第4章第3节-金属的腐蚀与防护第1课时-金属的腐蚀教师版

《2021-2022学年高二化学同步精品学案新人教版选择性必修1》第四章化学反应与电能第三节金属的腐蚀与防护一.金属的腐蚀条件水膜酸性较强水膜酸性很弱或呈中性

1.定义指金属或合金与周围的气体或液体物质发生氧化还原反应而引起损耗的现象1分类由于条件不同负，极钢铁腐蚀可分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀两种Fe类_2型e=Fe2电池反应正极2Hb+2e-=H2T O+4e+2H O=MOH22总反应Fe+2H+=Fe2++H T2Fe+O+2H O=2FeOH

22222.分类根据与金属接触的气体或液体不同,金属腐蚀可分为两类:电化学腐蚀类型化学腐蚀金属与其表面接触的一些物质如O

2、Cb、SO2等不纯的金属与电解质溶液接触时会发条件包括非电解质液体如石油直接反应而引起的腐蚀生原电池反应钢铁的析氢腐蚀示意图钢铁的吸氧腐蚀示意图有无电流无电流产生有微弱电流产生区别腐蚀物质金属直接被腐蚀较活泼金属被腐蚀共同点都是金属原子失去电子|而被氧化M/ie——M

3.钢铁的电化学腐蚀:2铁锈的形成FeOH2最终生成铁锈主要成分为Fe2O3・xH2，完成下列反应:FeOH—FeOH4FeOH”+O+2H24FeOH3；23FeOH—Fe O3xH O2FeOH3=Fe2O3・xH2O+3—%汨322特别提醒金属的腐蚀以电化学腐蚀为主，电化学腐蚀又以吸氧腐蚀为主【思考讨论】简述钢铁容易发生电化学腐蚀的原因？在潮湿的空气中，钢铁制品表面会形成一薄层水膜，空气中的CO

2、SO

2、H2s等物质溶解在其中形成电解质溶液，并与钢铁制品中的铁和少量单质碳构成原电池，加快腐蚀速率【实验探究】实验4—31铁钉的吸氧腐蚀实验将经过酸洗除锈的铁钉用饱和食盐水浸泡一下，放入如图具支试管中几分钟后,观察导管中水柱的变化，解释引起这种变化的原因实验操作实验现象实验解释.具支试管=导管中液面上升,铁钉表面有装置中铁、碳和饱和食盐水构成原电池，7食盐水铁锈生成铁钉发生吸氧腐蚀1浸泡过的铁钉d一2取两支试管，分别放入两颗锌粒和等体积、等浓度的稀盐酸，观察现象然后，向其中一支试管中滴加1—2滴硫酸铜落液，再观察现象解释产生不同现象的原因实验操作实验现象实验解释1卜uSO,溶液Zn与CuSO4反应生成Cu,Zn、

①试管中产生气泡的速率快Cu和稀盐酸构成原电池，形成粒与Zn，稀盐酸甘电化学腐蚀，速率更快a【预习检验】D

②

1.判断正误，正确的打“3,错误的打“X”1金属的化学腐蚀的实质是M—优一=M〃+,电子直接转移给氧化剂42纯铁不易腐蚀，生铁易腐蚀，是因为生铁中含碳能形成原电池发生电化学腐蚀43铁的电化学腐蚀负极反应为Fe—3e—=Fe3+x4AI、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物x5铜既可以发生析氢腐蚀也可以发生吸氧腐蚀x6金属在潮湿空气中腐蚀的实质是M+72H20=M0H〃+]H2Tx7每生成Imol铁锈Fe2O3・xH2，理论上消耗标准状况下的O

233.6L

42.下列有关金属腐蚀的说法中正确的是A.金属腐蚀指不纯金属与接触到的电解质溶液进行化学反应而损耗的过程B.电化学腐蚀指在外加电流的作用下不纯金属发生化学反应而损耗的过程C.钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，负极吸收氧气，产物最终转化为铁锈D.金属的电化学腐蚀和化学腐蚀本质相同，但电化学腐蚀伴有电流产生【答案】D解析金属腐蚀的本质，主要是金属原子失电子被氧化，腐蚀的内因是金属的化学性质比较活泼，外因是金属与空气、水和其他腐蚀性的物质接触，腐蚀主要包括化学腐蚀和电化学腐蚀，所以A错误；电化学腐蚀指不纯金属与电解质溶液接触时发生原电池反应而损耗的过程，不需要外加电流，所以B错误；钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，正极吸收氧气，而不是负极吸收氧气，所以C错误

3.炒过菜的铁锅未及时洗净（残液中含NaCl）,不久便会因被腐蚀而出现红褐色锈斑腐蚀原理如图所示，下列说法正确的是（）电解质溶液多孔铁锈A.腐蚀过程中，负极是CB.Fe失去电子经电解质溶液转移给CC.正极的电极反应式为40丁一40一一2七0+02D.C是正极，Ch在C表面上发生还原反应【答案】D〔解析）A项，铁锅中含有的Fe、C和电解质溶液构成原电池，活泼金属作负极，Fe易失电子，故腐蚀过程中,负极是Fe,错误；B项，原电池中电子由负极Fe经外电路向正极C流动，在电解质溶液中依靠离子的移动导电，错误；C项，该原电池中，C作正极，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O2+2H O+4e-=4OH一，错误；D项，C是正极，2Ch在C表面上发生还原反应，正确

4.铜板上铁钾钉的吸氧腐蚀原理如图所示下列说法正确的是（）A.正极电极反应式为2H++2b=H2TB.此过程中还涉及反应4Fe（OH）+2H O+O=4Fe（OH）2223C.此过程中Fe、Cu均被腐蚀D.此过程中电流从Fe流向Cu【答案】B1解析）铁钾钉吸氧腐蚀的正极电极反应式为O2+2H2O+4e-=FOH,铜作正极不被腐蚀，电子从负极通过导线流向正极

5.缠有金属丝的铁钉插在含有酚献的NaCl溶液中，如图所示，可以看到在贴近金属丝一边的溶液中出现粉红NaCl（酚肽）溶液A.镁B.铝C.锌D.铜色则该金属丝可能是（）【答案】D〔解析）金属丝一边溶液出现粉红色，说明金属丝附近产生0H,即正极反应式2H20+02+41因此金属丝的活泼性比Fe差，铜符合题目要求

6.一定条件下，碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下，下列说法不正确的是（）PH

2466.

5813.514腐蚀快慢较快慢较快Fe2+主要产物Fe3（）4FezCh Fe02A.在pH14溶液中，碳钢腐蚀的正极反应为O+4H++4e-=2H2O2B.在pHV4溶液中，碳钢主要发生析氢腐蚀C.在pH6溶液中，碳钢主要发生吸氧腐蚀D.在煮沸除氧气的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会减缓【答案】A1解析）A项，pH14的溶液为碱性，正极反应式为O2+2H2O+4e—=4OH，错误；B项，pH4溶液为酸性溶液，碳钢主要发生析氢腐蚀，正极反应式为2H++2e——H2f,正确；C项，pH6溶液中，碳钢主要发生吸氧腐蚀，正极反应式为O+2H O+4e-=4OH-,正确；D项，在碱性溶液中碳钢发生吸氧腐蚀，煮沸除氧气后，腐蚀速率会减慢，正确

227.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压强传感器一定的数据采集器醋酸溶液pH分析图像，以下结论错误的是（）压强压强/kPa/kPapH=2时锥形瓶中气pH=4时锥形瓶中气体压强变化的曲线图体压强变化的曲线图A.溶液pHS2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（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项正确；由压强保持不变的时间看，可知消耗氧气的速率比生成氢气的速率快，且消耗1mol氧气转移4moi电子，而生成1mol氢气转移2moi电子，所以吸氧腐蚀的速率大于析氢腐蚀速率，C项错误

8.金属腐蚀的电化学原理可用如图模拟溶液NaCl

（1）请写出有关电极反应式

①铁棒上电极反应式O

②碳棒上电极反应式O

（2）该图所表示的是（填“析氢”或“吸氧”）腐蚀

（3）若将2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

（4）钢铁的锈蚀过程中，下列变化可能发生的是o

④有Fe OxH O生成

⑤杂质碳被氧化除去232

①Fe的化合价由+2转化为+3

②2被还原

③H*被还原【答案】

（1）

①2Fe-4e一=2Fe+

②O2+2H2O+4e—=4OFT

（2）吸氧

（3）析氢

（4）

①②③④

9.某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀类型的影响因素，将混合均匀的新制铁粉和碳粉置于锥形瓶底部，塞上瓶塞（如图1）从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液，同时测量容器中的压强变化测量压强仪器

（1）请完成以下实验设计表（表中不要留空格）:编号实验目的碳粉/g铁粉/g醋酸/%

①为以下实验作参照

0.

52.

090.0

②醋酸浓度的影响

0.

536.0

③

0.

22.

090.0

（2）编号

①实验测得容器中压强随时间变化如图2亥时，容器中压强明显小于起始压强，其原因是铁发生了腐蚀,请在图3中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动方向；此时，碳粉表面发生了（填“氧化”或“还原”）反应，其电极反应式是O

（3）该小组对图2中〜九时压强变大的原因提出了如下假设，请你完成假设二假设一发生析氢腐蚀产生了气体；假设二.【答案】

（1）编号实验目的碳粉/g铁粉/g醋酸/%

②

2.0碳粉含量的影响

③2吸氧还原2H2O+O2+4e-—4OH电解质溶液膜3反应放热，温度升高解析1对比编号

①，编号

②中碳粉的质量与编号

①相同，醋酸的浓度与编号

①不同，所以铁粉的质量应与编号

①相同，即

2.0g；编号

③中碳粉质量与编号

①不同，铁粉质量和醋酸浓度均与编号

①相同，显然编号

③目的是探究碳粉含量的影响2力时、容器中压强明显小于起始压强，说明容器中气体减少，所以铁发生的是吸氧腐蚀在铁发生吸氧腐蚀的过程中，铁为负极，发生氧化反应，形成Fe2+；碳为正极，发生还原反应2H O+O+4e-=4OH223〜九时压强增大，应从两方面考虑，一是生成气体，二是温度升高，则由假设一内容可得假设二应是:此反应是放热反应，温度升高。