高中化学选修四:专题一金属的电化学腐蚀与防护

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金属的电化学腐

【学习目标】

1.知识与技能目标

(1)知道金属腐蚀的两种类型(化学腐蚀和电化学腐蚀)。

2)能解释金属发生电化学腐蚀的原因,认识金属腐蚀的危害。

(3)知道防护金属腐蚀的方法。

2.过程与方法目标

(1)学会设计控制单一变量进行对比实验以及对实验设计进行评价。(2)从实验探究过程中提高对实验现象的观察能力和分析能力。3.情感态度与价值观目标

(1)通过金属腐蚀与生产、生活实际相联系的内容,增强学生学习兴趣.

(2)通过课堂探究活动,发展学生的探究能力,学会与人合作与交流,共同研究,探讨科学问题。

(3)通过化学实验(设计、验证和评价)这一科学研究方法,培养学生实事求是的科学精神,帮助学生树立正确的科学态度。

【教学重点】金属的电化学腐蚀

【教学难点】电极反应式的写法

【教学过程】

【引言】:在日常生活中,我们经常会看到金属腐蚀的现象,比方说,削铅笔的小刀,家用的菜刀等等,其中铁生锈是金属腐蚀现象中最常见的一种。你知道何谓金属腐蚀?及其原因吗?

【学生看书讨论】

1.什么是金属的腐蚀? 有几种分类?金属腐蚀的本质是什么?

2.化学腐蚀与电化学腐蚀的共同点和不同点是什么?

【板书】:一、金属的腐蚀及其本质

1、概念:

金属腐蚀:金属(或合金)跟周围接触到的气体(或液体)反

应而腐蚀损耗的过程。

2、实质:金属原子失电子而被氧化 M – ne == M n+

3、金属腐蚀的分类:化学腐蚀和电化学腐蚀

[讲述] 金属的化学腐蚀:金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。

特点:反应简单、金属与氧化剂之间的氧化还原反应。

电化学腐蚀:不纯的金属或合金与电解质溶液接触,会发生原电池反应,比较活泼的金属失电子被氧化的腐蚀。

特点:原电池反应,并伴有电流的产生。

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要普遍得多。

化学腐蚀与电化学腐蚀的比较

化学腐蚀电化学腐蚀

共同点M – xe- = M x+ M – xe- = M x+

不同点(1)金属与氧化剂直接得失电子利用原电池原理得失电子

(2)反应中不伴随电流的产生反应中伴随电流的产生

(3)金属被氧化活泼金属被氧化

提问:举例说明什么是化学腐蚀和电化学腐蚀?

过渡:钢铁在潮湿的空气中所发生的腐蚀,就是电化学腐蚀最普遍的例子。在一般情况下,金属腐蚀大都是电化学腐蚀。

P23 活动与探究

【板书】:二、电化学腐蚀(以钢铁为例)

归纳分析:钢铁生锈不可缺少的空气和水。钢铁是铁碳合金,在干燥的空气里不易生锈,但在潮湿的空气里,在钢铁的表面会形成一层(溶有O2)电解质溶液的薄膜,它跟钢铁里的铁和少量的碳在钢铁表面形成无数个原电池,加快了钢铁的腐蚀。根据环境的不同,钢铁的电化学腐蚀可分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀。

1. 吸氧腐蚀(中性或弱酸性溶液)(主要)

负极: 2Fe – 4e- = 2Fe2+

正极: O2+4e- +2H2O = 4OH-

总式:2Fe + O2 +2H2O =2 Fe(OH)2

离子方程式:Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2

4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3

2.析氢腐蚀(酸性较强的溶液)(次要)

负极: Fe – 2e- = Fe2+

正极: 2H+ + 2e- = H2 ↑

总式:Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 ↑

交流与讨论

请大家根据铁生锈的原理,思考应采取什么措施防止铁生锈?

请大家阅读课本P24-26

三、金属的防护

[讲解]金属防护的方法

(1)在金属表面覆盖保护层如:喷漆、涂油、电镀、覆盖塑料、搪瓷等,烤蓝、电镀Zn,Cr等易氧化形成致密的氧化物薄膜作保护层。(2)改变金属的内部结构——不锈钢(在钢中加入镍和铬)

(3)电化学保护法:利用原电池原理来减少金属腐蚀的方法。

思考:在轮船水面以下的船体上常要焊上锌块或铝块。结合金属腐蚀的条件和轮船本身的材料几所处环境,分析人们这样做的原因1)牺牲阳极的阴极保护法:用比铁活泼的金属与铁相连构成原电池来保护铁

[讲述]金属腐蚀本质就是金属失电子而被氧化的过程。金属越活泼,金属越易被腐蚀。因此在金属铁上连接一块比它更活泼的金属,发生原电池反应时,失电子的为活泼的金属,而铁被保护。

2)外加电流的阴极保护法阴极:被保护金属阳极:不溶性电极

2011-9-2713

四、金属腐蚀的快慢判断

(1)影响金属腐蚀快慢的因素

内因:1)金属的活动性:金属越活泼,越容易被腐蚀。

2)纯度:不纯的金属比纯金属更易腐蚀。

电化学腐蚀:两电极活动性差别越大,氧化还原反应速率越大,活泼金属被腐蚀得越快。

3)氧化膜:如果金属被氧化形成致密的氧化膜,那么会保护内层金属,如 AL

如果金属被氧化形成疏松的氧化膜,那么不会保护内层金属,如生锈外因:介质、环境(腐蚀性气体,电解质溶液)

(2)规律

在同一电解质溶液中,由电解原理引起的腐蚀>原电池引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀

防腐措施由好到坏的顺序如下:

外接电源的阴极保护法>牺牲阳极的阴极保护法

>有一般防腐条件保护>无防腐条件

课堂练习

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4.为了保护地下钢管不受腐蚀,可使它与()。

A.直流电源负极相连B.铜板相连