高中化学《金属的腐蚀与防护》导学案+课时作业

第三单元金属的腐蚀与防护[明确学习目标] 1.认识金属腐蚀的危害，并能解释金属发生电化学腐蚀的原因，能正确书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式和总反应式。2.熟知金属腐蚀的防护方法。

一、金属的电化学腐蚀

1．金属的腐蚀

(1)概念：金属或合金与周围环境中的物质发生□01化学反应而腐蚀损耗的现象。其本质为金属原子□02失去电子被□03氧化的过程。

(2)分类

①化学腐蚀：金属与其他物质直接接触发生□04氧化还原反应而引起的腐蚀。

②电化学腐蚀：不纯的金属或合金发生□05原电池反应，使较活泼的金属□06失去电子被□07氧化而引起的腐蚀。钢铁在潮湿的空气中生锈就是最典型的电化学腐蚀。在现实生活中，电化学腐蚀现象比化学腐蚀现象严重得多。

2．钢铁的电化学腐蚀

(1)吸氧腐蚀

通常情况下，在潮湿的空气中，钢铁的表面凝结了一层溶有氧气的水膜，这层水膜、铁和铁中存在的少量碳单质形成了无数微小的原电池。这些微小的原电池遍布钢铁的表面。在这些原电池中，铁是□08负极，碳是□09正极，在两电极分别发生□10氧化反应、□11还原反应而导致钢铁腐蚀。

相应的电极反应式分别为

负极：□122Fe－4e－===2Fe2＋(□13氧化反应)

正极：□14O2＋2H2O＋4e－===4OH－(□15还原反应)

总反应：□162Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2

上述电化学腐蚀过程中吸收氧气，因此称为吸氧腐蚀。

(2)析氢腐蚀

当钢铁表面水膜呈较强的酸性时，正极析出氢气发生“析氢腐蚀”。

发生的电极反应式分别为

负极：□17Fe－2e－===Fe2＋(□18氧化反应)

正极：□192H＋＋2e－===H2↑(□20还原反应)

总反应：□21Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑

上述电化学腐蚀会生成氢气，故称为析氢腐蚀。

(3)铁锈的生成

吸氧腐蚀中生成的Fe(OH)2会进一步被O2氧化成

Fe(OH)3：□224Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，Fe(OH)3脱去一部分水生成铁锈□23Fe2O3·n H2O。

析氢腐蚀中，随着H2的析出，水膜的pH上升，Fe2＋与OH－结合生成Fe(OH)2，继而也会被空气中的O2氧化再脱水形成铁锈。

二、金属的电化学防护

1．电化学保护法

(1)牺牲阳极的阴极保护法

利用原电池原理，被保护金属作□01正极，比被保护金属更活泼的金属作□02负极。此方法常用于保护海轮外壳及石油管道等。

(2)外加电流的阴极保护法

利用电解原理，外加直流电源，被保护的钢铁设备作□03阴极，惰性电极作□04阳极。此方法主要用于防止土壤、海水及河水中的金属设备腐蚀。

2．其他保护法

(1)加涂保护层：如采用在钢铁表面涂油或油漆、覆盖塑料、镀不活泼金属等

方法，使金属与□05空气、水等物质隔离，防止金属被氧化腐蚀。

(2)改变金属的组成或结构：如把铬、镍等金属加入普通钢里制成耐腐蚀的□06合金。

3．金属腐蚀原理的应用

印刷电路的制作、电化学刻蚀、等离子刻蚀、防腐等。

1．家用炒菜铁锅用水清洗放置后，出现红棕色的锈斑是如何形成的，其主要成分是什么？

提示：铁锅中含有碳元素，在潮湿环境中生锈属于吸氧腐蚀。在腐蚀过程中，负极：2Fe－4e－===2Fe2＋，正极(C)：2H2O＋O2＋4e－===4OH－，总反应为2Fe ＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2，Fe(OH)2极易被氧化，发生反应4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。Fe(OH)3进一步脱去一部分水生成铁锈Fe2O3·n H2O。

2．生活中金属的电化学腐蚀中析氢腐蚀与吸氧腐蚀哪个更普遍些？为什么？

提示：吸氧腐蚀。金属活动性顺序表中氢以前的金属是在一些水膜酸性较强的情况下才发生析氢腐蚀的，氢以后的金属只能发生吸氧腐蚀，且生活中金属表面形成的水膜酸性一般较弱甚至呈中性，故以吸氧腐蚀为主。

3．想一想，连一连

提示：(1)—B(2)—D(3)—A(4)—C

一、金属的电化学腐蚀

1．化学腐蚀与电化学腐蚀的区别与联系

2．钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀的区别与联系

[对点练习]

1．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酸性较强。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．发生电化学腐蚀时的正极反应为2H2O＋O2＋4e－===4OH－

C．在化学腐蚀过程中有氢气产生

D．发生电化学腐蚀时的负极反应为Fe－2e－===Fe2＋

答案 B

解析酸雨中H＋与铁制品中的Fe发生置换反应，属于化学腐蚀，铁制品中的Fe、C与酸雨构成原电池，形成电化学腐蚀，A正确；酸性较强环境中，发生电化学腐蚀的类型为析氢腐蚀，正极反应为2H＋＋2e－===H2↑，B错误；化学腐蚀过程中，铁与H＋反应生成H2，C正确；铁制品的电化学腐蚀中，负极均为Fe 失电子，且只能直接生成Fe2＋，D正确。

2．下列关于铜板上铁铆钉处的吸氧腐蚀(如图所示)的说法中，不正确的是()

A．正极电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑

B．此过程中还涉及反应4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3

C．此过程中铜并不被腐蚀

D．此过程中电子从Fe移向Cu

答案 A

解析铁铆钉发生吸氧腐蚀时，负极为铁，反应式为2Fe－4e－===2Fe2＋，正极为铜，反应式为2H2O＋O2＋4e－===4OH－，A错误；总反应为2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2，生成的Fe(OH)2继续被空气中的O2氧化成Fe(OH)3，反应式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，B正确；反应中电子从负极Fe移向正极Cu，铜不被腐蚀，C、D正确。

规律方法