导学案:第三单元 金属的腐蚀与防护
课前预习
问题导入
日常生活中用来做饭的铁锅,若用水洗净后,放置一天的时间就会有红棕色的锈迹产生,这是为什么呢?如何才能防止铁锅出现上述现象呢?
答案:铁锅水洗后放置,发生了电化学腐蚀,其主要反应为2Fe+O2+2H2O====2Fe(OH)2,4Fe(OH)2+O2+2H2O====4Fe(OH)3,从而生成红棕色的物质。若将洗后的铁锅内残余的水除去,就不再出现锈迹了。
基础知识
一、金属腐蚀
1.金属___________与周围的物质发生___________而遭到破坏,称为金属腐蚀(corrosion of metal)。金属腐蚀可分为___________和___________。铜在高温下被空气中的氧气氧化而变黑,这种腐蚀就是___________腐蚀,化学腐蚀过程中___________电流产生。电化学腐蚀过程涉及到___________原理,腐蚀过程中___________电流产生。
答案:或合金 化学反应 化学腐蚀 电化学腐蚀 化学 无 原电池 有
2.通常状况下,在___________空气中,钢表面会形成一层___________的水膜,它与钢铁中的___________和___________组成原电池。在这些原电池中,___________是负极,___________为正极,在两极发生氧化、还原反应而导致钢铁腐蚀。由于上述电化学腐蚀中吸收___________,因此___________被称为腐蚀。其中负极反应为:___________;正极反应为_____________________。电池总反应为______________________________,然后Fe(OH)2被氧化成___________,反应方程式为______________________________,失去部分水生成___________,此即铁锈。
答案:潮湿 溶有O2 碳 铁 铁 碳 氧气 吸氧
Fe-2e-====Fe2+ O2+2H2O+4e-====4OH- 2Fe+O2+2H2O====2Fe(OH)2 Fe(OH)3 4Fe(OH)2+O2+2H2O====4Fe(OH)3 Fe2O3•nH2O
3.若钢铁表面的水膜中酸性___________,此时,正极就会析出___________,发生___________腐蚀。其正极、负极反应式分别为2H++2e-=H2↑,Fe-2e-=Fe2+,随着H2的析出,水膜pH___________,Fe2+与OH-结合生成___________,进而被O2氧化成___________,最后形成铁锈。
答案:较强 氢气 析氢 上升 Fe(OH)2 Fe(OH3)
4.从本质上看,金属的电化学腐蚀和化学腐蚀都是金属___________电子被___________的过程。在一般情况下,两种腐蚀同时发生,只是___________腐蚀比___________腐蚀普遍得多,腐蚀速率也___________。
答案:失去 氧化 电化学 化学 大得多
二、金属防护
1.金属的腐蚀通常发生在金属___________。因此,给金属表面加上一层保护层,将___________与___________隔开,可以起到防止金属腐蚀的作用。保护层可以是油漆、搪瓷、陶瓷、玻璃、沥青、塑料、橡胶等非金属材料,也可以是通过___________而加上的___________较强的___________或___________。
答案:表面 金属 空气 电镀 稳定性 金属 非合金
2.根据电化学腐蚀的原理,要防止金属发生电化学腐蚀,关键在于使___________成为原电池的___________,避免它发生___________而溶解。这种方法被称为___________________。
答案:金属 正极 反应 牺牲阳极的阴极保护法
3.可将被保护金属与外加直流电源的______极相连,让其成为_________极,而将外加直流电源的极接到一些废铁上,使废铁成为极。这种防止金属腐蚀的方法叫做外加电流的________。
答案:负 阴 正 阳 阴极保护法
4.除了用电化学方法防止金属腐蚀外,也可以采用___________________的方法防止金属腐蚀。如在金属中添加其他元素而形成________的合金。
答案:改变金属组成和结构 耐腐蚀
课堂互动
三点剖析
难点1 金属腐蚀的本质
1.金属(M)腐蚀的本质是金属与其周围的物质发生了氧化还原反应,即金属的反应中失电子被氧化,M-ne- Mn+而被损耗的过程。
2.金属的化学腐蚀与电化学腐蚀
(1)二者的比较
化学腐蚀 电化学腐蚀
条 件 金属跟氧化性物质直接接触 不纯金属(合金)跟电解质溶液接触
现 象 无电流产生 有微弱电流产生
本 质 金属被氧化的过程 活泼金属被氧化的过程
相互关系 金属的化学腐蚀与电化学腐蚀同时发生,后者为主
(2)电化学腐蚀的实质(钢铁腐蚀为例)
钢铁电化学腐蚀示意图
如上图所示,钢铁与其所含的碳、钢铁表面的水膜构成了无数微小的原电池。Fe作负极,发生电极反应为Fe-2e- Fe2+,Fe失去的电子通过铁转移到C的表面。碳作正极,其表面发生还原反应,电极反应取决于水膜的酸碱性。当水膜呈弱酸性和中性时,发生的电