高中化学第1章化学反应与能量转化第4节金属的腐蚀与防护课件鲁科版选择性必修1.pptx
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1、第第4 4节金属的腐蚀与防护节金属的腐蚀与防护第第1 1章章2021内容索引课前篇课前篇 素养初探素养初探课堂篇课堂篇 素养提升素养提升素养目标1.了解电化学腐蚀的本质,探究金属腐蚀的实质,从而形成宏观辨识与微观探析的学科核心素养。2.能利用电化学原理解释金属腐蚀的现象并能设计防腐保护措施,体验科学探究与创新意识的学科核心素养。课前篇课前篇 素养初探素养初探知识铺垫铁制品是如何锈蚀的?提示铁制品锈蚀的过程,实际上是铁与空气中的氧气、水蒸气等发生化学反应的过程。必备知识一、金属电化学腐蚀的原理1.金属腐蚀(1)金属腐蚀的定义及本质。定义:金属表面因与周围的物质发生氧化还原反应而遭到破坏的现象。本
2、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)金属腐蚀的分类。2.金属腐蚀的电化学原理(1)实质。不纯的金属或合金与电解质溶液接触时发生原电池反应,较活泼的金属失去电子被氧化的过程。(2)分类。金属的电化学腐蚀分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀。二、金属腐蚀的防护1.原理阻止金属发生氧化反应。2.方法(1)改变金属内部结构,如制成合金等。(2)加防护层,如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀等。(3)电化学防护,分为牺牲阳极保护法和外加电流阴极保护法。3.金属的防护措施图示 三、电化学腐蚀原理的应用1.铁腐蚀能消耗空气中的氧气,利用这一原理可快速测定空气中氧气的含量。2.铁腐蚀
3、的反应消耗氧气和水,以铁粉为主要成分制成双吸剂放入食品包装袋,可以延长食物的保质期。3.铁腐蚀的过程放热,利用这一特点可以制成一次性保暖贴。4.根据金属电化学腐蚀的原理,利用微电解技术处理工业废水。5.金属电化学腐蚀原理在航空航天、精密仪器和生物医学等领域也具有广阔的应用前景。正误判断判断下列说法是否正确,正确的打“”,错误的打“”。(1)钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀时,负极反应均是Fe-3e-=Fe3+。()(2)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-。()(3)发生吸氧腐蚀时正极放出O2,发生析氢腐蚀时正极放出H2。()(4)纯铁在稀硫酸中发
4、生析氢腐蚀。()(5)现实生活中电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍。()(6)金属作为原电池的负极或电解池的阴极时均被保护。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)课堂篇课堂篇 素养提升素养提升探究一探究一金属的腐蚀金属的腐蚀问题探究据估计,每年全世界被腐蚀损耗的钢铁材料约占全年钢铁产量的十分之一。那么,金属的腐蚀都有哪些类型?不同类型的金属腐蚀有何区别?提示金属的腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀;化学腐蚀过程中没有电流产生,电化学腐蚀过程中有电流产生。深化拓展1.化学腐蚀与电化学腐蚀的比较 类型 化学腐蚀电化学腐蚀条件金属与非金属等直接接触不纯的金属或合金与电解质溶液接触形成原电池电流 无电流产生
5、有电流产生结果 金属被氧化较活泼金属被氧化实质 M-ne-=Mn+关系化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生;电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍,危害更大2.钢铁的吸氧腐蚀与析氢腐蚀的比较 区别与联系吸氧腐蚀析氢腐蚀腐蚀的实质金属作为原电池负极,失电子被氧化负极电极反应Fe-2e-=Fe2+条件水膜呈很弱的酸性、中性或碱性 水膜酸性较强正极电极反应O2+2H2O+4e-=4OH-2H+2e-=H2总反应2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2Fe+2H+=Fe2+H2其他反应Fe2+2OH-=Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3Fe(OH)3失去部分水转化为铁锈【微点拨】在通常情
6、况下,潮湿的空气中水膜酸性较弱,金属在潮湿的空气中主要发生的是吸氧腐蚀。素能应用典例1如图所示,将紧紧缠绕不同金属的铁钉放入培养皿中,再加入含有适量酚酞的NaCl溶液,一段时间后观察发生的变化。下列叙述正确的是()A.a中铁钉附近溶液呈现红色B.b中铁钉上发生还原反应C.a中铜丝上发生氧化反应D.b中铝条附近有气泡产生答案B 解析依据原电池原理分析可知:电极名称a中b中负极铁:Fe-2e-=Fe2+(氧化反应)铝:Al-3e-=Al3+(氧化反应)正极铜:O2+2H2O+4e-=4OH-(还原反应)铜丝附近溶液变红色铁:O2+2H2O+4e-=4OH-(还原反应)铁钉附近溶液变红色a中铁钉附近
7、不变红色,铜丝上发生还原反应;b中铁钉上发生还原反应,铝条附近没有气泡产生。变式训练1右图装置中,U形管内为红墨水,a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液(呈酸性),各加入生铁块,放置一段时间。下列有关描述错误的是()A.生铁块中的碳是原电池的正极B.红墨水水柱两边的液面变为左低右高C.两试管中相同的电极反应是Fe-2e-=Fe2+D.a试管中发生了吸氧腐蚀,b试管中发生了析氢腐蚀答案B解析a为中性环境,发生吸氧腐蚀,氧气被消耗,试管中气体压强减小;b中溶液呈酸性,发生析氢腐蚀,有氢气放出,试管中气体压强增大,所以红墨水水柱两边的液面变化为左高右低,故B项错。探究二探究二金属腐蚀的快慢与金属腐
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