第四章__金属在各种环境中的腐蚀
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第三节金属的腐蚀与防护一、金属的腐蚀(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-=M n+(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)24Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)32Fe(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。
《金属的腐蚀与防护》说课稿教学分析内容选择:本次实验课选自人教版高中化学《选择性必修一》第四章第三节《金属的腐蚀与防护》,是继电化学原理知识系统学习后,原电池和电解池知识的发展与应用。
另一方面,学生发现教室清洁使用的钢丝球,半天旧生锈明显,而家用的钢丝球很少生锈,对该现象的原因很好奇。
查阅《普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)》对该部分的“内容要求”、“学习活动建议”和“学业要求”做出了相关要求。
同时新高考试题越来越体现情境化、探究性、实践性的特点,于是本课以钢丝球为载体,展开金属的腐蚀与防护的探究性学习。
学情分析:该阶段学生已经学习了氧化还原知识及电化学原理知识,具备独立分析出析氢腐蚀原理的能力,但对吸氧腐蚀较陌生,需完善学习。
教学目标设计的初衷是提高宏微结合、证据推理、探究与创新、态度与责任四大核心素养,落到知识角度,得到具体教学目标:1.掌握金属发生吸氧腐蚀的原理,构建金属电化学腐蚀的分析模型;2.探究金属在酸性、中性、碱性条件下的腐蚀类型,感受金属腐蚀的普遍性及危害,学习科学探究的方法。
3.掌握金属腐蚀的防护方法,体会化学知识对社会生活的重要作用。
4.重难点:金属吸氧腐蚀的原理及过程;金属在弱酸性条件下的电化学腐蚀类型;金属防腐措施的自主设计。
二、内容创新教材中安排四个实验来突破两个难点,即:吸氧腐蚀的判断和牺牲阳极法;本课对教材进行整合改进后,设计三个实验突破三个重点,即:1.创新演示实验,探究钢丝球在NaCl溶液中的腐蚀情况,理解吸氧腐蚀的全过程;2.创新合作探究实验,探究不同pH下钢铁的腐蚀类型;3.创新课外自主实验,探究金属防腐措施的效果,从三个角度设计金属防腐措施。
三、教学过程情境素材一:学生发现教室清洁使用的一款钢丝球,才半天就生锈了,而家里使用的钢丝球却很少生锈。
由此引导学生从钢丝球本身以及接触的环境两个方面来寻找易生锈和不易生锈的的原因。
易锈钢丝球的产品参数材料显示为“钢丝”,主要含Fe和C,不锈钢丝球的材料为“不锈钢”,主要含Fe、C、Cr、Ni等。