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2017_2018学年高中化学专题1化学反应与能量变化第三单元金属的腐蚀与防护课件苏教版选修4_图文

第三单元 [课标要求] 金属的腐蚀与防护 1.了解金属腐蚀及其危害。 2.了解金属电化学腐蚀的原因及反应原理。 3.了解金属防护的方法,特别是电化学防护的方法。 1.金属腐蚀的本质是金属被氧化为金属阳离子,分为化学腐蚀和电 化学腐蚀。 2.钢铁的电化学腐蚀分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀,在中性或弱酸性环 境中主要发生吸氧腐蚀,在酸性较强环境中主要发生析氢腐蚀。 3.钢铁发生电化学腐蚀的负极反应都是:Fe-2e-===Fe2+,吸氧腐 蚀正极反应为 O2+4e +2H2O===4OH ,析氢腐蚀正极反应为 2H +2e ===H2↑。 4. 金属腐蚀由快到慢的顺序: 电解池的阳极>原电池的负极>化学腐 蚀> 5. 金属电化学保护法分为牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极 保护法。 + - - - 金属的电化学腐蚀 1.金属的腐蚀及分类 概念 本质 化学 金属或合金与周围环境中的物质发生_____ 反应 而腐蚀损耗的现象 _____ 氧化 的过程 金属原子失去电子而被_____ 氧化还原反 金属与其他物质直接接触发生__________ 化学腐蚀 应 ___而引起的腐蚀 类 型 电化学 不纯的金属或合金发生 原电池 反应,使较 活泼的金属失电子被氧化而引起的腐蚀 腐蚀 2.钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀 不 同 点 相 同 点 吸氧腐蚀 弱酸性或中性 水膜呈_____________ 条件 -+2H O=== O + 4e __________________ 2 2 ++2e-===H ↑ ________________ 正极反应 2H 2 4OH- ______ 2Fe+O2+2H2O=== Fe +2H+===Fe2+ __________________ ________________ 电池反应 +H ↑ 2Fe(OH)2 ______ _________ 2 吸氧 腐蚀更普遍 _____ 普遍性 Fe-2e-===Fe2+ _______________ 负极反应 正极材料 最终产物 碳 Fe2O3·nH2O 铁锈主要成分为____________ 析氢腐蚀 酸性较强 水膜_________ 钢铁腐蚀中发生的反应还有: 4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3, 2Fe(OH)3===Fe2O3· nH2O+(3-n)· H2 O [特别提醒] (1)电化学腐蚀现象比化学腐蚀现象严重得多。 (2)钢铁在自然界中的腐蚀主要发生的是吸氧腐蚀。 [实验 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,观察导管 中水柱和铁钉的变化,如图 1。 [实验 2] 向 100 mL 烧杯中加入约 50 mL 稀醋酸后,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,如图 2。 [问题思考] 1.图 1 实验导管中水柱和铁钉有什么变化?产生这种现 象的原因是什么? 提示:导管中的水面上升,铁钉表面生锈;产生这种现象 的原因是钢铁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不断消耗 O2 而使具支试管中压强减小, 从而引起水的倒吸。 2. 图 2 实验碳棒表面有什么现象?产生这种现象的原 因是什么? 提示:碳棒表面有气泡产生;原因是发生了析氢腐蚀, 电极反应, 负极: Fe-2e-===Fe2+, 正极: 2H++2e-===H2↑。 3.化学腐蚀与电化学腐蚀的相同点和不同点是什么? 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直接发生氧化还原反应,无电流产生; 电化学腐蚀是发生原电池反应,有电流产生。 金属化学腐蚀与电化学腐蚀的比较 化学腐蚀 条件 电化学腐蚀(主要) 吸氧腐蚀(主要) 析氢腐蚀 水膜酸性较强 金属直接发生化学 水膜中溶有 O2 ,呈弱酸 反应 性或中性 无电流产生 本质 金属被氧化而腐蚀 区别 反 应 式 较活泼金属被氧化而腐蚀 有微弱电流产生 Fe+2H+===Fe2++H2↑ 2Fe+O2+ 2H2O===2Fe(OH)2 2Fe+ 3Cl2===2FeCl3 最终生成铁锈(主要成分为Fe2O3·xH2O),反应 为4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3,2Fe(OH)3 ===Fe2O3·xH2O+(3-x)H2O 联系 两种腐蚀往往同时发生,只是电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍、危害 更大 [特别提醒] (1)析氢腐蚀和吸氧腐蚀取决于金属表面电解质溶液的酸 碱性,实际情况中以吸氧腐蚀为主。 (2)钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀时, 负极均是 Fe 失电子 生成 Fe2+,而非 Fe3+。 (3)一般情况下,只有在金属活动性顺序中排在氢之前的 金属才有可能发生析氢腐蚀。 1.如图装置中,小试管内为红墨水,具支试管内 盛有 pH=5 的雨水和生铁片。观察到开始时 导管内液面下降,一段时间后导管内液面回 升,略高于小试管液面。以下有关解释合理的是 A.生铁片中的碳是原电池的阳极,发生还原反应 B.雨水酸性较强,生铁片仅发生析氢腐蚀 C.红墨水回升时,碳极反应式:O2+2H2O+4e-===4OH- D.具支试管中溶液 pH 逐渐减小 解析 ( ) 解析:生铁中的铁、碳及电解质溶液构成原电池,铁是负极,铁 失去电子发生氧化反应,碳是正极,正极上发生还原反应。开始 时,因酸性较强发生析氢腐蚀,一段时间后导管内液面回升且略 高于小试管液面,说明具支试管中气体压强减小,即此时发生吸 氧腐蚀,反应式是 2H2O+O2+4e-===4OH-,故溶液的 pH 增 大,A、B、D 错误;C 正确。 答案:C 返回 2.如图所示,烧杯中试管内有一段铁丝,放置数天 后观察: 电化学 (

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