人教版 (新课标)选修1 化学与生活第三章 探索生活材料第二节 金属的腐蚀和防护教学设计

第二节　金属的腐蚀和防护

目标与素养：1.能描述金属腐蚀的类型和化学原理。(重点)2.了解影响金属腐蚀快慢的因素。(难点)3.知道金属防护的常用方法。(重点)4.认识防止金属腐蚀的重要意义。

一、金属的腐蚀

1．定义

金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。

2．本质

金属原子失去电子变成阳离子的过程。

3．分类

(1)金属腐蚀

(2)化学腐蚀和电化学腐蚀的比较

4.吸氧腐蚀与析氢腐蚀比较(以Fe为例)

　微点拨：(1)金属的腐蚀以电化学腐蚀为主，电化学腐蚀中又以吸氧腐蚀为主。

(2)析氢、吸氧腐蚀的负极反应相同，其差异主要体现在正极反应上。

二、金属的防护

1．影响金属腐蚀的因素

(1)金属的性质

金属越活泼，越易被腐蚀。若金属中能导电的杂质不如该金属活泼，则容易形成原电池而使金属发生电化学腐蚀。

(2)介质的影响

在潮湿的空气中，接触腐蚀性气体或电解质溶液，都容易被腐蚀。

2．金属的防护方法

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe3＋。 (　　)

(2)因为二氧化碳普遍存在，所以钢铁的电化学腐蚀以析氢腐蚀为主。

  (　　)

(3)无论是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，总是金属被氧化。 (　　)

[答案]　(1)×　(2)×　(3)√

2．下列各种方法中：

①金属表面涂抹油漆　②改变金属内部结构　③保持金属表面清洁干燥　④在金属表面进行电镀　⑤使金属表面形成致密的氧化物薄膜

能对金属起到防护或减缓腐蚀作用的是(　　)

A．①②③④　　　　　 B．①③④⑤

C．①②④⑤   D．全部

D　[金属腐蚀的防护方法有加保护层，如①④⑤，改变内部结构，加入某种金属制成合金，如②。由于化学腐蚀比电化学腐蚀慢，保持表面清洁干燥可防止电化学腐蚀的发生，如③。]

3．钢铁生锈过程发生如下反应：

①2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2；

②4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3；

③2Fe(OH)3===Fe2O3·nH2O＋(3－n)H2O。

下列说法正确的是    (　　)

A．反应①、②中电子转移数目相等

B．反应①中氧化剂是氧气和水

C．与铜质水龙头连接处的钢质水管不易发生腐蚀

D．钢铁在潮湿的空气中不能发生电化学腐蚀

A　[①②反应中消耗O2的量相等，两个反应也仅有O2作为氧化剂，故转移电子数是相等的，A项正确；①中H2O的H、O两元素的化合价没有变，故不作氧化剂，B项错误；铜和钢中的铁构成原电池，腐蚀速率加快，C项错误；钢铁是铁和碳的混合物，在潮湿的空气中易发生吸氧腐蚀，属于电化学腐蚀，故D项错误。]

1．影响金属腐蚀速率的因素

(1)金属的本性：金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀，如果金属中能导电的杂质不如该金属活泼，则容易形成原电池而使金属发生电化学腐蚀。

(2)介质：与金属所接触的电解质强弱有关，活泼金属在电解质溶液中的腐蚀快于在非电解质溶液中的腐蚀，在强电解质溶液中的腐蚀快于在弱电解质溶液中的腐蚀。

(3)温度：温度越高，腐蚀速率越快。

2．金属腐蚀快慢的判断方法

(1)电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀。

(2)对同一种金属来说，腐蚀的快慢：

强电解质溶液>弱电解质溶液>非电解质溶液。

(3)活泼性不同的两金属，活泼性差别越大，腐蚀越快。

(4)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀速率越快。

1．如图，一块铁片插入煮沸过的蒸馏水中，铁片上有三点。

(1)A、B、C三点中腐蚀最快的是________。

(2)若向蒸馏水中加入少量食盐，B处的腐蚀速率将________(填“加快”“不变”或“减慢”)。

(3)若将蒸馏水换成：①0.1 mol·L－1 H2SO4溶液；②1 mol·L－1 H2SO4溶液；③18.4 mol·L－1 H2SO4溶液，则A处腐蚀由快到慢的顺序是____________。

[解析]　(1)根据题意可知：A在煮沸的蒸馏水内部，因缺少氧气，几乎不腐蚀。B在水面处，发生了电化学腐蚀。C在水面以上，与氧气发生化学腐蚀，根据同一种物质，发生电化学腐蚀与化学腐蚀的对比可知B处的腐蚀比C处的快。

(2)蒸馏水中加入少量食盐(强电解质)，增强了原电池中电解质溶液的导电能力，B点腐蚀速率远大于以前。

(3)①②硫酸为稀硫酸，但是①中硫酸的浓度小于②中硫酸的浓度，铁片在②中的腐蚀速率比①中的快，③中18.4 mol·L－1的硫酸(98%)是浓硫酸，铁很快发生了钝化，几乎不腐蚀。

[答案]　(1)B　(2)加快　(3)②>①>③

判断金属腐蚀类型和金属腐蚀的程度，注意以下几点：

(1)金属纯度。金属越纯越不易形成原电池，越抗腐蚀。

(2)杂质的活泼性。杂质比主体金属活泼，主体金属被保护，否则，会加快主体金属腐蚀。

(3)镀层的活泼性。镀层被破坏时镀层金属比主体金属稳定，则主体金属腐蚀速率加快。

(4)水膜(电解质溶液)的成分。含电解质越多(浓度越大)，金属腐蚀越严重。

2．现有：①汽车；②机器上的齿轮；③门把手；④锯条；⑤铁制洗脸盆等常见铁制品。为了防止它们生锈，通常适合采用下面哪一种方法？(填序号)

(1)在表面喷漆________；

(2)在表面涂油________；

(3)在表面镀一层其他金属________；

(4)在表面烧制搪瓷________；

(5)使其表面形成致密的氧化物保护膜________。

[解析]　防止金属被腐蚀主要采用：(1)表面上加保护层，如烤漆、涂机油或凡士林、电镀、烤蓝等；(2)电化学方法，牺牲阳极的阴极保护法、外加电源的阴极保护法；(3)改变金属的内部结构等。

[答案]　(1)①　(2)②　(3)③　(4)⑤　(5)④

1．金属腐蚀的本质是金属(　　)

A．被氧化　　　　　　　　 B．被还原

C．和氧气发生化合反应    D．置换出氢气

A　[金属腐蚀的本质是金属发生氧化反应。]

2．古老的铁桥，经常每隔一段时间，就要涂一遍油漆，但仍看到有锈迹。下列说法中合理的是(　　)

A．油漆只起美观作用，而与腐蚀无关

B．铁桥生锈主要是铁和空气中的氧气发生了化学腐蚀

C．铁桥生锈主要是铁与空气中的O2、H2O等发生电化学腐蚀

D．铁桥腐蚀与外界环境无关，只由金属内部结构决定

C　[铁桥腐蚀主要是Fe与空气中的O2、H2O等发生了电化学腐蚀中的吸氧腐蚀的结果，而油漆起到了隔绝O2、H2O的作用。]

3．如图所示各试管中的铁钉最易锈蚀的是(　　)

C　[含有少量铜的铁钉放在自来水中，会与水中溶解的少量电解质构成原电池，铁钉作为负极，最易腐蚀。]

4．下列材料保护的措施中不正确的是(　　)

A．将搪瓷快餐杯脱瓷的部位用醇酸油漆涂严实，防止杯被腐蚀

B．将自行车的铁链条涂上植物油，防止链条被腐蚀

C．将埋在地下的铁水管缠上废铜丝，防止水管被腐蚀

D．将待埋在地下的木头桩先用火将表面烧焦，防止木材被腐蚀

C　[铁和铜在电解质溶液里构成铁为负极、铜为正极的原电池，加快铁的腐蚀。木材烧焦的部分主要是木炭，木炭的化学性质比较稳定，不易腐烂。]

5．如图所示，水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：

(1)铁钉在逐渐生锈，则铁钉的腐蚀属于__________腐蚀。

(2)若试管内液面上升，则原溶液呈________性，发生________腐蚀，电极反应：负极_______________________________；

正极________________________________________________。

(3)若试管内液面下降，则原溶液呈________性，发生________腐蚀，电极反应：负极_________________________；正极_______________________。

[解析]　根据原电池的构成条件，两种不同的材料在有电解质溶液时，若形成闭合回路，即可构成原电池。铁钉实际上是钢制成的，在这种情况下具备形成原电池的条件，此时发生的腐蚀属于电化学腐蚀。根据金属腐蚀的条件、原理及结果可知：试管内液面上升，说明试管内压强减小，气体被吸收所致，是铁钉吸氧腐蚀的结果，据此写出电极反应；试管内液面下降，说明试管内气体压强变大，试管内产生了新气体所致，是铁钉析氢腐蚀的结果，据此写出电极反应。

[答案]　(1)电化学

(2)弱酸性或中　吸氧　2Fe－4e－===2Fe2＋　O2＋4e－＋2H2O===4OH－

(3)较强的酸　析氢　Fe－2e－===Fe2＋　2H＋＋2e－===H2↑