苏教版 (2019)选择性必修1第三单元 金属的腐蚀与防护授课ppt课件

这是一份苏教版 (2019)选择性必修1第三单元 金属的腐蚀与防护授课ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了化学反应，原电池，酸性很弱，涂油或油漆，覆盖塑料，镀不活泼金属，3电化学防护，提示酸性介质，①②③，④⑤⑥等内容，欢迎下载使用。
必备知识　自主预习储备
一、金属的电化学腐蚀1．金属的腐蚀(1)金属的腐蚀是指金属或合金与周围环境中的物质发生________而腐蚀损耗的现象。(2)金属腐蚀的实质。金属原子____电子被____的过程，用电极反应式表示(M代表金属元素)为_________________。
M－ne－===Mn＋
(3)金属腐蚀的类型。①化学腐蚀：指金属与其他物质____接触发生氧化还原反应而引起的腐蚀。腐蚀过程中无电流产生。②电化学腐蚀：指不纯的金属或合金发生______反应，使较活泼的金属失去电子被氧化而引起的腐蚀。
2．金属的电化学腐蚀(1)吸氧腐蚀。钢铁表面吸附的水膜________或呈____时，氧气参加电极反应，发生吸氧腐蚀。①负极：___________________；(氧化反应)②正极：_________________________；(还原反应)
铁吸氧腐蚀的原理示意图
2Fe－4e－===2Fe2＋
2H2O＋O2＋4e－===4OH－
2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
(2)析氢腐蚀。金属表面的电解质溶液____较强，腐蚀过程中不断有___放出。钢铁的析氢腐蚀示意图①负极：________________；(氧化反应)②正极：__________________；(还原反应)③电池反应：_______________________。
Fe－2e－===Fe2＋
2H＋＋2e－===H2↑
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
【特别提醒】　化学腐蚀与电化学腐蚀的本质区别在于是否发生原电池反应。在电化学腐蚀中，只有在金属活动性顺序中位于氢前面的金属才可能发生析氢腐蚀，而位于氢之后的金属只能发生吸氧腐蚀。在一般情况下，这两种腐蚀往往同时发生，只是电化学腐蚀比化学腐蚀普遍得多，腐蚀速率也大得多。
判一判　(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)金属的腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀。(　)(2)因为CO2普遍存在，所以钢铁腐蚀以析氢腐蚀为主。(　)(3)铜在酸性条件下可以发生析氢腐蚀。(　)(4)纯铁不易腐蚀，生铁易腐蚀，是因为生铁中含碳能形成原电池发生电化学腐蚀。(　)(5)铁的电化学腐蚀负极反应为Fe－3e－===Fe3+。(　)
二、金属的电化学防护1．本质阻止金属发生____反应。2．方法(1)加防护层，如在金属表面__________、________、____________等。(2)改变金属组成或结构，如制成合金等。
判一判　(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)牺牲阳极的阴极保护法利用的是电解池原理。(　)(2)在铁制品表面镀锌，是为了防止铁制品的腐蚀，而且镀层有损坏，仍可对铁制品起到保护作用。(　)(3)铁制品涂油脂、喷油漆是为了隔绝铁与氧气的接触，起到保护铁制品的作用。(　)(4)铁闸门可与外加电源的正极相连，起到保护作用。(　)(5)原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因，故不能用来减缓金属的腐蚀。(　)
关键能力　情境探究达成
[情境素材]氢脆是金属腐蚀的一种类型。金属材料特别是钛材一旦吸氢，就会析出脆性氢化物，使机械强度劣化。在腐蚀介质中，金属因腐蚀反应析出的氢及制造过程中吸收的氢，是金属中氢的主要来源。金属的表面状态对吸氢有明显的影响，研究表明，钛材的研磨表面吸氢量最多，其次为原始表面，而真空退火和酸洗表面最难吸氢。钛材在大气中氧化处理能有效防止吸氢。
[问题探究][问题1]　阅读材料分析，金属钛在酸性介质还是碱性介质中更易发生氢脆？
[问题2]　怎样防止金属钛发生氢脆腐蚀？
提示：钛材在大气中氧化处理能有效防止吸氢。
[问题3]　在铁的表面镀上一层其他金属是常见的防止铁生锈的方法，常见的有镀锡和镀锌，为什么镀层破损后，镀锌钢板(白铁皮)比镀锡钢板(马口铁)耐腐蚀？
提示：镀层破损后，白铁皮形成原电池，因锌比铁活泼，易失去电子，从而保护了铁；而马口铁形成原电池时，铁比锡活泼，铁被腐蚀，所以在镀层破损后，白铁皮比马口铁耐腐蚀。
[归纳总结]1．金属的化学腐蚀和电化学腐蚀的比较
【特别提醒】　判断金属腐蚀的类型时，要综合考虑金属的纯度、金属的活动性及接触物质的性质。
2．金属腐蚀快慢的比较(1)影响金属腐蚀的因素。影响金属腐蚀的因素包括金属的本性、纯度和介质三个方面：①就金属本性来说，金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀。②同一金属越纯，越难腐蚀。如纯铁即使在潮湿空气中反应也会很慢，而含杂质的生铁在潮湿的空气中会很快因生锈而被腐蚀。③介质对金属腐蚀的影响也很大，如果金属在潮湿的空气中，接触腐蚀性气体或电解质溶液，都容易被腐蚀。
(2)不同条件下金属腐蚀快慢的判断。
[能力达成]1．用压强传感器探究生铁在pH＝2和pH＝4的醋酸溶液中发生腐蚀的装置及得到的图像如下。图a：pH＝2时锥形瓶中气体压强变化的曲线图　图b：pH＝4时锥形瓶中气体压强变化的曲线图分析图像，以下结论错误的是(　　)A．析氢腐蚀和吸氧腐蚀的速率一样快B．在酸性溶液中生铁可能发生吸氧腐蚀C．溶液pH≤2时，生铁发生析氢腐蚀D．两溶液中负极反应式均为Fe－2e－===Fe2+
A　[根据锥形瓶中气体压强与时间关系图可知，pH＝2的醋酸溶液和pH＝4的醋酸溶液中，变化相同的压强时所用时间不同，前者比后者所用时间长，这说明吸氧腐蚀速率大于析氢腐蚀速率，A项错误；醋酸溶液的pH＝4时，锥形瓶中压强随着反应的进行而逐渐减小，说明发生吸氧腐蚀，所以在酸性溶液中生铁也可能发生吸氧腐蚀，B项正确；根据醋酸溶液的pH＝2时，锥形瓶中压强与时间的关系知，随着反应的进行压强逐渐增大，说明发生的是析氢腐蚀，则溶液pH≤2时，生铁发生析氢腐蚀，C项正确；根据以上分析可知两个溶液中都发生电化学腐蚀，铁均作负极，电极反应式均为Fe－2e－===Fe2+，D项正确。]
B　[铁铆钉吸氧腐蚀的正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，铜作正极不被腐蚀，电子从负极通过导线流向正极。]
[情境素材]如图所示，各烧杯中盛有海水，探究铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序。
[问题探究][问题1]　金属防护的实质是什么？
提示：金属防护的实质是避免被防护金属失电子被氧化。
[问题2]　在牺牲阳极的阴极保护法中，为什么被保护金属作正极？
提示：因为该方法利用了原电池原理，正极发生还原反应，避免了金属被氧化，所以被保护金属作正极。
[问题3]　在外加电流的阴极保护法中，为什么被保护金属作阴极？
提示：因为该方法利用了电解池原理，阴极发生还原反应，避免了金属被氧化，所以被保护金属作阴极。
[问题4]　为保护地下钢管不被腐蚀，可采取的电化学保护措施有哪些？
提示：将钢管与锌板相连，或将钢管与直流电源负极相连等。
[问题5]　轮船的外壳装有镁合金或锌块，其作用是什么？应用了哪种保护方法？
提示：保护船体不被海水腐蚀，牺牲阳极的阴极保护法。
[问题6]　写出本实验中铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序，分析其原因。
提示：⑤>④>②>①>③>⑥。①中Fe为负极，杂质碳为正极，属于钢铁的吸氧腐蚀，腐蚀速率较慢；②、③、④实质均为原电池装置：③中Fe为正极，被保护，②、④中Fe为负极，均被腐蚀。但相对来说Fe和Cu的金属活动性差别较Fe和Sn的大，故Fe-Cu原电池中Fe的腐蚀速率较快；⑤中Fe接电源正极作阳极，Cu接电源负极作阴极，加快了Fe的腐蚀；⑥中Fe接电源负极作阴极，Cu接电源正极作阳极，防止了Fe的腐蚀。根据以上分析可知：铁在海水中被腐蚀由快到慢的顺序为⑤>④>②>①>③>⑥。
[归纳总结]金属的电化学防护
[能力达成]1．相同材料的铁在图中的四种情况下最不易被腐蚀的是(　　)
A　　　　　　　　　B
C　　　　　　　　　D
C　[在A中，食醋提供电解质溶液环境，铁勺和铜盆是相互接触的两个金属电极，形成原电池，铁是活泼金属作负极；在B中，食盐水提供电解质溶液环境，铁炒锅和铁铲都是铁碳合金，符合原电池形成的条件，铁是活泼金属作负极，碳作正极；在C中，铜镀层将铁球覆盖，使铁被保护，所以铁不易被腐蚀；在D中，酸雨提供电解质溶液环境，易形成原电池发生电化学腐蚀。]
2．下列关于如图所示的实验装置的判断中错误的是(　　)A．若X为碳棒，开关K置于A处可减缓铁的腐蚀B．若X为锌棒，开关K置于A或B处都可减缓铁的腐蚀C．若X为锌棒，开关K置于B处时，为牺牲阳极的阴极保护法D．若X为碳棒，开关K置于B处时，铁电极上发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑
D　[若X为碳棒，开关K置于A处，铁作电解池的阴极，属外加电流的阴极保护法，A项正确；若X为碳棒，开关K置于B处，铁作原电池的负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2+，D项不正确；若X为锌棒，开关K置于A处，铁作电解池的阴极，属外加电流的阴极保护法，若X为锌棒，开关K置于B处时，铁作原电池的正极，属牺牲阳极的阴极保护法，B项和C项均正确。]
学习效果　随堂评估自测
1．下列有关金属电化学腐蚀的说法正确的是(　　)A．铜既可以发生析氢腐蚀也可以发生吸氧腐蚀B．铁只能发生析氢腐蚀C．铜只能发生吸氧腐蚀D．析氢腐蚀比吸氧腐蚀普遍
C　[在金属活动性顺序中，铜排在氢之后，铜不能将氢气置换出来，所以不能发生析氢腐蚀，只能发生吸氧腐蚀，故A项错误，C项正确；铁既可以发生析氢腐蚀也可以发生吸氧腐蚀，故B错误；在自然界中，吸氧腐蚀比析氢腐蚀普遍，故D错误。]
2．为探究钢铁的吸氧腐蚀原理设计了如图所示的装置，下列有关说法中错误的是(　　)A．正极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－B．将石墨电极改成镁电极，难以观察到铁锈生成C．若向自来水中加入少量的氯化钠固体，可较快地看到铁锈D．分别向铁、石墨电极附近吹入氧气，前者铁锈出现得快
D　[铁是负极，失电子被氧化成Fe2+，在正极氧气得电子发生还原反应生成OH－，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，A项正确；将氧气吹向石墨电极的腐蚀速率比吹向铁电极快，D项错误；向自来水中加入少量的氯化钠固体，可使电解质溶液的导电能力增强，加快腐蚀速率，C项正确；若将石墨电极换成镁电极，负极为镁，铁被保护，难以看到铁生锈，B项正确。]
3．海港、码头的钢制管桩会受到海水的长期侵袭，常用外加电流的阴极保护法对其进行保护(如图所示)。下列有关叙述中错误的是(　　)A．高硅铸铁是作为损耗阳极材料发挥作用的B．通电后外电路的电子被强制流向钢制管桩C．保护电流应该根据环境条件变化进行调整D．通电后使钢制管桩表面的腐蚀电流接近零
A　[A.通电后，惰性高硅铸铁是作为辅助阳极，不会损失，A错误；B.通电后，惰性高硅铸铁作阳极，海水中的氯离子等在阳极失电子发生氧化反应，电子经导线流向电源正极，再从电源负极流出经导线流向钢管桩，B正确；C.在保护过程中要使被保护金属结构电位低于周围环境，则通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整，故C正确；D.被保护的钢管桩应作为阴极，从而使得金属腐蚀发生的电子迁移得到抑制，使钢管桩表面腐蚀电流接近于零，避免或减弱腐蚀的发生，故D正确。]
4．将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在如图所示的情境中，下列有关说法正确的是(　　)A．阴极的电极反应式为Fe－2e－===Fe2+B．金属M的活动性比Fe的活动性弱C．钢铁设施表面因积累大量电子而被保护D．钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快
C　[该装置中阴极发生还原反应，A项错误；金属M被氧化，即金属活动性：M>Fe，B项错误；钢铁设施为原电池的正极，表面积累大量电子而被保护，C项正确；海水中含有大量的NaCl等电解质，而河水中电解质较少，故钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的慢，D项错误。]
基础课时固基练(8)　金属的腐蚀与防护
C　[金属腐蚀的本质是金属原子失去电子被氧化为金属阳离子：M－ne－===Mn＋，A项错误；马口铁的镀层破损后，Sn、Fe形成原电池，发生电化学腐蚀，则铁先被腐蚀，B项错误；常温下，空气中的金属主要发生电化学腐蚀中的吸氧腐蚀，C项正确，D项错误。]
2．下列防护措施中属于电化学保护法的是(　　)A．用氧化剂使金属表面生成致密稳定的氧化物保护膜B．在金属中加入一些铬或者镍制成合金C．在轮船的船壳水线以下部分，装上一锌锭D．在金属表面喷漆
C　[在轮船的船壳水线以下部分装上锌锭，能形成铁锌原电池，锌为负极，被腐蚀，铁被保护。]
3．有盐分的海水和空气会对船体造成腐蚀，因此船体的防腐处理非常重要。下列关于金属腐蚀和防腐的说法错误的是(　　)A．海上舰艇的腐蚀主要为金属的化学腐蚀B．可以在船舶外壳装上锌块，用牺牲阳极的阴极保护法防止金属腐蚀C．刷防锈漆，使金属与空气、水等物质隔离，可防止金属被腐蚀D．外加电流，使需要保护的金属作阴极，可以起到保护金属的作用
A　[海上舰艇的腐蚀主要为电化学腐蚀，故A错误；在船舶外壳装上锌块，锌为负极，负极金属易被腐蚀，正极金属被保护，该保护金属的方法称为牺牲阳极的阴极保护法，故B正确；刷防锈漆，使金属与空气、水等物质隔离，可防止金属被腐蚀，故C正确；电解池中阳极金属易被腐蚀，使被保护的金属作阴极的保护金属的方法称为外加电流的阴极保护法，故D正确。]
4．我国某大城市今年夏季多次降下酸雨。据环保部门测定，该城市整个夏季酸雨的pH平均值为3.2。在这种环境中的铁制品极易被腐蚀。对此条件下铁的腐蚀的叙述不正确的是(　　)A．此腐蚀过程有化学腐蚀也有电化学腐蚀B．发生电化学腐蚀时，正极反应式为2H2O＋O2＋4e－===4OH－C．在电化学腐蚀过程中有氢气产生D．发生电化学腐蚀时，负极反应式为Fe－2e－===Fe2+
B　[金属铁的腐蚀中，金属铁可以和溶液中的氢离子直接发生化学腐蚀，铁制品中含有铁和碳，再加上电解质环境，具备了原电池的构成条件，也会发生电化学腐蚀，故A正确；发生电化学腐蚀时，碳作正极，溶液中的氢离子得电子生成氢气，正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，故B错误，C正确；发生电化学腐蚀时，铁作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2+，故D正确。]
5．埋在地下的钢管常用如图所示的方法加以保护，使其免受腐蚀。下列说法正确的是(　　) A．金属棒X的材料可能为铜B．金属棒X的材料可能为钠C．钢管附近土壤的pH可能会下降D．这种方法称为牺牲阳极的阴极保护法
D　[图中没有外加电源，故为牺牲阳极的阴极保护法，D项正确；X的活泼性应强于铁的活泼性，但金属钠的活泼性太强，能与土壤中的H2O直接反应，故X的材料不可能是铜和钠，A、B项错误；O2在钢管处得电子，发生还原反应：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，故钢管附近土壤的pH可能会上升，C项错误。]
6．验证牺牲阳极的阴极保护法，实验如下(烧杯内均为经过酸化的3% NaCl溶液)。下列说法不正确的是(　　)
A．对比②③，可以判定Zn保护了FeB．对比①②，K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化C．验证Zn保护Fe时不能用①的方法D．将Zn换成Cu，用①的方法可判断Fe比Cu活泼
D　[A.②中铁没有被腐蚀，而③铁腐蚀，可说明铁连接锌后，锌保护了铁，故A正确；B.①②相比较，可知铁棒表面被氧化，但溶液中没有亚铁离子，可能的原因为K3[Fe(CN)6]将Fe氧化，故B正确；C.如铁不纯，也可形成原电池反应而被氧化，加入K3[Fe(CN)6]可在铁的表面生成蓝色沉淀，则验证Zn保护Fe时不能用①的方法，应用②的方法，故C正确；D.实验①可说明铁被氧化，说明方法存在缺陷，不能比较金属的活泼性，则换成铜，也不能证明金属的活泼性，故D错误。]
7．为研究金属腐蚀的条件和速率，某课外小组学生用金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在图示的三个装置中，再放置于玻璃钟罩内保存一星期后，下列对实验结束时现象描述不正确的是(　　)A．装置Ⅰ左侧的液面一定会上升B．左侧液面装置Ⅰ比装置Ⅱ的低C．装置Ⅱ中的铁钉腐蚀最严重D．装置Ⅲ中的铁钉几乎没被腐蚀
B　[Ⅰ中铁钉发生吸氧腐蚀，左端液面上升；Ⅱ中盐酸挥发，和铁钉反应生成H2，腐蚀最严重，Ⅱ中左端液面下降；Ⅲ中浓硫酸吸水，而铁钉在干燥空气中几乎不腐蚀。]
9．(易错题)下列与金属腐蚀有关的说法正确的是(　　)A．图a中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重B．图b中，开关由M改置于N时，Cu－Zn合金的腐蚀速率减小C．图c中，接通开关时Zn腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大D．图d中，Zn－MnO2干电池发生放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的
B　[海水表面O2浓度大，故铁棒在海水表面处腐蚀的程度最严重，A错误；由M改置于N后，锌作原电池的负极，Cu－Zn合金应充当原电池的正极，受到了一定的保护，腐蚀速率减小，B正确；接通开关时，锌作原电池的负极，腐蚀速率变大，但是气体不在锌(负极)上产生，而是在铂(正极)上产生，C错误；Zn－MnO2干电池发生放电反应，导致Zn被腐蚀，主要原因是锌发生氧化反应，体现了锌的还原性，D错误。]
10．某同学通过如图所示装置探究铝制品表面出现的白斑，下列说法正确的是(　　)   A．铝箔为正极，发生氧化反应而被腐蚀B．负极反应为 2H2O＋O2＋4e－===4OH－C．Cl－由活性炭区向铝箔表面区迁移，铝箔表面有氯气产生D．白斑的主要成分可能是Al2O3
11．某实验小组欲探究牺牲阳极的阴极保护法的原理，设计如图实验装置：   已知：Fe2+与K3[Fe(CN)6]溶液(黄色)反应生KFe[Fe(CN)6]沉淀(带有特征蓝色)。这是一种检验溶液中Fe2+的常用方法。实验Ⅰ：向烧杯中加入一定量的饱和食盐水，插入两个无底玻璃筒。将一根锌棒和一根铁棒用导线与电流计连接后，再分别插入两个玻璃筒中，电流计指针发生偏转。
(1)锌棒上发生的电极反应为___________________；铁棒上发生的电极反应为__________________________。(2)向铁棒附近滴加K3[Fe(CN)6]溶液，无明显现象，这说明该实验中无_______产生。实验Ⅱ：该小组的同学将锌棒换为铜棒，并用导线将其与电流计连接。一段时间后，向插入铁棒的玻璃筒内滴入几滴K3[Fe(CN)6]溶液，向插入铜棒的玻璃筒内滴入几滴酚酞溶液。
2Zn－4e－===2Zn2+　
2H2O＋O2＋4e－===4OH－　
(3)实验Ⅱ中电流计指针的偏转方向与实验Ⅰ______(选填“相同”或“相反”)。(4)在铁棒和铜棒附近可观察到的现象分别是__________________、_____________。(5)上述两个实验表明，活泼性不同的两种金属作电极构成原电池时，一般是相对_______(选填“活泼”或“不活泼”)的金属被保护，根据此原理采取的金属防护方法称为_____________________。
[解析]　锌、铁、氯化钠溶液构成原电池时，发生的是吸氧腐蚀，锌作负极被腐蚀，铁作正极被保护。铜、铁、氯化钠溶液构成原电池时，发生的也是吸氧腐蚀，铜作正极被保护，铁作负极被腐蚀。由于两次实验中原电池的电子流向相反，所以电流计指针的偏转方向也相反。铁作负极时，Fe失去电子生成Fe2+，与K3[Fe(CN)6]反应生成蓝色沉淀，铜作正极，电极反应式为2H2O＋O2＋4e－===4OH－，故在铜棒附近溶液变红色。对比两个实验可知，一般情况下，发生吸氧腐蚀时，活泼金属被腐蚀，不活泼金属被保护，根据此原理采取的金属防护法称为牺牲阳极的阴极保护法。
12．探究小组用铁钉被腐蚀的快慢实验来研究防止钢铁腐蚀的方法。所用试剂有：材质相同的无锈铁钉数个，食盐水、碳酸水、植物油各多量，实验温度为298 K、308 K，每次实验取用铁钉的数量相同。液体体积相同且足量，用大小相同的试管实验。(1)请完成以下实验设计表，并在实验目的一栏中填出对应的实验编号：
(2)请根据上述实验，判断下列有关钢铁制品防腐的说法正确的是________(填字母)。A．在铁门、铁窗表面涂上油漆B．自行车各部件因有防护涂层或电镀等防腐措施，所以不需要停放在有雨遮的地方C．家用铁制厨具每次用完后应擦干放置在干燥处D．把挡水铁闸门与直流电源的正极连接且构成回路，可减少铁闸门的腐蚀速率