高中化学人教版选修四(课件)第四章 电化学基础 第4节

3.如图所示，水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天后观察： (1) 铁 钉在 逐 渐生 锈， 则铁 钉的 腐蚀 属 于 __________ 腐 蚀( 填 “化学”或“电化学”)。 (2) 若 试 管 内 液 面 上 升 ， 则 原 溶 液 呈 __________ 性 ， 发 生 ____________ 腐 蚀 ， 电 极 反 应 式 ： 负 极 ： ____________ ； 正 极 ： __________________。 (3)若试管内液面下降，则原溶液呈__________性，发生____________腐蚀， 电极反应为：负极___________________；正极：______________。
【答案】 A
2．下列叙述错误的是( ) A．生铁中含有碳，抗腐蚀能力比纯铁弱 B．用锡焊接的铁质器件，焊接处易生锈 C．在铁制品上镀铜时，镀件为阳极，铜盐为电镀液 D．铁管上镶嵌锌块，铁管不易被腐蚀 【解析】 A、B 选项，都是原电池原理，铁做负极，使铁更易腐蚀；D 是 牺牲阳极的阴极保护法。
【答案】 C
H2↑
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
联系
吸氧 腐蚀更普遍
(1)金属的腐蚀全都是氧化还原反应。 ( ) (2)金属的腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀。 ( ) (3)因为 CO2 普遍存在，所以钢铁的腐蚀以析氢腐蚀为主。( ) (4)不论析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，都是金属被腐蚀。 ( ) (5)钢铁发生析氢腐蚀时负极反应为 Fe－2e－===Fe2＋，发生吸氧腐蚀时负极 反应为 Fe－3e－===Fe3＋。( ) 【答案】 (1)√ (2)√ (3)× (4)√ (5)×
条件 反应
液发生 原电池 反应
本质
M－ne－=电流产生
较活泼金属被腐蚀 有微弱电流产生
联系 普遍性： 电化学 腐蚀比 化学 腐蚀普遍得多，危 害也更严重
纯铁片放入稀硫酸中发生的是什么腐蚀？ 【提示】 纯铁片放入稀硫酸中发生反应：Fe＋H2SO4(稀)===FeSO4＋H2↑， 发生的是化学腐蚀。
【答案】 D
5．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：
pH＝2时锥形瓶中气 体压强变化的曲线图
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．溶液 pH≤2 时，生铁发生析氢腐蚀 B．在酸性溶液中生铁可能发生吸氧腐蚀 C．析氢腐蚀和吸氧腐蚀的速率一样快 D．两溶液中负极反应均为：Fe－2e－===Fe2＋
【答案】 C
金属的电化学防护
[基础·初探]
教材整理 1 金属的电化学防护
1．牺牲阳极的阴极保护法 应用 原电池 原理，让被保护金属作 正 负 极，用导线相连。
极，一种活泼性较强的金属作
2．外加电流的阴极保护法 利用 电解 原理，把被保护的钢铁设备作为 阴 极，用惰性电极作为辅 助 阳 极。在电解质溶液里，接外加直流 电源。
知 识 点 一
第四节 金属的电化学腐蚀与防护
学 业
分
层
测
知
评
识
点
二
1.了解金属腐蚀及其危害。 2.了解金属电化学腐蚀的原因及反应原理。重点 3.了解金属防护的方法，特别是电化学防护的方法。重点
金属的电化学腐蚀
[基础·初探]
教材整理 1 金属的腐蚀
化学腐蚀
电化学腐蚀
金属与接触到的物质直接 不纯金属接触到电解质溶
【解析】 由压强变化图像可知 pH＝2 时，压强增大，说明生成氢气，发 生析氢腐蚀，同理 pH＝4 时，压强减小，说明消耗氧气，发生吸氧腐蚀，两溶 液中负极反应均为：Fe－2e－===Fe2＋，A、B、D 选项正确；由斜率可知消耗氧 气的速率比生成氢气的速率快，且消耗 1 mol 氧气转移 4 mol 电子，而生成 1 mol 氢气转移 2 mol 电子，所以吸氧腐蚀的速率大于析氢腐蚀速率，C 选项错误。
【答案】 A
题组 2 钢铁防护的实验探究 4．某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枚，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．金属的防护措施与方法
3．金属防护的关键 (1)防止金属与氧化性介质直接接触。 (2)防止金属表面形成电解质溶液层。 (3)改善金属的内部结构。
【解析】 抓住题干中的关键字“使用外加电流”便可快速解答。A.水中的 钢闸门连接电源的负极，即使用了外加电流，正确。B.金属护栏表面涂漆，是一 种使用外加涂层而使金属隔绝空气和水分的保护方法。C.汽车底盘喷涂高分子 膜，也是一种使用外加涂层而使金属隔绝空气和水分的保护方法。D.地下钢管连 接镁块，是牺牲阳极的阴极保护法。
4．若用该方法对金属进行防护，则被保护金属作为原电池的哪个电极？ 【提示】 正极。 5．若改用外加直流电源对金属进行防护，则被保护金属应与电源哪个电极 连接？ 【提示】 负极。
[核心·突破] 1．金属腐蚀快慢比较 (1)在同一电解质溶液中：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。 (2)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。 (3)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>牺牲阳极的阴极保护法引起的金属腐蚀>有外加电流的阴极保护法 引起的金属腐蚀。 (4)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀速率越快。
[合作·探究] 金属防护方法的探究 [ 探 究 背 景] 按 如图 所 示 连 接 好装 置 ； 往 Fe 电 极 区 滴 入 2 滴 黄 色 K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液。
已知 Fe2＋与[Fe(CN)6]3－反应生成带有特征蓝色的铁氰化亚铁沉淀： 3Fe2＋＋2[ Fe(CN)6] 3－===Fe3[ Fe(CN)6] 2↓。
A．d 为石墨，铁片腐蚀加快 B．d 为石墨，石墨上电极反应为：O2 ＋ 2H2O＋4e－===4OH－ C．d 为锌块，铁片不易被腐蚀 D．d 为锌块，铁片上电极反应为：2H＋＋2e－===H2↑
【解析】 由于活动性：Fe>石墨，所以铁、石墨及海水构成原电池，Fe 为 负极，失去电子被氧化变为 Fe2＋进入溶液，溶解在海水中的氧气在正极石墨上 得到电子被还原，比没有形成原电池时的速率快，正确。B.d 为石墨，由于是中 性电解质，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：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，正确。C.若 d 为锌块，则由于金属活动性； Zn>Fe，Zn 为原电池的负极，Fe 为正极，首先被腐蚀的是 Zn，铁得到保护，铁 片不易被腐蚀，正确。D.d 为锌块，由于电解质为中性环境，发生的是吸氧腐蚀， 在铁片上电极反应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，错误。
3．下图所示的各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是 ()
【导学号：29910059】
A．④＞②＞①＞③ C．④＞②＞③＞①
B．②＞①＞③＞④ D．③＞②＞④＞①
【解析】 铁在海水中的腐蚀属于电化学腐蚀，当铁与比它活泼性差的 Sn 相连时，Fe 被腐蚀的速率增大(比①大)，与活泼性比其强的锌相连时，锌作负极， 被腐蚀，铁被保护，其腐蚀的速率要比①小；④为电解装置，Fe 为阳极，发生 氧化反应，铁腐蚀的速率最快。
【解析】 根据原电池的构成条件：有两种不同的材料(Fe 为负极，碳为正 极)，有电解质溶液，形成闭合回路，可知铁钉的腐蚀属于电化学腐蚀。根据金 属腐蚀的条件原理及结果可知：试管内液面上升，说明是试管内压强减小，试 管内气体被吸收所致，是铁钉吸氧腐蚀的结果，据此写出电极反应式；试管内 液面下降，说明是试管内气体压强变大，试管内产生了新气体所致，是铁钉析 氢腐蚀的结果，据此写出电极反应式。
【提示】 铁、铜形成原电池，加速铁钉腐蚀。 3．丙装置铁钉几乎没被腐蚀，原因是什么？ 【提示】 浓硫酸不挥发，且具有吸水性，使铁钉环境干燥，故铁钉几乎 不被腐蚀。
4．由实验现象得出什么结论？ 【提示】 金属腐蚀快慢顺序：原电池负极>化学腐蚀>干燥环境中金属的 腐蚀。
[核心·突破] 1．金属腐蚀类型的判断方法 (1)根据是否发生原电池反应来判断。 发生原电池反应引起的金属腐蚀，属于电化学腐蚀，否则属于化学腐蚀。 (2)根据金属的活动性及电解质溶液的酸性判断，位于金属活动性顺序表中 氢前面的金属，在酸性较强的电解质溶液中发生析氢腐蚀，在中性或酸性较弱 的电解质溶液中发生吸氧腐蚀；金属活动性顺序在氢后面的金属只可能发生吸 氧腐蚀。
【答案】 (1)电化学 (2)弱酸性或中 吸氧 2Fe－4e－===2Fe2＋ O2＋4e－＋2H2O===4OH－ (3)较强的酸 析氢 Fe－2e－===Fe2＋ 2H＋＋2e－===H2↑
题组 2 影响金属腐蚀快慢的因素 4．(2015·上海高考)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．甲装置导管口有气泡，乙装置导管内出现一段液柱 B．甲装置中发生的电化学腐蚀主要是析氢腐蚀 C．乙装置中发生的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀 D．乙装置导管口有气泡冒出 【解析】 甲图中的电解质溶液呈中性，所以发生的是吸氧腐蚀，A、B 两 项均错；乙图中的电解质溶液呈酸性，发生的是析氢腐蚀，有气体产生，C 项错， D 项正确。 【答案】 D
2．影响钢铁腐蚀的因素 水、空气、电解质溶液、不活泼金属杂质的存在。 3．电化学腐蚀与化学腐蚀的快慢 同一电解质溶液中，腐蚀速率：电化学腐蚀>化学腐蚀。 【特别提醒】 钢铁发生吸氧或析氢腐蚀时，负极均为 Fe－2e－===Fe2＋， 并不是生成 Fe3＋。
[题组·冲关] 题组 1 钢铁的电化学腐蚀原理 1．钢铁发生吸氧腐蚀时，正极上发生的电极反应是( ) A．2H＋＋2e－===H2↑ B．Fe2＋＋2e－===Fe C．2H2O＋O2＋4e－===4OH－ D．Fe3＋＋e－===Fe2＋ 【解析】 钢铁发生吸氧腐蚀，正极反应为 2H2O＋O2＋4e－===4OH－。 【答案】 C
1．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。
教材整理 2 金属的其他保护方法 1．把金属制成防腐的 合金 ，如不锈钢。
2．加保护层。如喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化。
2．把铁制品浸入浓硫酸取出后，铁制品不易腐蚀，解释原因。 【提示】 铁制品钝化，表面形成一层保护膜，故耐腐蚀。
[探究问题] 1．电压表指针有何变化？为什么？ 【提示】 电压表指针发生偏转。Zn—Fe—酸化 NaCl 溶液形成原电池。
2．Zn、Fe 两个电极上发生了什么反应？ 【提示】 Zn 电极：Zn－2e－===Zn2＋ Fe 电极：2H＋＋2e－===H2↑。 3．在这种装置中有没有 Fe2＋产生？说明了什么问题？ 【提示】 没有。Fe 被保护，Zn 被腐蚀。
实验
试管内取
编号 T/K 用液体
实验目的
(Ⅰ)实验①和②探究不同电解质 ① 298 食盐水 溶液对铁钉腐蚀快慢的影响；
教材整理 2 钢铁的电化学腐蚀 析氢腐蚀
水膜环境 水膜呈 酸性 负极反应 Fe－2e－===Fe2＋
吸氧腐蚀 水膜呈弱酸性或中性
2Fe－4e－===2Fe2＋
正极反应 2H＋＋2e－===H2↑
O2＋4e－＋2H2O===4OH－
总反应 Fe＋2H＋ === Fe2 ＋＋ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
[合作·探究] 金属腐蚀快慢的影响因素 [探究背景] 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，再放置于玻璃钟罩里保存一 星期，观察现象，铁钉腐蚀程度：乙>甲>丙。
甲
乙
丙
[探究问题] 1．甲装置铁钉腐蚀属于哪种类型？ 【提示】 化学腐蚀。 2．乙装置铁钉腐蚀程度最严重的原因是什么？