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化学人教版 (2019)第三节 金属的腐蚀与防护精品导学案及答案
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这是一份化学人教版 (2019)第三节 金属的腐蚀与防护精品导学案及答案，共2页。学案主要包含了金属的腐蚀，金属的防护等内容，欢迎下载使用。
（一）定义：金属或合金与周围的气体或液体发生氧化还原反应而引起损耗的现象
（二）特征：金属被腐蚀后，在外形，色泽以及机械性能方面会发生变化
（三）本质：金属失电子变成阳离子发生氧化反应。M-ne-=Mn+
（四）类型：化学腐蚀和电化学腐蚀
1、化学腐蚀
（1）定义：金属与其表面接触的一些物质（如O2、Cl2、SO2等）直接反应而引起的腐蚀
（2）本质：金属失电子被氧化。
（3）举例：铁与氯气直接反应而腐蚀；输油、输气的钢管被原油、天然气中的含硫化合物腐蚀
（4）特点：无电流产生，化学腐蚀的速度随温度升高而加快。例如：钢材在高温下容易被氧化，表面生成由FeO、Fe2O3、Fe3O4组成的一层氧化物。
2、电化学腐蚀
（1）定义：不纯的金属与电解质溶液接触时会发生原电池反应，比较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。
（2）本质：较活泼的金属失去电子被氧化
（3）举例：钢铁制品在潮湿空气中的锈蚀就是电化学腐蚀
（4）特点：有微弱的电流产生
注：化学腐蚀与电化学腐蚀的联系：化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍，危害更大，腐蚀速
率更快
3、钢铁的电化学腐蚀
（1）原电池的组成：负极：铁 正极：碳 电解质：潮湿空气
（2）种类：根据钢铁表面水膜的酸性强弱分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀
①析氢腐蚀：在酸性环境中，由于在腐蚀过程中不断有H2放出，所以叫做析氢腐蚀。
水膜酸性较强： 负极：Fe—2e-=Fe2+ 正极：2H++2e-=H2↑
总反应：Fe+2H+=Fe2++H2↑
②吸氧腐蚀：钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性，但溶有一定量的氧气，此时就会发生吸氧腐蚀
水膜中溶有O2，呈弱酸性、中性或碱性： 负极：Fe—2e-=Fe2+ 正极：O2+4e-+2H2O=4OH-
总反应：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 2Fe(OH)3 =Fe2O3·xH2O（铁锈）+(3-x)H2O
注：I、只有位于金属活动性顺序中氢前的金属才可能发生析氢腐蚀，氢后的金属不能发生
II、氢前和氢后的金属都可发生吸氧腐蚀
III、吸氧腐蚀是金属腐蚀的主要形式，主要原因有两个，第一：水膜一般不显强酸性；第二：多数金属都可发生
二、金属的防护
（一）改变金属材料的组成
1、方法：在金属中添加其他金属或非金属可以制成性能优异的合金。
2、举例：把铬、镍等加入普通钢中制成不锈钢产品；钛合金不仅具有优异的抗腐蚀性，还具有良好的生物相容性
（二）在金属表面覆盖保护层
1、方法：在金属表面覆盖致密的保护层，将金属制品与周围物质隔开是一种普遍采用的防护方法。
2、举例：
（1）非金属保护层：在钢铁制品的表面喷涂油漆、矿物性油脂或覆盖搪瓷、塑料等；
（2）金属保护层：用电镀等方法在钢铁表面镀上一层锌、锡、铬、镍等金属；
（3）发蓝处理：用化学方法在钢铁部件表面进行发蓝处理(生成一层致密的四氧化三铁薄膜)；
（4）钝化处理：利用阳极氧化处理铝制品的表面，使之形成致密的氧化膜而钝化；等等。另外，采用离子注入、表面渗镀等方式在金属表面也可以形成稳定的钝化膜。
（三）电化学保护法
1、牺牲阳极法——原电池原理
（1）原理：正极：被保护金属 负极：活泼金属
（2）具体方法：牺牲阳极法通常是在被保护的钢铁设备上(如锅炉的内壁、船舶的外壳等)安装若干镁合金或锌块。镁、锌比铁活泼，它们就成为原电池的负极，不断遭受腐蚀(需要定期检查、更换),而作为正极的钢铁设备就被保护起来
注：Fe2+的检验：Fe2++K3[Fe(CN)6]→KFe[Fe(CN)6]↓
黄色 特征蓝色
2、外加电流法——电解池原理
（1）原理：阴极：被保护金属
（2）具体方法：外加电流法是把被保护的钢铁设备作为阴极，用惰性电极作为辅助阳极，两者均放在电解质溶液(如海水)里，外接直流电源。通电后，调整外加电压，强制电子流向被保护的钢铁设备，使钢铁表面腐蚀电流降至零或接近零。在这个系统中，钢铁设备被迫成为阴极而受到保护。
（四）其他方法
1、根据不同的设计条件选用不同的金属或非金属材料；
2、控制和改善环境介质因素(如选用缓蚀剂)等。
3、金属防护包括生产设计、选材、防腐措施、施工、监测、管理和维护等环节，需要进行综合评价和决策。
补充：金属腐蚀快慢的规律
1、构成原电池两极的活动性不同的两种金属，活动性差别越大，腐蚀越快；
2、对于同一金属而言，纯度越高，腐蚀速率越慢
3、对于同一种电解质来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀速率越快
4、同一种金属在相同浓度不同介质中，腐蚀由快到慢的顺序为：强电解质溶液>弱电解质溶液>非电解质溶液
5、在同一电解质中：电解池原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀
6、有无保护措施的腐蚀快慢顺序：无保护措施的金属腐蚀>有一定保护措施的金属腐蚀>牺牲阳极法引起的腐蚀>有外加电流法引起的金属腐蚀
（一）定义：金属或合金与周围的气体或液体发生氧化还原反应而引起损耗的现象
（二）特征：金属被腐蚀后，在外形，色泽以及机械性能方面会发生变化
（三）本质：金属失电子变成阳离子发生氧化反应。M-ne-=Mn+
（四）类型：化学腐蚀和电化学腐蚀
1、化学腐蚀
（1）定义：金属与其表面接触的一些物质（如O2、Cl2、SO2等）直接反应而引起的腐蚀
（2）本质：金属失电子被氧化。
（3）举例：铁与氯气直接反应而腐蚀；输油、输气的钢管被原油、天然气中的含硫化合物腐蚀
（4）特点：无电流产生，化学腐蚀的速度随温度升高而加快。例如：钢材在高温下容易被氧化，表面生成由FeO、Fe2O3、Fe3O4组成的一层氧化物。
2、电化学腐蚀
（1）定义：不纯的金属与电解质溶液接触时会发生原电池反应，比较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。
（2）本质：较活泼的金属失去电子被氧化
（3）举例：钢铁制品在潮湿空气中的锈蚀就是电化学腐蚀
（4）特点：有微弱的电流产生
注：化学腐蚀与电化学腐蚀的联系：化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍，危害更大，腐蚀速
率更快
3、钢铁的电化学腐蚀
（1）原电池的组成：负极：铁 正极：碳 电解质：潮湿空气
（2）种类：根据钢铁表面水膜的酸性强弱分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀
①析氢腐蚀：在酸性环境中，由于在腐蚀过程中不断有H2放出，所以叫做析氢腐蚀。
水膜酸性较强： 负极：Fe—2e-=Fe2+ 正极：2H++2e-=H2↑
总反应：Fe+2H+=Fe2++H2↑
②吸氧腐蚀：钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性，但溶有一定量的氧气，此时就会发生吸氧腐蚀
水膜中溶有O2，呈弱酸性、中性或碱性： 负极：Fe—2e-=Fe2+ 正极：O2+4e-+2H2O=4OH-
总反应：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 2Fe(OH)3 =Fe2O3·xH2O（铁锈）+(3-x)H2O
注：I、只有位于金属活动性顺序中氢前的金属才可能发生析氢腐蚀，氢后的金属不能发生
II、氢前和氢后的金属都可发生吸氧腐蚀
III、吸氧腐蚀是金属腐蚀的主要形式，主要原因有两个，第一：水膜一般不显强酸性；第二：多数金属都可发生
二、金属的防护
（一）改变金属材料的组成
1、方法：在金属中添加其他金属或非金属可以制成性能优异的合金。
2、举例：把铬、镍等加入普通钢中制成不锈钢产品；钛合金不仅具有优异的抗腐蚀性，还具有良好的生物相容性
（二）在金属表面覆盖保护层
1、方法：在金属表面覆盖致密的保护层，将金属制品与周围物质隔开是一种普遍采用的防护方法。
2、举例：
（1）非金属保护层：在钢铁制品的表面喷涂油漆、矿物性油脂或覆盖搪瓷、塑料等；
（2）金属保护层：用电镀等方法在钢铁表面镀上一层锌、锡、铬、镍等金属；
（3）发蓝处理：用化学方法在钢铁部件表面进行发蓝处理(生成一层致密的四氧化三铁薄膜)；
（4）钝化处理：利用阳极氧化处理铝制品的表面，使之形成致密的氧化膜而钝化；等等。另外，采用离子注入、表面渗镀等方式在金属表面也可以形成稳定的钝化膜。
（三）电化学保护法
1、牺牲阳极法——原电池原理
（1）原理：正极：被保护金属 负极：活泼金属
（2）具体方法：牺牲阳极法通常是在被保护的钢铁设备上(如锅炉的内壁、船舶的外壳等)安装若干镁合金或锌块。镁、锌比铁活泼，它们就成为原电池的负极，不断遭受腐蚀(需要定期检查、更换),而作为正极的钢铁设备就被保护起来
注：Fe2+的检验：Fe2++K3[Fe(CN)6]→KFe[Fe(CN)6]↓
黄色 特征蓝色
2、外加电流法——电解池原理
（1）原理：阴极：被保护金属
（2）具体方法：外加电流法是把被保护的钢铁设备作为阴极，用惰性电极作为辅助阳极，两者均放在电解质溶液(如海水)里，外接直流电源。通电后，调整外加电压，强制电子流向被保护的钢铁设备，使钢铁表面腐蚀电流降至零或接近零。在这个系统中，钢铁设备被迫成为阴极而受到保护。
（四）其他方法
1、根据不同的设计条件选用不同的金属或非金属材料；
2、控制和改善环境介质因素(如选用缓蚀剂)等。
3、金属防护包括生产设计、选材、防腐措施、施工、监测、管理和维护等环节，需要进行综合评价和决策。
补充：金属腐蚀快慢的规律
1、构成原电池两极的活动性不同的两种金属，活动性差别越大，腐蚀越快；
2、对于同一金属而言，纯度越高，腐蚀速率越慢
3、对于同一种电解质来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀速率越快
4、同一种金属在相同浓度不同介质中，腐蚀由快到慢的顺序为：强电解质溶液>弱电解质溶液>非电解质溶液
5、在同一电解质中：电解池原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀
6、有无保护措施的腐蚀快慢顺序：无保护措施的金属腐蚀>有一定保护措施的金属腐蚀>牺牲阳极法引起的腐蚀>有外加电流法引起的金属腐蚀
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