高中化学选择性必修一 4.3.1 金属的腐蚀 （学案）

4.3.1  金属的腐蚀（学案）

1．认识金属腐蚀的危害，并能解释金属发生电化学腐蚀的原因。

2．能正确书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式和总反应式。

1．析氢腐蚀和吸氧腐蚀。

金属的腐蚀包括：_______________、________________

知识点一、金属的腐蚀

1.金属的腐蚀

(1)铁与氯气反应的化学方程式是2Fe＋3Cl22FeCl3；纯锌片与盐酸反应的离子方程式是Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑；上述两反应过程________(填“是”或“不是”)原电池反应。

(2)铁制品在潮湿的环境中比在干燥的环境中易生锈，其原因是________________________________。

2.金属腐蚀

(1)概念：金属与周围的________________发生________________反应而引起损耗的现象。

(2)根据与金属接触的________________不同，金属腐蚀可分为两类：

①化学腐蚀：金属与接触到的________________气体(如O2、Cl2、SO2等)或________________液体(如石油)等直接发生化学反应而引起的腐蚀。腐蚀的速率随温度升高而加快。

②电化学腐蚀：________的金属跟________溶液接触时，会发生________反应，比较________的金属失去电子而被氧化。

(3)用铝制饭盒盛放醋酸，一段时间后，饭盒被腐蚀，这种腐蚀属于________________，反应的化学方程式为________________________；若用铝制饭盒盛放食盐(含水时)，一段时间后，饭盒被腐蚀，这种腐蚀属于电化学腐蚀，反应原理是(写电极反应式和总反应式)：负极：________________，正极：________________，总反应：________________________。

3.钢铁的电化学腐蚀

根据钢铁表面水溶液薄膜的酸碱性不同，钢铁的电化学腐蚀分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀，如下图所示：

(1)钢铁的析氢腐蚀：当钢铁表面的电解质溶液________较强时，腐蚀过程中有H2放出。Fe是负极，C是正极。发生的电极反应式及总反应式为

负极：________________________；

正极：________________________；

总反应：________________________。

(2)钢铁的吸氧腐蚀：当钢铁表面的电解质溶液呈________或呈________并溶有一定量的O2时，将会发生吸氧腐蚀。发生的电极反应式及总反应式为

负极：________________________________________；

正极：________________________________；

总反应：________________________________。

铁锈(Fe2O3·xH2O)的形成：2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O。

【练习】1．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与接触到的电解质溶液进行化学反应而损耗的过程 

B．电化学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．金属的电化学腐蚀和化学腐蚀本质相同，但电化学腐蚀伴有电流产生 

D．钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，负极吸收氧气，产物最终转化为铁锈

【练习】2．铁是用途最广的金属材料之一．为探究铁的化学性质，某同学将盛有生铁屑的试管塞上蓬松的棉花，然后倒置在水中（如图所示）．数天后，他观察到的现象是（　　）

A．铁屑不生锈，试管内液面上升 

B．铁屑不生锈，试管内液面高度不变 

C．铁屑生锈，试管内液面上升 

D．铁屑生锈，试管内液面高度不变

【练习】3．如图所示是探究铁发生腐蚀的装置图。发现开始时U形管左端红墨水水柱下降，一段时间后U形管左端红墨水水柱又上升。下列说法不正确的是（　　）

A．两种腐蚀负极的电极反应式均为Fe﹣2e﹣═Fe2+ 

B．开始时发生的是析氢腐蚀 

C．一段时间后发生的是吸氧腐蚀 

D．析氢腐蚀的总反应式为2Fe+O2+2H2O═2Fe（OH）2

【练习】4．如图所示实验装置，下列说法不正确的是（　　）

A．装置为铁的吸氧腐蚀实验 

B．一段时间后，向插入石墨棒的玻璃筒内滴入石蕊试液，可观察到石墨附近的溶液变红 

C．一段时间后，向插入铁钉的玻璃筒内滴入NaOH溶液，即可观察到铁钉附近的溶液有沉淀出现 

D．若将装置中饱和食盐水换成稀硫酸，装置为析氢腐蚀

【练习】5．如图所示是探究铁发生腐蚀的装置图，下列说法正确的是（　　）

A．若B处液面上升，A溶液可能是酸性溶液 

B．若A为NaCl溶液，B、C液面始终保持不变 

C．可能产生Fe2O3•nH2O 

D．腐蚀的总反应式一定是：2Fe+O2+2H2O═2Fe（OH）2

【练习】6．如图，向还原铁粉中加入少量的炭粉，混合均匀后，撒入内壁用NaCl溶液润湿过的具支试管中，塞紧橡皮塞．几分钟后，打开止水夹，观察到导管中水柱上升．对此过程所作的分析正确的是（　　）

A．碳粉在电化学腐蚀过程中作负极 

B．炭粉被氧化 

C．发生了吸氧腐蚀 

D．发生了析氢腐蚀

1．如图，向还原铁粉中加入少量的炭粉，混合均匀后，撒入内壁用NaCl溶液润湿过的具支试管中，塞紧橡皮塞．几分钟后，打开止水夹，观察到导管中水柱上升．对此过程所作的分析正确的是（　　）

A．铁粉在电化学腐蚀过程中作正极 

B．炭粉被氧化 

C．发生了吸氧腐蚀 

D．发生了析氢腐蚀

2．如图是探究铁发生腐蚀的装置图。发现开始时U型管左端红墨水水柱下降，一段时间后U型管左端红墨水水柱又上升。下列说法不正确的是（　　）

A．开始时发生的是析氢腐蚀 

B．一段时间后发生的是吸氧腐蚀 

C．两种腐蚀负极的电极反应均为：Fe﹣2e﹣═Fe2+ 

D．析氢腐蚀的总反应为：2Fe+O2+2H2O═2Fe（OH）2

3．化学实验有助于理解化学知识，提升科学素养．

Ⅰ．某探究小组用以下右图装置做如下实验．

（1）实验1：同时加入试剂，反应开始阶段可观察到U形管中液面_b_（填编号，下同），

反应结束静置一段时间，最终U形管中液面___________________．

a．左高右低        b．左低右高     c．左右基本持平

（2）实验2：一段时间后观察到U形管中液面左低右高，b管溶液中出现红褐色浑浊物，请解释出现上述现象的原因：____________________________________________________．

Ⅱ．某研究小组为探究弱酸性条件下铁的电化学腐蚀类型，将混合均匀的新制铁粉和炭粉置于锥形瓶底部，塞上瓶塞（如图（1）所示）．从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液，同时测量容器中的压强变化．

（3）请填满表中空格，以完成实验设计：

（4）实验①测得容器中的压强随时间的变化如图（2）所示．该小组得出0～t1时压强增大的主要原因是：____________________________________．t2时，容器中压强明显变小的原因是____________________________________．请在图（3）中用箭头标出发生该腐蚀时A和B之间的电子移动方向．

4．生产生活中广泛涉及氧化还原反应．

（1）工业上冶炼下列物质通常不采用电解法的是__________________．

a．Na　　　　 　　　　b．Mg　　　　 　　　　c．Fe　　　　 　　d．Ag

（2）图1为电解精炼铜的示意图，电极a为粗铜，则a连接电源的__________________极，b极的电极反应式为__________________________________．

（3）某小组按图2所示的装置探究铁的腐蚀．

完成下列填空：

①图2为电化学腐蚀类型中的__________________________________．图3是图2所示装置的示意图，在图3的小括号内填写正极材料的化学式；在方括号内用箭头表示出电子流动的方向．

②写出正极的电极反应式_________________________________．

③按图2装置实验，约8分钟才看到的导管中液柱上升，下列措施可以更快更清晰地观察到液柱上升的是__________________．

a．用纯氧气代替具支试管内的空气

b．用食盐水浸泡过的铁钉再蘸取铁粉和炭粉的混合物

c．用毛细尖嘴管代替玻璃导管，并向试管的水中滴加少量红墨水．

5．如图所示，甲、乙两试管中各放一枚铁钉，用装有少量水的玻璃弯管连接，甲试管中是NaCl溶液，乙试管中是NH4Cl溶液（显酸性），数天后，观察到的现象是：玻璃弯管液面左____________右_____________（填高、低）请写出甲试管中正极反应式：___________________________．乙试管负极反应式

________________________________________________________．

【课前复习答案】化学腐蚀；电化学腐蚀。

【知识点填空答案】

不是；铁制品中含有杂质碳，在潮湿环境下的电解质溶液中构成原电池，加快了铁被氧化的反应速率；气体或液体物质；氧化还原；气体或液体物质；非电解质；加快；不纯；电解质；原电池；活泼；失去；化学腐蚀；2Al＋6CH3COOH===2(CH3COO)3Al＋3H2↑；电化学腐蚀；Al－3e－===Al3＋；O2＋2H2O＋4e－===4OH－；4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3；酸性；Fe－2e－===Fe2＋；2H＋＋2e－===H2↑；Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑；中性；弱酸性；2Fe－4e－===2Fe2＋；2H2O＋O2＋4e－===4OH－；2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2。

【练习答案】CCDBCC

【检测反馈答案】CD

3【答案】c；溶液中FeSO4吸收O2，b管内压强减小，生成了Fe（OH）3；发生析氢腐蚀，产生了气体；反应放热，温度升高；发生吸氧腐蚀消耗了氧气

4【答案】cd；正；Cu2++2e﹣＝Cu；吸氧腐蚀；2H2O+O2+4e﹣＝4OH﹣；abc

5【答案】高；；低；O2+2H2O+4e﹣═4OH﹣；Fe﹣2e﹣＝Fe2+