lái)，這是一種普遍采用的防護(hù)方法。 以鋼鐵的防護(hù)為例，根據(jù)保護(hù)層成分的不同，可分為如下幾種： ① 在鋼鐵表面涂礦物性油脂、油漆或覆蓋搪瓷、塑料等物質(zhì)。例如：船身、車(chē)廂、水桶等常涂油漆；汽車(chē)外殼常噴漆；槍炮、機(jī)器常涂礦物性油脂等。 ②用電鍍、熱鍍、噴鍍的方法，在鋼鐵表面鍍上一層金屬，如鋅、錫、鉻、鎳等。例如，常用的白鐵皮就是在薄鋼板的表面熱鍍上一層鋅；自行車(chē)鋼圈就是用電鍍的方法鍍上一層既耐腐蝕又耐磨的鉻或鎳。 ③用化學(xué)方法使鋼鐵表面生成一層致密而穩(wěn)定的氧化膜。例如：工業(yè)上常借一些溶液的氧化作用，在機(jī)器零件、精密儀器、槍炮等鋼鐵制件的表面上形成一層致密的黑色的四氧化三鐵薄膜。 金屬的腐 蝕與防護(hù)金屬的腐蝕類(lèi)型化學(xué)腐蝕電化學(xué) 腐蝕吸氧腐蝕析氫腐蝕實(shí)質(zhì)M－ne－===Mn＋影響因素和快慢比較金屬的防護(hù)改變金屬 內(nèi)部結(jié)構(gòu)覆蓋保護(hù)層電化學(xué)保護(hù)法犧牲陽(yáng)極的 陰極保護(hù)法外加電流的 陰極保護(hù)法 1．下列有關(guān)金屬腐蝕的說(shuō)法正確的是(　　) ①金屬的腐蝕全部是氧化還原反應(yīng) ②金屬的腐蝕可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕，只有電化學(xué)腐蝕才是氧化還原反應(yīng) ③因?yàn)槎趸计毡榇嬖?，所以鋼鐵的電化學(xué)腐蝕以析氫腐蝕為主 ④無(wú)論是析氫腐蝕還是吸氧腐蝕，總是金屬被氧化 A．①③　　 B．②③　　 C．①④　　 D．①③④ 【解析】　金屬腐蝕的實(shí)質(zhì)是金屬原子失去電子被氧化的過(guò)程，所以金屬總是被氧化，均是氧化還原反應(yīng)；鋼鐵在潮濕的空氣中發(fā)生的電化學(xué)腐蝕以吸氧腐蝕為主，因?yàn)楸M管有二氧化碳存在，電解質(zhì)溶液呈酸性，但其酸性很弱，故難以發(fā)生析氫腐蝕。故C項(xiàng)正確。 【答案】　C 2．鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)，正極上發(fā)生的電極反應(yīng)是 (　　) A．2H＋＋2e－===H2↑ B．2H2O＋O2＋4e－===4OH－ C．Fe－2e－===Fe2＋ D．Fe－3e－===Fe3＋ 【解析】　鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)，正極上應(yīng)為氧氣得電子，電極反應(yīng)為：2H2O＋O2＋4e－===4OH－。 【答案】　B 3．為保護(hù)地下銅管不受腐蝕，可使它與(　　) ①直流電源負(fù)極相連?、阢~板相連?、垆\板相連?、苤绷麟娫凑龢O相連 A．①③ B．②④ C．①② D．③④ 【解析】　電化學(xué)保護(hù)法包括兩種，一種是被保護(hù)金屬與直流電源負(fù)極相連的陰極保護(hù)法，另一種是犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法，被保護(hù)金屬應(yīng)與金屬活潑性更強(qiáng)的金屬相連，綜上所述，選A。 【答案】　A 4．下列事實(shí)不能用電化學(xué)理論解釋的是(　　) A．輪船水線(xiàn)以下的船殼上裝一定數(shù)量的鋅塊 B．鋁片不用特殊方法保護(hù) C．純鋅與稀硫酸反應(yīng)時(shí)，滴入少量硫酸銅溶液后速率加快 D．鍍鋅鐵比鍍錫鐵耐用 【解析】　選項(xiàng)A是通過(guò)在船殼上加鋅塊構(gòu)成Zn－Fe原電池，鋅做原電池的負(fù)極，從而保護(hù)正極鐵不受腐蝕。選項(xiàng)B鋁在空氣中形成氧化膜，可保護(hù)鋁。選項(xiàng)C中由于發(fā)生反應(yīng)Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，生成的銅附在鋅表面構(gòu)成了原電池，從而加快了反應(yīng)的速率。選項(xiàng)D中一旦金屬鍍層受損后，分別形成了Zn－Fe原電池和Fe－Sn原電池，前者Zn被腐蝕從而保護(hù)了鐵，而后者Fe首先被腐蝕，所以鍍鋅鐵比鍍錫鐵耐用。 【答案】　B 5．如圖所示，甲、乙兩試管中各放一枚鐵釘，甲試管中為稀鹽酸溶液，乙試管為NaCl溶液。 甲　　　　　　　乙 (1)數(shù)天后導(dǎo)管中觀察到的現(xiàn)象是_________________。 (2)甲中鐵釘?shù)母g主要屬于________(填“吸氧”或“析氫”，下同)腐蝕，正極反應(yīng)為_(kāi)_______。 (3)乙中鐵釘?shù)母g主要屬于________腐蝕，正極反應(yīng)式為_(kāi)______________________________________，負(fù)極反應(yīng)式為_(kāi)_____________________________，鐵銹中鐵的化合價(jià)為_(kāi)_______。 【解析】　解題時(shí)從兩試管內(nèi)的液體種類(lèi)著手，先判斷金屬腐蝕類(lèi)型，再分析相關(guān)反應(yīng)。甲中溶液呈較強(qiáng)酸性，鐵釘發(fā)生析氫腐蝕，放出H2導(dǎo)致甲試管內(nèi)壓強(qiáng)增大；乙中NaCl溶液呈中性，鐵釘發(fā)生吸氧腐蝕，O2被消耗，導(dǎo)致乙試管內(nèi)壓強(qiáng)減小，導(dǎo)管中液面左邊低右邊高；鐵銹中鐵的化合價(jià)為＋3價(jià)。 【答案】　(1)導(dǎo)管中液面左邊低右邊高 (2)析氫　2H＋＋2e－===H2↑ (3)吸氧　2H2O＋O2＋4e－===4OH－ Fe－2e－===Fe2＋?。?價(jià) 1．下列事實(shí)與電化學(xué)腐蝕無(wú)關(guān)的是(　　) A．銀制獎(jiǎng)牌久置后表面變暗 B．黃銅(Cu、Zn合金)制的銅鑼不易產(chǎn)生銅綠 C．銅、鋁電線(xiàn)一般不連接起來(lái)作導(dǎo)線(xiàn) D．生鐵比熟鐵(幾乎是純鐵)容易生銹 【解析】　本題涉及原電池的構(gòu)成，B、C、D三項(xiàng)中都能構(gòu)成原電池，能用電化學(xué)知識(shí)來(lái)解釋。 【答案】　A 2．銅板上鐵鉚釘處的吸氧腐蝕原理如圖所示，下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是(　　) A．正極的電極反應(yīng)為：2H＋＋2e－===H2↑ B．此過(guò)程中還涉及反應(yīng)：4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3 C．此過(guò)程中銅并不被腐蝕 D．此過(guò)程中電子從Fe移向Cu 【解析】　題圖表示吸氧腐蝕，其中鐵鉚釘為負(fù)極，電極反應(yīng)為2Fe－4e－===2Fe2＋，銅板做正極，電極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，當(dāng)形成Fe(OH)2后，還發(fā)生反應(yīng)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，故A項(xiàng)錯(cuò)誤。 【答案】　A 3．某課外活動(dòng)小組，為研究金屬的腐蝕原理，做了如下實(shí)驗(yàn)：將剪下的一塊鍍鋅鐵片，放入錐形瓶中，并滴入少量食鹽水將其浸濕，再加數(shù)滴酚酞試液，按如圖的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，過(guò)一段時(shí)間后觀察。下列現(xiàn)象不可能出現(xiàn)的是(　　) A　　　　　　B　　 A．B中導(dǎo)氣管中產(chǎn)生氣泡 B．B中導(dǎo)氣管里形成一段水柱 C．金屬片剪口處溶液變紅 D．鋅被腐蝕 【解析】　由題意知，鋅鐵合金放入NaCl溶液中，形成了原電池，由于金屬活動(dòng)性：Zn>Fe，且電解質(zhì)溶液為NaCl溶液，呈中性，故發(fā)生了Zn的吸氧腐蝕，導(dǎo)致A中壓強(qiáng)減小，B中應(yīng)形成一段水柱，由于O2得電子后結(jié)合H2O形成OH－，顯堿性，使酚酞變紅，故A錯(cuò)誤。B、C、D正確。 【答案】　A 4．為了避免青銅器生成銅綠，下列方法不正確的是(　　) A．將青銅器放在鐵質(zhì)托盤(pán)上 B．將青銅器保存在干燥的環(huán)境中 C．將青銅器保存在潮濕的空氣中 D．在青銅器的表面覆蓋一層防滲透的高分子膜 【答案】　C 5．下列裝置中四塊相同的鋅片，放置一段時(shí)間后腐蝕速率由快到慢的順序是(　　) A．④①③②　　　　　　　　B．①②③④ C．①③②④ D．①④②③ 【解析】　解題時(shí)要注意裝置特點(diǎn)以及電解質(zhì)溶液不同對(duì)反應(yīng)的影響不同，①裝置形成原電池，且Zn片為負(fù)極，故①②相比①反應(yīng)速率快。②③相比雖然③形成原電池，但由于電解質(zhì)溶液NaCl不與Zn片反應(yīng)，發(fā)生吸氧腐蝕，故反應(yīng)較慢；④裝置為電解池且鋅片為陰極，故鋅得到最好的防護(hù)，腐蝕最慢，故腐蝕速率快慢順序?yàn)棰?②>③>④。 【答案】　B 6．(xx北京高考)下列有關(guān)鋼鐵腐蝕與防護(hù)的說(shuō)法正確的是(　　) A．鋼管與電源正極連接，鋼管可被保護(hù) B．鐵遇冷濃硝酸表面被鈍化，可保護(hù)內(nèi)部不被腐蝕 C．鋼管與銅管露天堆放在一起，鋼管不易被腐蝕 D．鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕時(shí)，負(fù)極反應(yīng)是Fe－3e－===Fe3＋ 【解析】　本題考查了金屬防護(hù)的有關(guān)知識(shí)。鋼管與電源正極連接，鋼管作陽(yáng)極，被腐蝕，A錯(cuò)；鋼管與銅管露天堆放在一起，可形成原電池，鋼管作負(fù)極被腐蝕，C錯(cuò)；鐵被腐蝕的負(fù)極反應(yīng)是：Fe－2e－===Fe2＋，D錯(cuò)。 【答案】　B 7．下列說(shuō)法中，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，故不能用于減緩金屬的腐蝕 C．鋼鐵電化學(xué)腐蝕的兩種主要類(lèi)型其主要區(qū)別在于水膜的pH不同引起負(fù)極反應(yīng)的不同 D．無(wú)論哪種類(lèi)型的金屬腐蝕，其實(shí)質(zhì)都是金屬被氧化 【解析】　合金大部分易發(fā)生電化學(xué)腐蝕，但通過(guò)改變金屬內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)而形成的合金不易被腐蝕，例如不銹鋼，A不正確。當(dāng)金屬作原電池負(fù)極時(shí)被保護(hù)，故B不正確。鋼鐵電化學(xué)腐蝕，主要區(qū)別于水膜的pH不同引起正極反應(yīng)不同，故C不正確。任何腐蝕的實(shí)質(zhì)均是金屬失e－被氧化，故D正確。 【答案】　D 8．下列各種方法中，能對(duì)金屬起到防止或減緩腐蝕作用的是(　　) ①金屬表面涂抹油漆 ②改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu) ③保持金屬表面清潔干燥 ④金屬表面進(jìn)行電鍍 ⑤使金屬表面形成致密的氧化物薄膜 A．①②③④ B．①③④⑤ C．①②④⑤ D．全部 【解析】　金屬的腐蝕主要是電化學(xué)腐蝕，題目中①③④⑤方法都可以起到避免金屬和電解質(zhì)溶液接觸形成原電池的目的。②中如在金屬中加入某些其他元素改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)也可以起到防腐蝕的效果。 【答案】　D 9．將NaCl溶液滴在一塊光亮清潔的鐵板表面上，一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)液滴覆蓋的圓圈中心區(qū)(a)已被腐蝕而變暗，在液滴外沿形成棕色鐵銹環(huán)(b)，如圖所示。導(dǎo)致現(xiàn)象產(chǎn)生的主要原因是液滴之下氧氣含量比邊緣處少。下列說(shuō)法正確的是(　　) A．液滴中的Cl－由a區(qū)向b區(qū)遷移 B．鐵腐蝕嚴(yán)重的區(qū)域，生銹也嚴(yán)重 C．液滴下的Fe因發(fā)生還原反應(yīng)而被腐蝕，生成的Fe2＋由a區(qū)向b區(qū)遷移，與b區(qū)的OH－形成Fe(OH)2，進(jìn)一步氧化、脫水形成鐵銹 D．液滴邊緣是正極區(qū)，發(fā)生的電極反應(yīng)為：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 【解析】　由題目信息知：中心區(qū)(a)為原電池負(fù)極，F(xiàn)e－2e－===Fe2＋，F(xiàn)e被氧化，C錯(cuò)誤；生成的Fe2＋移向原電池的正極區(qū)(b)，正極區(qū)反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－＝4OH－，在正極區(qū)Fe2＋和OH－結(jié)合生成Fe(OH)2→Fe(OH)3→Fe2O3nH2O(鐵銹)，所以B也錯(cuò)誤，原電池工作時(shí)，陰離子向負(fù)極區(qū)(a)移動(dòng)，故A錯(cuò)誤。 【答案】　D 10．(xx舟山高二質(zhì)檢)按下圖所示的裝置，用導(dǎo)線(xiàn)將電極連接起來(lái)，放置一段時(shí)間后，溶液的pH下降的是(　　) 【解析】　A中H＋在正極放電，濃度減小，pH增大；B中O2在Cu極上轉(zhuǎn)化為OH－，pH也增大；C中溶液中H＋在陰極放電，pH會(huì)增大；D中OH－在陽(yáng)極放電，pH會(huì)減小。 【答案】　D 11．鋼鐵很容易生銹而被腐蝕，每年因腐蝕而損失的鋼材占世界鋼鐵年產(chǎn)量的四分之一。 (1)鋼鐵腐蝕主要是吸氧腐蝕，該腐蝕過(guò)程中的電極反應(yīng)式為_(kāi)_______________________________________________________________________。 (2)為了降低某水庫(kù)的鐵閘門(mén)被腐蝕的速率，可以采用圖甲所示的方案，其中焊接在鐵閘門(mén)上的固體材料R可以采用________(填序號(hào))。 A．銅　　　B．鈉　　　C．鋅　　　D．石墨 (3)圖乙所示的方案也可以降低鐵閘門(mén)的腐蝕速率，其中鐵閘門(mén)應(yīng)該連接在直流電源的________極。 甲　　　　　　　　乙 【解析】　(1)發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)，負(fù)極上Fe失去電子，正極上O2得到電子。 (2)鐵閘門(mén)上連接一塊比鐵活潑的金屬如鋅，就可由鋅失去電子，鋅被溶解，而鐵被保護(hù)，屬于犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法。 (3)屬于外加電流的陰極保護(hù)法，需把被保護(hù)的鐵閘門(mén)連接在電源的負(fù)極上。 【答案】　(1)負(fù)極：2Fe－4e－===2Fe2＋，正極：O2＋2H2O＋4e－===4OH－　(2)C　(3)負(fù) 12．(1)某地區(qū)經(jīng)常下酸雨，金屬制品腐蝕嚴(yán)重。請(qǐng)寫(xiě)出銅制品發(fā)生電化學(xué)腐蝕的電極反應(yīng)式： 負(fù)極：________________； 正極：________________。 (2)如圖所示接好電路后能觀察到的現(xiàn)象有： ①________________________________________________________________________， ②________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________； ③________________________________________________________________________。 【解析】　(1)是原電池反應(yīng)，原電池都是自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，銅制品發(fā)生電化學(xué)腐蝕是銅和氧氣發(fā)生原電池反應(yīng)：正極：O2＋4e－＋4H＋===2H2O，負(fù)極：2Cu－4e－===2Cu2＋。 (2)該裝置為電解池，銅作陽(yáng)極將溶解，生成的Cu2＋進(jìn)入溶液，開(kāi)始陰極鐵上產(chǎn)生氫氣，當(dāng)陽(yáng)極產(chǎn)生的Cu2＋擴(kuò)散到陰極并積累到一定濃度時(shí)，鐵電極上析出銅(不再產(chǎn)生氫氣)。由于鐵作陰極所以不會(huì)溶解。表述現(xiàn)象要有序，如現(xiàn)象可以先敘述①銅逐漸溶解；②鐵片上開(kāi)始產(chǎn)生氣體，后來(lái)鐵片上無(wú)氣體放出，有紅色物質(zhì)在鐵的表面析出；③溶液變藍(lán)。 【答案】　(1)2Cu－4e－===2Cu2＋　O2＋4e－＋4H＋===2H2O　(2)①銅逐漸溶解?、阼F片上開(kāi)始產(chǎn)生氣體，后來(lái)鐵片上無(wú)氣體放出，有紅色物質(zhì)在鐵的表面析出?、廴芤鹤兯{(lán) 13．(xx連云港高二調(diào)研)市場(chǎng)上出售的“熱敷袋”主要成分是鐵屑、炭粉、木屑和少量氯化鈉、水等。熱敷袋使用前，用塑料袋使之與空氣隔絕，使用時(shí)打開(kāi)塑料袋輕輕揉搓就會(huì)放出熱量，使用完后，你會(huì)發(fā)現(xiàn)有大量鐵銹存在。 (1)“熱敷袋”放出的熱量是利用了鐵________放出的熱量。 (2)炭粉的主要作用是________________________________________________________________________。 (3)氯化鈉的主要作用是________________________________________________________________________。 (4)寫(xiě)出電極反應(yīng)，正極________，負(fù)極________，若鐵銹的主要成分為Fe2O3，寫(xiě)出產(chǎn)生Fe2O3的有關(guān)反應(yīng)方程式________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 【解析】　此題為結(jié)合日常生活應(yīng)用的實(shí)踐題目，涉及原電池原理，首先鐵應(yīng)為負(fù)極：Fe－2e－===Fe2＋，正極上必然為空氣中的氧氣得電子：O2＋4e－＋2H2O===4OH－；使用過(guò)程中放出大量熱必定為Fe被氧化而產(chǎn)生的，最后得到大量鐵銹，O2在反應(yīng)中得電子變?yōu)镺2－與水生成OH－，結(jié)合Fe2＋生成Fe(OH)2轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3，加入炭粉自然是提供形成原電池的正極，而加入NaCl溶于水就是為了形成電解質(zhì)溶液。 【答案】　(1)氧化　(2)與鐵屑、氯化鈉溶液構(gòu)成原電池，加速鐵屑氧化　(3)氯化鈉溶于水形成電解質(zhì)溶液 (4)2H2O＋O2＋4e－===4OH－　2Fe－4e－===2Fe2＋　Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3,2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O 14．取6根鐵釘，6支干凈的試管及其他材料，如圖所示。 試管①放入一根鐵釘，再注入蒸餾水，使鐵釘和空氣及水接觸； 試管②在試管底部放入硅膠(是一種干燥劑)，再放入鐵釘，用棉花團(tuán)堵住試管口，使鐵釘和干燥空氣接觸； 試管③先放入一根鐵釘，趁熱倒入煮沸的蒸餾水(已趕出原先溶解在蒸餾水中的空氣)浸沒(méi)鐵釘，再加上一層植物油，使鐵釘不能跟空氣接觸； 試管④中放入鐵釘注入食鹽水，使鐵釘和空氣及食鹽水接觸； 試管⑤放入相連的鐵釘和鋅片，注入自來(lái)水，浸沒(méi)鐵釘和鋅片； 試管⑥放入相連的鐵釘和銅絲，注入自來(lái)水，浸沒(méi)鐵釘和銅絲。 把6支試管放在試管架上，幾天后觀察鐵釘被腐蝕的情況。 (1)上述實(shí)驗(yàn)中鐵釘發(fā)生了電化學(xué)腐蝕的是________(填試管序號(hào))；在電化學(xué)腐蝕中，負(fù)極反應(yīng)是________________，正極反應(yīng)是________________________________________________________________________。 (2)從鐵釘被腐蝕的情況可知引起和促進(jìn)鐵釘被腐蝕的條件是________________________________________________________________________。 (3)為防止鐵的腐蝕，工業(yè)上普遍采用的方法是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________(答兩種方法)。 【解析】　此題是利用原電池形成的條件及原理解釋金屬腐蝕的速率問(wèn)題。解答此類(lèi)題目的關(guān)鍵是根據(jù)金屬腐蝕的原理、分類(lèi)和條件對(duì)題目進(jìn)行綜合分析。 (1)由于②、③兩個(gè)試管不具備構(gòu)成原電池的條件，不能發(fā)生電化學(xué)腐蝕，所以未被腐蝕。而試管⑤盡管具備構(gòu)成原電池的條件，但鋅比鐵活潑，在原電池中作負(fù)極，使鐵變成鐵離子的反應(yīng)難以發(fā)生，所以鐵也未被腐蝕。發(fā)生電化學(xué)腐蝕的負(fù)極反應(yīng)為2Fe－4e－===2Fe2＋，正極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－===4OH－。 (2)對(duì)比發(fā)生電化學(xué)腐蝕的試管和未發(fā)生電化學(xué)腐蝕的試管中鐵釘?shù)母g情況，可知引起和促進(jìn)鐵釘腐蝕的條件為水、空氣、電解質(zhì)溶液和不活潑金屬雜質(zhì)的存在。 (3)電鍍、發(fā)藍(lán)、制成不銹鋼、犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法、外加電流的陰極護(hù)法等都可以保護(hù)金屬。 【答案】　(1)①④⑥　2Fe－4e－===2Fe2＋ O2＋2H2O＋4e－===4OH－ (2)水、空氣、電解質(zhì)溶液和不活潑金屬雜質(zhì)的存在 (3)在表面涂上油漆、搪瓷、瀝青等或鍍上不易生銹的合金或犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法(合理即可)