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高三化学

高三化学教案:金属的腐蚀与防腐

来源:学大教育题库资源网 日期:2013年03月23

    金属的腐蚀与防腐

    考点1 了解金属腐蚀的概念和分类

    金属的腐蚀:金属单质失去电子成为金属阳离子的过程

    化学腐蚀 电化腐蚀

    含义 直接与具有腐蚀性的化学物质接触发生氧化还原反应而消耗的过程。 与 接触发生原电池反应而消耗的过程。

    发生的条件 金属 纯金属或合金 不纯金属或合金

    氧化剂 非电解质为主(如O2、Cl2、C2H5OH) 电解质溶液中的溶质

    电子得失 金属直接将电子转移给有氧化性的物质 活泼金属将电子间接转移给氧化性较强的物质

    电流现象 无电流产生 有微电流产生

    腐蚀现象 金属单质 较活泼的金属

    相互关系 化学腐蚀与电化腐蚀往往同时存在,以电化腐蚀为主

    特别提醒:化学腐蚀和电化腐蚀的本质区别是有无电流,即是否能形成原电池

    [例1] (2009广东省珠海一中等三校第二次联考)下列有关金属腐蚀的说法正确的是

    A.金属腐蚀指不纯金属接触到的电解质溶液进行化学反应而损耗的过程

    B.电化腐蚀指在外加电流的作用下不纯金属发生化学反应而损耗的过程

    C.钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀,负极吸收氧气最终转化为铁锈

    D.金属的电化腐蚀和化学腐蚀本质相同,但电化腐蚀伴有电流产生

    [解析] A项中不是金属腐蚀的条件,而是电化腐蚀的条件,B项中在外加电流的作用下不是发生原电池腐蚀,即不是电化腐蚀,C项中钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀,但负极是金属单质失去电子成为金属阳离子(氧化反应),D项中金属的电化腐蚀和化学腐蚀本质相同,其主要区别是电化腐蚀伴有电流产生。

    【答案】D。

    [规律总结]判断金属的腐蚀是化学腐蚀还是电化腐蚀:(1)首先看金属:如金属是纯金属,也不与其它金属接触,则发生的腐蚀可能为 ;若金属不纯或与其它金属接触,则发生的腐蚀为 。(2)其次看接触的物质:如接触的物质是干燥的物质、非电解质、气体单质等,金属发生的腐蚀为化学腐蚀;如接触的物质是电解质溶液,则发生的腐蚀可能为电化腐蚀。

    考点2 掌握钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀的原理

    1.钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀的比较

    吸氧腐蚀 析氢腐蚀

    电解液的性质 中性或弱酸性 酸性较强

    负极反应式 Fe-2e-=Fe2+ Fe-2e-=Fe2+

    正极反应式

    相互关系 自然现象中吸氧腐蚀和析氢腐蚀通常是同时存在的,为吸氧腐蚀为主

    特别提醒:吸氧腐蚀有发生条件是金属不纯和覆盖的水膜成中性或很弱酸性

    2.金属腐蚀的一般规律

    (1)在同一电解质溶液中, 引起的腐蚀> 引起的腐蚀>化学腐蚀>有防腐措施的腐蚀。

    (2)在不同溶液中,金属在电解质溶液中的腐蚀>金属在非电解质溶液中的腐蚀;金属在强电解质溶液中的腐蚀>金属在弱电解质溶液中的腐蚀。

    (3)有保护措施的条件下,无防护条件的腐蚀>有一般防护条件下的腐蚀>牺牲阳极的阴极保护法条件下的腐蚀>外接电源的阴极保护法条件下的腐蚀。

    (4)对同一种电解质溶液来说,电解质溶液浓度越大,腐蚀越快。

    (5)由于金属表面一般不会遇到酸性较强的溶液,故吸氧腐蚀是金属腐蚀的主要形式,只有在金属活动性顺序表中排在氢以前的金属才可能发生析氢腐蚀,而位于氢之后的金属腐蚀时只能是吸氧腐蚀。

    [例2] (08重庆卷)如题图所示,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和NaCl的琼脂热溶液,冷却后形成琼胶(离子在琼胶内可以移动),下列叙述正确的是( )

    A.a中铁钉附近呈现红色

    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

    [解析] 本题主要考查钢铁腐蚀的基本原理a、b均能形成原电池,其中a中Fe作负极:Fe-2e-=Fe2+,发生氧化反应,Cu作正极发生还原反应,铜丝附近呈现红色;B中Al作负极:Al+3e- ===Al3+,发生氧化反应,而Fe作正极:发生还原反应。

    【答案】B。

    考点3了解金属的防护

    金属的防护目的:防止金属被氧化

    金属防护的依据:依据金属腐蚀发生的化学原理和腐蚀的类型来确定防护方法

    金属腐蚀的防护方法

    (1)改变金属 (如把钢中加Cr、Ni制成不锈钢)

    (2)在金属表面

    以钢铁的防护为例,根据保护层成分的不同,可分为如下几种:

    ①在钢铁表面涂矿物性油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等物质;

    ②用电镀、热镀、喷镀的方法,在钢铁表面镀上一层不易被腐蚀的金属;

    ③用化学方法使钢铁表面生成一层致密而稳定的氧化膜。(表面钝化)

    (3)电化学保护法

    ① 的阴极保护法(把被保护的设备与外接电源的负极相连)

    阴极:被保护金属,与电源负极相连

    电解装置

    阳极:惰性电极,与电源正极相连

    ② 的阴极保护法(被保护的设备与活泼的金属相连接)

    正极(阴极):被保护金属

    原电池装置

    负极(阳极):活泼金属(比被保护金属活泼)

    [例3] 下列事实不能用电化学理论解释的是 ( )

    A.轮船水线以下的船壳上镶嵌有一定量的锌块

    B.镀锌的铁制品比镀锡的铁制品耐用

    C.铝片不需要用特殊方法保存

    D.锌跟稀硫酸反应时,滴加少量硫酸铜溶液后,反应速率加快

    [解析]金属的腐蚀分三种情况,一是直接的化学腐蚀,即金属直接与其他物质反应而腐蚀;二是电化学腐蚀,即能形成原电池的化学腐蚀;三是电解时作阳极的金属的腐蚀。常见的为前二种情况。A项是牺牲锌块保护铁的防腐措施。B项中镀锌铁若镀层破损后,则锌为负极,铁为正极,保护了铁镀锡的铁镀层破损后,铁为负极铁被腐蚀,锡为正极被保护。D项中Zn与CuSO4溶液反应置换出Cu,形成Cu-Zn原电池,比直接的化学反应快。

    【答案】 C

    [方法技巧]:从形成原电池的基本条件去分析。

    参考答案

    考点1 了解金属腐蚀的概念和分类

    1. 金属或合金、不纯金属或合金、电解质溶液

    2. 化学腐蚀、电化腐蚀

    考点2 掌握钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀的原理

    1. O2+2H2O+4e-=4OH-;2H++2e-=H2↑

    2.电解原理、原电池原理

    考点3 了解金属的防护

    1.内部结构

    2.覆盖保护层

    3. 外加电流、牺牲阳极

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