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金属的腐蚀与防护
学习任务
1.通过探讨钢铁腐蚀的现象,相识金属腐蚀的本质,能用电化学腐蚀的原理说明金属腐蚀的现象。培育科学看法与社会责任的化学核心素养。
2.通过探讨日常生活中金属腐蚀的危害,能选择并设计防腐措施。培育科学探究与创新意识的化学核心素养。
一、金属电化学腐蚀的原理
1.金属腐蚀的定义和分类
2.化学腐蚀和电化学腐蚀
金属腐蚀
化学腐蚀
电化学腐蚀
定义
金属与接触到的物质干脆反应
不纯的金属在潮湿的空气或电解质溶液中形成原电池,发生氧化还原反应
现象
金属被腐蚀
较活泼金属被腐蚀
区分
无电流产生
有微弱电流产生
实质与
联系
①实质:都是金属原子失去电子被氧化而损耗;
②化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生,但电化学腐蚀更普遍
3.钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀:
分类
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
图形描述
形成条件
水膜酸性较强
水膜酸性较弱
电极
反应
负极
Fe-2e-===Fe2+
正极
2H++2e-===H2↑
O2+2H2O+4e-===4OH-
总反应
Fe+2H+===Fe2++H2↑
2Fe+O2+2H2O===2Fe(OH)2
4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O+(3-x)H2O
腐蚀速度
一般较快
一般较慢
相互关系
析氢腐蚀和吸氧腐蚀同时发生,金属的腐蚀以吸氧腐蚀为主,吸氧腐蚀比析氢腐蚀普遍
(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)钢铁在潮湿的空气中发生电化学腐蚀时,正极发生的主要反应是O2+2H2O+4e-===4OH-。 ()
(2)发生吸氧腐蚀时正极放出O2,发生析氢腐蚀时正极放出H2。 ()
(3)纯铁在稀硫酸中发生析氢腐蚀。 ()
(4)现实生活中电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍。 ()
[答案](1)√(2)×(3)×(4)√
二、金属腐蚀的防护
1.在金属表面覆盖爱惜层
(1)涂油漆等。
(2)镀抗腐蚀金属,如电镀等。
(3)镀膜,如烤蓝等。
2.变更金属内部组成、结构等,如制成不锈钢。
3.电化学防护
(1)牺牲阳极爱惜法。
利用原电池原理,在被爱惜的金属上连接更活泼的金属,使被爱惜金属成为正极。
(2)阴极电爱惜法也叫外加电流阴极爱惜法。
利用电解池原理,使被爱惜的金属连接电源的负极成为阴极。
(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)某些合金也具有防腐蚀的功能。 ()
(2)金属作为原电池的负极或电解池的阴极时均被爱惜。 ()
[答案](1)√(2)×
三、电化学腐蚀原理的应用
1.铁腐蚀原理的应用
(1)测定空气中氧气的含量;
(2)食品包装袋中以铁粉为主要成分的双吸剂,延长食物的保质期;
(3)制成一次性保暖贴,运用后其主要成分为炭粉、氯化钠固体、三氧化二铁固体以及含镁、铝的盐。
2.微电解技术处理工业废水
―→电极产物活性强eq\o(――→,\s\up9(与废水成分))发生氧化还原反应去除污染
某保暖贴主要成分有铁粉、蛭石、活性炭、无机盐、水等。回答下列问题:
(1)保暖贴在发热过程中,其主要成分分别起什么作用?
_____________________________________________________________
(2)为什么保暖贴能较许久而又稳定地供应热量?
_____________________________________________________________
(3)保暖贴运用的是双层包装。外层由不透气的明胶层制成,内层由微孔透气膜制成。为什么要这样设计?
_____________________________________________________________
(4)为什么保暖贴运用后会变得较硬?
_____________________________________________________________
[答案](1)铁与氧气的反应是一个放热反应,这个反应在自然条件下进行得很慢,但当它以原电池反应原理的形式发生时则会变得很快,并放出大量的热。在保暖贴的内袋中,当空气中的氧气通过微孔透气膜进入后,活性炭成为正极材料,食盐溶于水成为离子导体,氧气与铁粉通过多数个微小的电池发生反应且进行得很快,反应放出的热量很快就将发热袋加热。矿物材料蛭石做保温材料。
(2)为了使温度能够保持一段时间,保暖贴运用了矿物材料蛭石做保温材料,其放热的时间和温度可以通过透气膜的透氧速率进行限制。
(3)在保暖贴的内袋中,当空气中的氧气通过微孔透气膜进入后,才起先反应,起先保存时不打开不透气的明胶层,就不会反应,这样可以保存很长时间。
(4)运用后,保暖贴内袋中的物质变为深褐色固体,其主要成
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