2024_2025年新教材高中化学第四章化学反应与电能第三节金属的腐蚀与防护学案新人教版选择性必修1.docVIP

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第三节金属的腐蚀与防护

明课程标准

扣核心素养

1.了解金属发生电化学腐蚀的本质，能利用电化学原理说明金属腐蚀现象。

2．知道金属腐蚀的危害，能选择并设计防腐措施。

1.宏观辨识与微观探析：能依据试验现象辨识金属腐蚀的类型及反应原理，从金属的宏观特征和微观结构角度说明金属发生电化学腐蚀的规律及现象。

2．证据推理与模型认知：能依据电化学原理分析金属发生电化学腐蚀的本质，设计合理的防腐措施，建构相应的理论模型。

eq\a\vs4\al(金属的腐蚀)

[试验1]将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放入下图所示的具支试管中。几分钟后，视察导管中水柱和铁钉的变更，如图1。

[试验2]向100mL烧杯中加入约50mL饱和食盐水后，插入两个玻璃筒(无底)；将一个无锈铁钉和一个碳棒分别用导线与电流计连接后，再分别插入两个玻璃筒中，视察现象，如图2。

[问题探讨]

1．图1试验导管中水柱和铁钉有什么变更？产生这种现象的缘由是什么？

提示：导管中的水面上升，铁钉表面生锈；产生这种现象的缘由是铁钉在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀。电极反应，负极：2Fe－4e－===2Fe2＋，正极：2H2O＋O2＋4e－===4OH－，由于盛铁钉的具支试管中O2不断被消耗而使具支试管中的压强减小，从而引起水的倒吸。

2．试验2的电流计的指针是否偏转？说明什么问题？若向试验2中插入碳棒的玻璃筒内滴入酚酞溶液，将会看到什么现象？说明什么问题？请写出相关电极反应式。

提示：电流计指针偏转。说明有电流通过。向碳棒一端加入酚酞溶液显红色。说明该极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。

3．若将试验1和试验2的溶液换为盐酸(均足量)。试验1中存在哪些形式的化学腐蚀？试验2中是否有电流通过？写出相关电极反应式。

提示：若换为盐酸，则试验1中会发生铁与盐酸的化学腐蚀，同时也有电化学腐蚀。试验2中则发生电化学腐蚀，有电流通过。正极：2H＋＋2e－===H2↑，负极：Fe－2e－===Fe2＋。

4．化学腐蚀与电化学腐蚀的相同点和不同点分别是什么？

提示：相同点都是造成金属被氧化腐蚀。不同点是化学腐蚀是金属和氧化剂干脆发生氧化还原反应，无电流产生；电化学腐蚀是发生原电池反应，有电流产生。

1．金属腐蚀

(1)概念：金属或合金与四周的气体或液体发生氧化还原反应而引起损耗的现象。

(2)本质：金属本身失去电子变成阳离子的过程(发生氧化反应)：M－ne－===Mn＋。

(3)金属腐蚀的分类

依据金属或合金与接触的介质不同，金属腐蚀一般可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两大类。

2．钢铁的电化学腐蚀

由于条件不同，钢铁腐蚀可分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀两种类型。

析氢腐蚀

吸氧腐蚀

示意图

水膜环境

在酸性环境中

水膜酸性很弱或呈中性

负极反应

Fe－2e－===Fe2＋

2Fe－4e－===2Fe2＋

正极反应

2H＋＋2e－===H2↑

O2＋4e－＋2H2O===4OH－

总反应

Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑

2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2

4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3

联系

吸氧腐蚀更普遍

1．将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液潮湿后，置于如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀试验。下列有关该试验的说法正确的是()

A．铁被氧化的电极反应式为Fe－3e－===Fe3＋

B．铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能

C．活性炭的存在会加速铁的腐蚀

D．以水代替NaCl溶液，铁不能发生吸氧腐蚀

解析：选CA、D错误，铁在中性环境中会发生吸氧腐蚀，负极上铁失电子发生氧化反应，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为2H2O＋O2＋4e－===4OH－；B错误，铁的电化学腐蚀过程中，化学能除转化为电能外还有部分转化为热能。

2．如图表示钢铁在海水中的锈蚀过程，以下有关说法正确的是()

A．该金属腐蚀过程为析氢腐蚀

B．正极为C，发生的反应为氧化反应

C．在酸性条件下发生的是吸氧腐蚀

D．正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－

解析：选D钢铁中含有铁和碳，在海水环境中构成原电池，铁作负极，碳作正极，从图中看出，空气中的O2参与反应，所以发生了吸氧腐蚀，A项错误；碳作正极，发生的反应为还原反应，B项错误；在酸性条件下，原电池的正极发生H＋得电子的还原反应，析出H2，即在酸性条件下发生析氢腐蚀，C项错误；发生吸氧腐蚀时，O2在正极发生得电子的还原反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D项正确。

eq\a\vs4\al(金属的防护)

1．试验目的

通过试验相识金属电化学防护的方法。

2．试验装置

3．试验步骤

(1)以Fe作爱护电极，以Zn