高中化學(xué) 第4章 電化學(xué)基礎(chǔ) 第4節(jié) 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)課件 新人教版選修4.ppt

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成才之路 化學(xué),路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索,人教版 選修④,電化學(xué)基礎(chǔ),第四章,第四節(jié) 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù),第四章,●新知導(dǎo)學(xué),氣體或液體,氧化還原,失去,氧化,接觸的介質(zhì),化學(xué),電化學(xué),干燥,非電解質(zhì),加快,不純,電解質(zhì),原電池,活潑,失去,電解質(zhì)溶液,原電池,鐵,碳,酸性,H2,Fe－2e－===Fe2＋ 2H＋＋2e－===H2↑ Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑,酸性很弱,中性、堿性,4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3,2Fe－4e－===2Fe2＋ 2H2O＋O2＋4e－===4OH－ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2,抗腐蝕的合金——不銹鋼,噴油漆、涂油脂、搪瓷,原電池,正極,負(fù)極,電解池,陰,陽(yáng),直流,1．純鐵片放入稀硫酸中發(fā)生的是什么腐蝕？ 提示：化學(xué)腐蝕。 2．鐵在自然界中發(fā)生的腐蝕主要是哪類腐蝕？ 提示：主要是電化學(xué)腐蝕，其中以吸氧腐蝕為主。,●自主探究,3．(1)自行車淋雨后為什么更容易生銹？ (2)為了防銹，淋雨后的自行車應(yīng)怎樣處理？ 提示：(1)雨水中溶解了大量的硫和氮的氧化物，其酸性較強(qiáng)，金屬器件淋雨后更容易形成原電池而發(fā)生電化學(xué)腐蝕。 (2)先用自來(lái)水沖洗，再用干抹布擦干。最好的在磨損的地方涂少量潤(rùn)滑油。 4．電化學(xué)防護(hù)的實(shí)質(zhì)是什么？ 提示：電化學(xué)防護(hù)的實(shí)質(zhì)是把被保護(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。,1．化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕比較,金屬的化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕,●教材點(diǎn)撥,提示：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，位于氫之后的金屬只能發(fā)生吸氧腐蝕。,2．鋼鐵生銹的過(guò)程和特點(diǎn) 鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕都是鐵原子失電子生成Fe2＋。,提示：析氫腐蝕和吸氧腐蝕通常同時(shí)存在，但因?yàn)樗嵝暂^強(qiáng)的環(huán)境不多，所以吸氧腐蝕較為普遍。,(2015銀川高二檢測(cè))如圖裝置中，小試管內(nèi)為紅墨水，具支試管內(nèi)盛有pH＝5的雨水和生鐵片。觀察到開始時(shí)導(dǎo)管內(nèi)液面下降，一段時(shí)間后導(dǎo)管內(nèi)液面回升，略高于小試管液面。以下有關(guān)解釋合理的是( ),●典例透析,,A．生鐵片中的碳是原電池的陽(yáng)極，發(fā)生還原反應(yīng) B．雨水酸性較強(qiáng)，生鐵片僅發(fā)生析氫腐蝕 C．紅墨水回升時(shí)，碳極反應(yīng)式：O2＋2H2O＋4e－=== 4OH－ D．具支試管中溶液pH逐漸減小,【解析】 生鐵與其中的碳及電解質(zhì)溶液構(gòu)成原電池，負(fù)極是鐵，鐵失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，碳是正極，正極發(fā)生還原反應(yīng)：開始時(shí)，因酸性較強(qiáng)發(fā)生析氫腐蝕，一段時(shí)間后導(dǎo)管內(nèi)液面回升且略高于小試管液面，說(shuō)明具支試管中氣體壓強(qiáng)減小，即此時(shí)發(fā)生吸氧腐蝕，反應(yīng)式是2H2O＋O2＋4e－===4OH－，故溶液的pH增大，A、B、D錯(cuò)誤；C正確。 【答案】 C,1．銅制品上的鋁質(zhì)鉚釘，在潮濕的空氣中易腐蝕的主要原因可描述為( ) A．形成原電池，鋁作負(fù)極 B．形成原電池，銅作負(fù)極 C．形成原電池時(shí)，電流由鋁流向銅 D．鋁質(zhì)鉚釘發(fā)生了化學(xué)腐蝕,●變式訓(xùn)練,解析：電化學(xué)腐蝕與化學(xué)腐蝕的本質(zhì)區(qū)別在于是否發(fā)生原電池反應(yīng)，金屬鋁發(fā)生的是電化學(xué)腐蝕，鋁比銅活潑，故金屬鋁是負(fù)極；電流的流動(dòng)方向與電子的流動(dòng)方向恰好相反，應(yīng)是由銅流向鋁。 答案：A,1．金屬腐蝕快慢的判斷方法 (1)在同一電解質(zhì)溶液中：電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕化學(xué)腐蝕有防護(hù)措施的腐蝕。 (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)溶液弱電解質(zhì)溶液非電解質(zhì)溶液。,金屬腐蝕快慢的判斷以及金屬的防護(hù),●教材點(diǎn)撥,(3)有無(wú)保護(hù)措施的：無(wú)保護(hù)措施的金屬腐蝕有一定保護(hù)措施的金屬腐蝕犧牲陽(yáng)極的陰極金屬的腐蝕有外接電源的陰極金屬腐蝕。 (4)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。 提示：對(duì)于活動(dòng)性不同的兩金屬，活動(dòng)性差別越大，氧化還原反應(yīng)的速率越快，活潑金屬腐蝕越快；純度越高的金屬，腐蝕速率越慢。,2．金屬腐蝕的防護(hù)方法 (1)改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)。 例如：把鉻、鎳等加入普通鋼里制成的不銹鋼，就大大地增加了鋼鐵對(duì)各種侵蝕的抵抗力。 (2)在金屬表面覆蓋保護(hù)層。 在金屬表面覆蓋致密的保護(hù)層，從而使金屬制品跟周圍物質(zhì)隔離開來(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、車廂、水桶等常涂油漆；汽車外殼常噴漆；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不易被腐蝕的金屬，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。,(3)電化學(xué)保護(hù)法。 ①犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法。 將還原性較強(qiáng)的金屬作為保護(hù)極與被保護(hù)金屬相連構(gòu)成原電池，還原性較強(qiáng)的金屬將作為負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)而被損耗，被保護(hù)金屬作為正極就可以避免被腐蝕。這種保護(hù)法犧牲了陽(yáng)極保護(hù)了陰極。 ②外加電流的陰極保護(hù)法。 將被保護(hù)金屬與外加直流電源的負(fù)極相連讓其成為陰極，而將外加直流電源的正極接到惰性電極上，讓其成為陽(yáng)極。,(2015天津高二檢測(cè))結(jié)合下圖判斷，下列敘述正確的是( ),●典例透析,,A．Ⅰ是驗(yàn)證犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法的實(shí)驗(yàn)裝置 B．Ⅰ和Ⅱ中負(fù)極反應(yīng)式均是Fe－2e－===Fe2＋ C．Ⅰ和Ⅱ中正極反應(yīng)式均是O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．Ⅰ和Ⅱ中分別加入少量K3Fe(CN)6溶液，均有藍(lán)色沉淀,【解析】 金屬的活潑性：ZnFeCu，故Ⅰ中鋅作負(fù)極，鐵作正極，電解質(zhì)溶液呈中性，鋅發(fā)生吸氧腐蝕，鐵被保護(hù)，負(fù)極反應(yīng)式是Zn－2e－===Zn2＋，屬于犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法，A正確；Ⅱ中鐵作負(fù)極，電解質(zhì)溶液呈酸性，鐵發(fā)生析氫腐蝕，負(fù)極反應(yīng)式為Fe－2e－===Fe2＋，正極反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑，因?yàn)棰裰需F被保護(hù)，溶液中無(wú)Fe2＋，故加入少量K3Fe(CN)6溶液，無(wú)藍(lán)色沉淀產(chǎn)生，B、C、D錯(cuò)誤。 【答案】 A,【點(diǎn)評(píng)】 判斷電化學(xué)保護(hù)法的類型，應(yīng)分清其基本原理，看是利用電解原理的外加電流的陰極保護(hù)法還是應(yīng)用原電池原理的犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法，兩者不能混淆。,2．如圖，各燒杯中盛有海水，鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序?yàn)? ) A．②①③④ B．④③①② C．④②①③ D．③②④①,●變式訓(xùn)練,,解析：②③④實(shí)質(zhì)均為原電池裝置。③中Fe為正極被保護(hù)；②④中Fe為負(fù)極，均被腐蝕，但相對(duì)來(lái)說(shuō)，F(xiàn)e和Cu的金屬活動(dòng)性的差別比Fe和Sn的大，故Fe－Cu原電池中Fe被腐蝕得快；①中因鐵不純而發(fā)生微電池反應(yīng)。 答案：C,1．(2015河北邯鄲一模)以下現(xiàn)象與電化學(xué)腐蝕無(wú)關(guān)的是( ) A．鍍錫鐵器比鍍鋅鐵器表面破損時(shí)更易被腐蝕 B．純鐵不容易生銹 C．鑲有相鄰的銀牙和金牙容易引起頭痛 D．輸送氯氣的鋼管易被氯氣腐蝕,解析：A項(xiàng)中鍍錫鐵器表面破損時(shí)形成原電池，F(xiàn)e作負(fù)極，易被腐蝕；而鍍鋅鐵器表面破損時(shí)形成原電池，F(xiàn)e作正極，被保護(hù)。B項(xiàng)中純鐵不能形成原電池，所以不容易被腐蝕。C項(xiàng)中相鄰的銀牙和金牙容易形成原電池產(chǎn)生電流，使人頭痛惡心。D項(xiàng)中是鐵和Cl2直接發(fā)生反應(yīng)，為化學(xué)腐蝕，與電化學(xué)腐蝕無(wú)關(guān)。 答案：D,2．下列表面上鍍有金屬保護(hù)層的鐵板，當(dāng)鍍層損壞使鐵板裸露后，在相同條件下最耐腐蝕的是( ) A．鍍鋅鐵板(白鐵) B．鍍錫鐵板(馬口鐵) C．鍍銀鐵板 D．鍍銅鐵板,答案：A,3．鋼鐵在潮濕的空氣中往往因電化學(xué)過(guò)程而被腐蝕。下列反應(yīng)式在鋼鐵的吸氧腐蝕過(guò)程中不存在的是( ) A．Fe－2e－===Fe2＋ B．2H2O＋O2＋4e－===4OH－ C．2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2 D．Fe－3e－===Fe3＋ 解析：鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)，負(fù)極反應(yīng)式為Fe－2e－=== Fe2＋，不會(huì)生成Fe3＋，正極反應(yīng)式為2H2O＋O2＋4e－===4OH－，總反應(yīng)式為2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2，故選D。 答案：D,4．(2015陜西西工大附中)如圖所示，將緊緊纏繞不同金屬的鐵釘放入培養(yǎng)皿中，再加入含有適量酚酞和NaCl的瓊脂熱溶液，冷卻后形成瓊膠(離子在瓊膠內(nèi)可以移動(dòng))，下列敘述正確的是( ),,A．a(chǎn)中鐵釘附近呈現(xiàn)紅色 B．b中鐵釘上發(fā)生還原反應(yīng) C．a(chǎn)中銅絲上發(fā)生氧化反應(yīng) D．b中鋁條附近有氣泡產(chǎn)生 解析：a中鐵比銅活潑，鐵作負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，銅作正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)負(fù)極：2Fe－4e－===2Fe2＋，正極：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，因此A、C不正確。b中鋁比鐵活潑，鋁作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，鐵作正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)負(fù)極：4Al－12e－===4Al3＋，正極：3O2＋6H2O＋12e－===12OH－，因此B正確，D不正確。 答案：B,5．(2015合肥高二調(diào)研)(1)用鋁質(zhì)飯盒盛放醋酸，一段時(shí)間后，飯盒被腐蝕，該種腐蝕屬__________，反應(yīng)的化學(xué)方程式表示為__________；若用鋁質(zhì)飯盒盛放食鹽(含水時(shí))，一段時(shí)間后，飯盒被腐蝕，這種腐蝕叫__________，反應(yīng)原理是(寫電極反應(yīng)式和總的電極反應(yīng)方程式)_____________。 (2)分析下圖寫出有關(guān)反應(yīng)式。,,①鐵棒上：___________________________________， ②碳棒上：____________________________________， ③溶液里：____________________________________。 答案：(1)化學(xué)腐蝕 2Al＋6CH3COOH===2Al(CH3COO)3＋3H2↑ 電化學(xué)腐蝕 負(fù)極：4Al－12e－===4Al3＋ 正極：3O2＋12e－＋6H2O===12OH－ 總反應(yīng)：4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3,(2)①2Fe－4e－===2Fe2＋ ②O2＋2H2O＋4e－===4OH－ ③2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2、 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3,補(bǔ)牙劑與原電池 常用的補(bǔ)牙劑中有一種汞合金，它含有幾乎等質(zhì)量的汞、銀、錫、銅和鋅。這種補(bǔ)牙劑十分堅(jiān)固，耐腐蝕，不產(chǎn)生有毒物質(zhì)或可溶性物質(zhì)。但是，用了這種補(bǔ)牙劑的人可能會(huì)碰到一個(gè)麻煩，當(dāng)他們享用口香糖或糖果時(shí)，如果補(bǔ)過(guò)的牙不小心咬到包裝用的鋁箔——?。√?！ 據(jù)牙科醫(yī)生說(shuō)，兩顆壞牙上的補(bǔ)牙劑接觸時(shí)也會(huì)產(chǎn)生疼痛。這是為什么呢？,補(bǔ)牙劑汞合金中含有組成大致為Ag2Hg3、Ag3Sn、SnxHg (x＝7～9)的物質(zhì)，它們可能發(fā)生電極反應(yīng)，如： 3Hg2＋＋4Ag＋6e－===2Ag2Hg3 Sn2＋＋3Ag＋2e－===Ag3Sn 鋁比汞合金中任何一種金屬都活潑，可能發(fā)生的電極反應(yīng)為： Al===Al3＋＋3e－ 當(dāng)鋁與這種補(bǔ)牙劑接觸時(shí)，唾液充當(dāng)電解液，鋁電極發(fā)生氧化反應(yīng)成為負(fù)極，補(bǔ)牙劑中的合金發(fā)生還原反應(yīng)成為正極，形成一個(gè)微電池。微電池產(chǎn)生的微電流刺激牙神經(jīng)，就產(chǎn)生了疼痛感。,