化学选择性必修1第4节 金属的腐蚀与防护学案及答案

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第4节 金属的腐蚀与防护课标解读课标要求素养要求1.了解金属发生电化学腐蚀的本质,知道金属腐蚀的危害。2.了解防止金属腐蚀的措施。3.通过讨论日常生活中金属腐蚀的现象,能选择并设计防腐措施。1.证据推理与模型认知:能识别吸氧腐蚀和析氢腐蚀的理论模型,能将相关的化学事实和理论模型进行关联和合理匹配。2.科学态度与社会责任:能运用所学知识分析和探讨电化学腐蚀过程对社会可持续发展带来的影响。能列举电化学腐蚀和防护的研究对人类文明的伟大贡献。自主学习·必备知识知识点一  金属电化学腐蚀的原理1.金属腐蚀的定义和分类①     氧化还原        ②     氧化        ③     吸氧       ④     析氧    2.钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀类别吸氧腐蚀析氢腐蚀电解质溶液⑤     酸性不强    ⑥      酸度较高    正极反应⑦ ⑧  负极反应⑨  生成铁锈的反应⑩  想一想  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答案：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。判一判1.金属腐蚀的过程一定是化学变化过程(   √   )2.钢铁在食盐溶液中被腐蚀的过程是吸氧腐蚀(   √   )知识点二  金属腐蚀的防护1.加保护层（1）涂油漆等,将金属与外界环境隔离开。（2）电镀：一般电镀上一层比被保护金属更活泼的金属。（3）使金属表面钝化：将被保护金属与外加电源的①      正     极相连使其成为②      阳     极,并使电压维持在可使该金属钝化的范围之内。2.电化学防护（1）牺牲阳极保护法利用③     原电池     原理,在被保护的金属上连接更活泼的金属,使被保护金属成为④ 正 极。（2）阴极电保护法(外加电流阴极保护法)利用⑤      电解池     原理,使被保护的金属连接电源的负极成为⑥      阴     极。想一想1 三峡水电站是目前世界上规模最大的水电站和清洁能源基地。大坝中的钢闸门因为长时间浸泡在水中,必须进行金属腐蚀的防护,一般采用图甲、图乙所示的两种方法。（1）你能给出防护方法的具体名称吗？（2）在两种方法中闸门分别作什么电极？答案：（1）甲为牺牲阳极保护法,乙为阴极电保护法。（2）甲中闸门作原电池的正极,乙中闸门作电解池的阴极。3.电化学腐蚀原理的应用（1）铁腐蚀原理的应用 .消耗空气中的氧气——测定⑦     空气中氧气     的含量。 .消耗空气中的氧气和水——食品包装袋中以⑧     铁粉     为主要成分的双吸剂,延长食物的保质期。 .腐蚀过程放热——制成⑨      一次性保暖贴       。（2）保暖贴原理：铁与氧气的反应是⑩     放热     反应,当空气中的氧气进入后,活性炭成为正极材料,食盐溶入水成为离子导体,氧气与铁粉通过无数个微小的原电池快速反应放出热量。（3）微电解技术处理工业废水想一想2  速热火锅加热包主要成分是焙烧硅藻土、铁粉、铝粉、焦炭粉、活性炭、盐、生石灰、碳酸钠等,和一次性保暖贴的主要成分相比多了生石灰,请问生石灰发热原理与一次性保暖贴的原理有什么不同？答案：生石灰发热原理是生石灰和水反应放出热量,一次性保暖贴的原理是金属作原电池的负极被腐蚀放热。互动探究·关键能力探究点 金属的腐蚀与防护知识深化1.化学腐蚀和电化学腐蚀金属腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀定义金属与其表面接触的物质(如 等)直接反应而引起的腐蚀不纯的金属在潮湿的空气或电解质溶液中形成原电池,发生氧化还原反应现象金属被腐蚀较活泼金属被腐蚀区别无电流产生有微弱电流产生实质与联系①实质：都是金属原子失去电子被氧化而损耗;②化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生,但电化学腐蚀更普遍2.金属腐蚀的快慢比较（1）在同一种电解质溶液中,金属腐蚀的快慢顺序是电解池的阳极＞原电池的负极＞化学腐蚀＞原电池的正极＞电解池的阴极。（2）在浓度相同的不同溶液中,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）对同一种电解质溶液来说,电解质溶液浓度越大,金属的腐蚀越快。3.金属腐蚀的防护（1）金属腐蚀的防护措施（2）金属腐蚀的电化学防护电化学防护牺牲阳极保护法外加电流阴极保护法原理原电池原理电解原理措施被保护的金属作正极(阴极),以一种活动性较强的金属作负极(阳极)被保护的金属作阴极,连上直流电源应用如锅炉内壁、船舶外壳、铁塔、铁管道装上若干锌块,可保护钢铁设备等如钢闸门、输送酸性溶液的铁管道等示意图题组过关1.(2019江苏单科,10,2分)将铁粉和活性炭的混合物用 溶液湿润后,置于如图所示装置中,进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是(     )A.铁被氧化的电极反应式为B.铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能C.活性炭的存在会加速铁的腐蚀D.以水代替 溶液,铁不能发生吸氧腐蚀答案： 解析：A项,铁和活性炭构成原电池,铁作负极,失去电子生成 电极反应式为 错误;B项,电化学腐蚀的过程中,化学能转化为电能、热能等,错误;C项, 和活性炭构成原电池后,反应速率变快,正确;D项,以水代替 溶液,铁仍然能发生吸氧腐蚀,只是吸氧腐蚀的速率会减慢,错误。解题思路  本题可以从以下思路解答：2.《我在故宫修文物》这部纪录片里关于古代青铜器的修复引起了某研学小组的兴趣。“修旧如旧”是文物保护的主旨。（1）查阅中学教材得知铜锈为 ,俗称铜绿,可溶于酸。参与形成铜绿的物质有 和  。请写出铜在潮湿的空气中发生电化学腐蚀生成 的负极反应式：  。（2）继续搜索中国知网,了解到铜锈的成分非常复杂,主要成分有 和 。考古学家将铜锈分为无害锈和有害锈,结构如图所示: 和 分别属于无害锈和有害锈,请解释原因。答案：（1）   ; （2）结合题图可知, 为致密结构,可以阻止潮湿空气进入内部,进一步腐蚀铜,属于无害锈。 为疏松结构,潮湿空气可以进入空隙内将内部的铜进一步腐蚀,属于有害锈。解析：（1）铜锈是 与空气中 及 反应形成的。发生电化学腐蚀时, 为负极,被氧化,电极反应式为 。评价检测·素养提升课堂检测1.下列金属防腐的措施中,使用外加电流阴极保护法的是(     )A.水中的钢闸门连接电源的负极B.金属护栏表面涂漆C.汽车底盘喷涂高分子膜D.地下钢管连接镁块答案：解析：水中的钢闸门连接电源的负极之后,作电解池的阴极,被保护起来,所以采用的是外加电流阴极保护法;金属护栏表面涂漆、汽车底盘喷涂高分子膜均使用的是覆盖保护层法的保护措施;地下钢管连接镁块,镁作负极,被腐蚀,从而起到保护钢管的作用,所以使用的是牺牲阳极的阴极保护法。2.(2021广东潮州高二月考)如图各容器中盛有海水,铁在其中被腐蚀的快慢顺序是(     )A. B.C. D.答案：  解析：①中 放置在海水中,形成了无数微小的原电池,发生电化学腐蚀;②③均构成了原电池,②中 的金属活动性强于 作负极被腐蚀;③中 的金属活动性强于 作负极被腐蚀, 被保护;④⑤形成电解池,④中 作阳极被腐蚀,而⑤中 作阴极,被保护。因此 被腐蚀的快慢顺序为 。3.(★)(2021陕西榆林高二检测)下列事实与电化学腐蚀无关的是(     )A.光亮的自行车钢圈不易生锈B.黄铜( 合金)制的铜锣不易生锈C.铜、铝电线一般不连接起来作导线D.生铁比熟铁（几乎是纯铁）容易生锈答案：  解析： 、 、D项均能形成原电池,与电化学腐蚀有关。4.(2021福建福州高二联考)研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法错误的是(     )A. 为石墨,铁片腐蚀加快B. 为石墨,石墨上电极反应为C. 为锌块,铁片不易被腐蚀D. 为锌块,铁片上电极反应为答案：  解析：由于活动性: 石墨,所以铁、石墨及海水构成原电池, 为负极,铁片腐蚀加快,A正确。d为石墨,由于海水呈弱碱性,所以发生的是吸氧腐蚀,石墨上氧气得到电子,发生还原反应,电极反应为 正确。若d为锌块,则由于金属活动性: 为原电池的负极, 为正极,首先被腐蚀的是 ,铁得到保护,铁片不易被腐蚀,C正确。d为锌块,由于海水呈弱碱性,发生的是吸氧腐蚀,铁片上电极反应为 错误。素养视角1.如图所示,烧杯中的试管内有一枚铁钉,放置数天后观察现象。（1）铁钉在逐渐生锈,则铁钉的腐蚀属于  （填“化学”或“电化学”)腐蚀。（2）若试管内液面上升,则原溶液呈  性,发生  （填“析氢”或“吸氧”）腐蚀,负极电极反应为  ,正极电极反应为  。（3）若试管内液面下降,则原溶液呈  性,发生  （填“析氢”或“吸氧”）腐蚀。负极电极反应为  ,正极电极反应为  。 答案：（1）电化学 （2）弱酸或中或碱; 吸氧 ;   ; （3）较强的酸; 析氢;   ; 解析：根据原电池的构成条件可知,铁钉的腐蚀属于电化学腐蚀。若试管内液面上升,说明试管内压强减小,试管内气体被吸收,是铁钉发生吸氧腐蚀的结果;若试管内液面下降,说明试管内气体压强变大,试管内产生了新气体,是铁钉发生析氢腐蚀的结果。