2017-2018学年高中化学人教版选修4（课件+课时跟踪检测+教学案）：第四章 第四节 金属的电化学腐蚀与防护（3份）

第四节 金属的电化学腐蚀与防护 [课标要求] 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．钢铁在酸性环境中主要发生析氢腐蚀，放出氢气。 2．钢铁在中性或弱酸性环境中主要发生吸氧腐蚀，最终生成铁锈的主要成分是Fe2O3·nH2O。 3．钢铁吸氧腐蚀的正极反应式：2H2O＋O2＋4e－===4OH－。 4．金属电化学防护的方法有牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法。 1．金属腐蚀 (1)概念：金属与周围的气体或液体物质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＋。 2．化学腐蚀和电化学腐蚀 3．钢铁的电化学腐蚀 (1)实质。 在钢铁表面形成无数微小原电池 (2)析氢腐蚀和吸氧腐蚀。 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 图形描述 电极反应 负极 Fe－2e－===Fe2＋ 正极 2H＋＋2e－===H2↑ 2H2O＋O2＋4e－===4OH－ 总反应 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2 联系 通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍 [特别提醒]　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 电化学腐蚀(主要) 吸氧腐蚀(主要) 析氢腐蚀 条件 金属直接发生化学反应 水膜中溶有O2，呈弱酸性或中性 水膜酸性较强 本质 金属被氧化而腐蚀 较活泼金属被氧化而腐蚀 区别 无电流产生 有微弱电流产生 反应式 2Fe＋3Cl2===2FeCl3 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 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：选C　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， ... ...