「精品」高中化学第1章化学反应与能量转化第3节化学能转化为电能__电池第3课时金属的腐蚀与防护学案鲁科版

第3课时金属的腐蚀与防护
学习目标：1.了解金属腐蚀的原因，能辨别金属发生腐蚀的类型。

2.理解金属发生电化学腐蚀的原理及类型，了解金属腐蚀带来的危害。

(难点)3.掌握金属防护的方法以及金属的电化学防护的原理。

(重点)
[自主预习·探新知]
1．金属的腐蚀
(1)金属腐蚀的定义和分类
(2)化学腐蚀和电化学腐蚀
(3)
2．金属的防护
(1)在金属表面覆盖保护层 ①涂油漆等。

②镀抗腐蚀金属，如电镀等。

③镀膜，如烤蓝等。

(2)改变金属内部组成、结构等，如制成不锈钢 (3)电化学防护 ①牺牲阳极保护法。

利用原电池原理，在被保护的金属上连接更活泼的金属，使被保护金属成为正极。

②外加电流阴极电保护法。

利用电解原理，使被保护的金属连接电源的负极成为阴极。

[基础自测]
1．判断对错(对的在括号内打“√”，错的在括号内打“×”。

) (1)金属被腐蚀的本质是M ＋n H 2O===M(OH)n ＋n
2H 2↑。

( )
(2)马口铁(镀锡铁)镀层破损后，首先是镀层被氧化。

( ) (3)金属在一般情况下发生的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀。

( ) (4)常温下，置于空气中的金属主要发生化学腐蚀。

( ) (5)钢铁发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀的正极反应式相同。

( ) [提示] (1)× 金属被腐蚀的本质是M －n e －
===M n ＋。

(2)× 活动性：Fe ＞Sn ，故马口铁破损后形成Fe －Sn 原电池，Fe 作负极被氧化。

(3)√
(4)× 常温下，置于空气中的金属主要发生电化学腐蚀。

(5)× 钢铁发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀的负极反应式相同。

2．铁制自来水管与下列材料做成的水龙头连接，自来水管锈蚀最快的是 ( )
【导学号：41722054】
A ．铁水龙头
B ．铜水龙头
C ．塑料水龙头
D ．陶瓷水龙头
B [Fe －Cu 形成原电池，Fe 作负极加快其腐蚀。

] 3．牺牲阳极保护法中被保护的金属作( ) A ．阳极 B ．阴极
C ．正极
D ．负极
C [牺牲阳极保护法为原电池原理，被保护的金属作正极。

]
[合作探究·攻重难]
[思考交流]
1．图一实验有什么现象？解释原因。

[提示] 铁钉锈蚀，试管内液面上升；
原因：Fe－2e－===Fe2＋，O2＋4e－＋2H2O===4OH－，试管内气压减小。

2．图二实验有什么现象？解释原因。

[提示] 铁钉锈蚀，试管内液面下降；
原因：Fe－2e－===Fe2＋，2H＋＋2e－===H2↑，试管内气压增大。

3．日常生活中，钢铁制品普遍发生哪种腐蚀？
[提示] 吸氧腐蚀。

[对点训练]
1．铁生锈是一种常见的自然现象，其主要的化学反应方程式为2Fe＋3
2
O2＋x H2O===Fe2O3·x H2O。

如图
是一放在水槽中的铁架，水位高度如图所示，则最容易生锈铁架横杆是( ) 【导学号：41722055】
A．①B．②
C．③D．④
C[④处横杆没有和水接触，腐蚀速率较慢；①②③处横杆均已与水接触，构成原电池，但①②处O2较少，所以③处横杆被腐蚀最快。

]
[教师备选]
如图所示，将拴有金属条的铁钉插在含有酚酞的NaCl溶液中，可以看到靠近金属条的溶液出现粉红色。

则该金属条可能是( )
A．铜B．镁
C．铝D．锌
A[由题给现象可知，该金属条上发生反应2H2O＋O2＋4e－===4OH－，则该金属条为正极，负极为Fe，故正极为比铁活泼性弱的金属，故本题选A。

]
2．如图所示的装置中，U形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有相同体积的食盐水和氯化铵溶液，各加入大小相同的生铁块，放置一段时间。

下列有关描述错误的是( )
A．生铁块中的碳是原电池的正极
B．红墨水柱两边的液面变为左低右高
C．两试管中相同的电极反应式是Fe－2e－===Fe2＋
D．a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀
B[a试管内为中性环境，发生吸氧腐蚀，氧气被消耗，试管内压强减小；b试管内发生析氢腐蚀，有氢气放出，试管内压强增大，所以红墨水柱两边的液面变为左高右低，B项错误。

] 3．如图所示，装置中都盛有0.1 mol·L－1的NaCl溶液，放置一定时间后，装置中的四块相同的锌片腐蚀速率由快到慢的正确顺序是( )
A．①②③④B．①②④③
C．③①④②D．②①④③
D[①②装量中加快Zn的腐蚀，③装置中Zn被保护，④装置中Zn为自然腐蚀。

]
金属腐蚀
(1)在同一电解质溶液中，金属腐蚀的由快到慢的顺序是电解池的阳极＞原电池的负极＞化学腐蚀＞原电池的正极＞电解池的阴极。

(2)在不同溶液中，金属在电解质溶液中的腐蚀＞金属在非电解质溶液中的腐蚀；金属在强电解质溶液中的腐蚀＞金属在弱电解质溶液中的腐蚀。

(3)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。

(4)由于金属表面一般不会遇到酸性较强的溶液，故吸氧腐蚀是金属腐蚀的主要形式，只有在金属活动性顺序表中排在氢以前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。

甲乙
[思考交流]
1．为降低某水库铁闸门的腐蚀速率，可以采用图甲方案，焊接在铁闸门上的固体材料R采用什么金属？
[提示] R活泼性应比铁强且能稳定存在于水溶液中，通常选锌。

2．图乙所示方案也可降低铁闸门的腐蚀速率，铁闸门应连接直流电源的什么极，这属于哪种防护方法？
[提示] 铁闸门接电源负极，这是外加电流阴极保护法。

3．除上述保护金属的方法，你还知道哪些防止金属腐蚀的措施？
[提示] 电镀、涂保护层、改变金属内部结构等。

[对点训练]
[教师备选]
下列金属防护属于电化学保护的是( )
A．涂油漆
B．外加电流的阴极保护法
C．在金属表面覆盖一层保护层
D．改变金属内部组成结构
B[运用电化学知识，可采用牺牲阳极的阴极保护法或外加电流的阴极保护法对金属进行保护，前者利用了原电池原理，后者利用了电解池原理。

]
1．下列金属防腐的措施中，属于牺牲阳极的阴极保护法的是( )
A．水中的钢闸门连接电源的负极
B．金属护栏表面涂漆
C．汽车底盘喷涂高分子膜
D．地下钢管连接锌板
D[锌比铁活泼，地下钢管连接锌板时锌作负极被腐蚀，钢管作正极得到保护，本题选D。

]
2．下列对几种常见的金属防腐方法的描述错误的是( )
B[若保护层金属的活动性大于被保护金属的活动性，则保护层破损后中，仍然起到对金属的保护作用。

]
常见防止金属腐蚀的具体方法
(1)给金属穿上“防护服”
涂漆——如在钢铁表面涂防锈油漆；
热镀——加热锌或锡等耐腐蚀性能较强的金属，使其均匀覆盖于钢铁表面；
电镀——在钢铁表面形成锌或铬等耐腐蚀性较强的金属镀层；
喷涂有机或无机涂层材料等。

(2)电化学防护法——即牺牲阳极的阴极保护法和外加电流阴极保护法。

(3)在钢铁中加入一定比例的铬和镍(如14%～18% Cr,7%～9% Ni)，改变钢铁内部的组成和结构，可极大程度地提高钢铁抗腐蚀性能，这就是常见的“不锈钢”。

[当堂达标·固双基]
1．在下列各种情况下，埋在地下的输油铸铁管道的腐蚀速率最慢的是( )
A．在潮湿疏松的酸性土壤中
B．在潮湿疏松透气的土壤中
C．在干燥致密不透气的土壤中
D．在含碳较多、潮湿透气的土壤中
C[A项易发生析氢腐蚀，B项易发生吸氧腐蚀，D项易发生电化学腐蚀，故A、B、D项都加快了铸铁管道的腐蚀速率。

本题选C。

]
2．相同材质的铁在下列四种情况下不易被腐蚀的是( )
C[A项，铁、铜和醋酸构成原电池，铁易失电子作负极，则铁加速被腐蚀；B项，食盐水作电解质溶液，铁炒锅和铁铲都是铁碳合金，符合原电池的形成条件，铁作负极，碳作正极，则铁加速被腐蚀；C 项，铜镀层将铁球覆盖，使铁被保护，铁不易被腐蚀；D项，符合原电池的形成条件，酸雨作电解质溶液，铁作负极，则铁加速被腐蚀。

综上所述，C项正确。

]
3．如图液面上浮着一个空心铁球，数天后可观察到的现象是( )
①铁球表面出现红棕色锈斑
②铁球表面出现黑色锈斑
③量筒内水位下降
④量筒内水位上升
A．①③B．①④
C．②③D．②④
B[由图示可知铁球表面发生吸氧腐蚀，生成红棕色锈斑，量筒内O2含量减少，故量筒内水位上升。

] 4．金属腐蚀的电化学原理可用如图模拟。

【导学号：41722056】
(1)请写出有关电极反应式：
①铁棒上电极反应式：
___________________________________________________________
___________________________________________________________。

②碳棒上电极反应式：
___________________________________________________________。

(2)该图所表示的是________(填“析氢”或“吸氧”)腐蚀。

(3)若将O2撤走，并将NaCl溶液改为稀硫酸溶液，则此图可表示________(填“析氢”或“吸氧”)腐
蚀原理；若用牺牲阳极法来保护铁棒不被腐蚀溶解，即可将碳棒改为________棒。

[解析]电解质是氯化钠溶液，溶液呈中性，发生吸氧腐蚀，负极反应是2Fe－4e－===2Fe2＋，正极反应是O2＋2H2O＋4e－===4OH－。

若将O2撤走，并将NaCl溶液改为稀硫酸溶液，此时发生析氢腐蚀；若用牺牲阳极法来保护铁棒不被腐蚀溶解，此时构成的原电池中铁棒作正极，负极是比铁活泼的金属，因此可将碳棒改为锌棒。

[答案](1)①2Fe－4e－===2Fe2＋
②O2＋2H2O＋4e－===4OH－
(2)吸氧(3)析氢锌(或其他比Fe活泼的金属)。