第四节金属的电化学腐蚀与防护.docx

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第四节金属的电化学腐蚀与防护

实验一部化学组集体备课发言材料

主备人

小组成员

发言时间

选修4·第四章电化学基础

第四节金属的电化学腐蚀与防护

内容

新课

习题课

总课时

第一课时金属的电化学腐蚀

1

1

3

第二课时金属腐蚀的防护

1

新课标要求：

1.能解释金属发生电化学腐蚀的原因，认识金属腐蚀的危害，通过实验探究防止金属腐蚀的措施。

2.查阅资料并交流：

防止钢铁腐蚀的方法。

新增内容（与旧教材）：

1.牺牲阳极的阴极保护法

2.外加电流的阴极保护法

具体安排

课题

第一课时金属的电化学腐蚀

课型

新课

教学目标

（三维目标）

1．知识与技能目标

（1）知道金属腐蚀的两种类型（化学腐蚀和电化学腐蚀）。

（2）能解释金属发生电化学腐蚀的原因,认识金属腐蚀的危害。

（3）掌握化学腐蚀与电化学腐蚀的比较

2．过程与方法目标

（1）学会设计控制单一变量进行对比实验以及对实验设计进行评价。

（2）从实验探究过程中提高对实验现象的观察能力和分析能力。

3．情感态度与价值观目标

（1）通过金属腐蚀与生产、生活实际相联系的内容,增强学生学习兴趣.

（2）通过课堂探究活动,发展学生的探究能力,学会与人合作与交流,共同研究，探讨科学问题。

重点和难点

金属的电化学腐蚀的原理

教学手段

计算机辅助教学实验辅助教学

教学方法

通过实验激发学生的兴趣，引导启发学生分析、认识问题的本质并迁移知识，解决类似问题。

教学过程

[指导阅读]：

引导学生阅读P84—85金属的电化学腐蚀内容，回答下列问题。

1、什么是金属腐蚀？

其本质是什么?

2、金属腐蚀有哪些种类？

化学腐蚀和哪些因素有关？

3、什么是电化学腐蚀？

[归纳]：

一、金属的电化学腐蚀

（一）、金属腐蚀：

1、定义：

是指金属或合金跟接触的气体或液体发生氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。

2、本质：

M–ne-→Mn+（氧化反应）

3、类型：

化学腐蚀——直接反应电化学腐蚀——原电池反应

（二）、化学腐蚀

1、定义：

金属与接触到的干燥气体（如、、等）或非电解质液体（如）等直接发生化学反应而引起的腐蚀。

如：

钢管被原油中的腐蚀，

2、影响因素：

与接触物质的氧化性有关和温度越高，化学腐蚀越。

（三）、电化学腐蚀：

1、定义：

不纯的金属跟电解质溶液接触时。

会发生反应的金属失去电子而被。

如在潮湿的空气中生锈。

[过渡]：

钢铁及其制品通常为含碳的铁合金，若在潮湿的环境里或湿度较大的环境里长期放置，常易生锈变红，是什么原因？

下面我们就来讨论钢铁在潮湿的空气中生锈的原因？

[实验探究]：

P85将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放入下图具支试管中，观察导管中水柱变化，并思考引起变化的原因？

吸氧腐蚀

2、类型：

⑴、吸氧腐蚀：

中性或酸性很弱或碱性条件下，易发生腐蚀。

负极：

2Fe-4e-=2Fe2+正极：

O2+2H2O+4e-=4OH-

电池反应：

2Fe+O2+2H2O=2Fe（OH）2进一步反应：

4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3

2Fe（OH）3=Fe2O3·xH2O+（3-x）H2O

⑵、析氢腐蚀：

当钢铁处于酸性环境中

负极：

Fe-2e-=Fe2+

正极：

2H++2e-=H2↑

电池反应：

Fe+2H+=Fe2++H2↑

⑶、析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较

析氢腐蚀

吸氧腐蚀

条件

水膜呈

水膜呈

电极

反应

负极（Fe极）

正极（C极）

联系

3、化学腐蚀与电化学腐蚀的比较：

电化腐蚀

化学腐蚀

条件

不纯金属或合金与接触

与直接接触

有无电流

有微弱电流产生

无电流产生

本质

较活泼的金属被氧化

金属被氧化

联系

两种腐蚀往往发生，但腐蚀更普遍，速度快，危害更重。

[典型例题]：

例1、如图,水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：

⑴、若液面上升，则溶液呈性，

发生腐蚀，电极反应式为：

负极：

正极：

⑵、若液面下降，则溶液呈性，发生腐蚀，

电极反应式为：

负极：

正极：

＊例2、钢铁在锈蚀过程中，下列5种变化可能发生的是（C）

①、Fe由+2价转化为+3价②、O2被还原③、产生H2

④、Fe（OH）3失水形成Fe2O3·H2O⑤、杂质碳被氧化除去

A.①②B.③④C.①②③④D.①②③④⑤

作业：

P871、2、3

课题

第二课时金属腐蚀的防腐

课型

新课

教学目标（三维目标）

一、知识与技能

1、认识金属腐蚀的危害及防腐措施，感受化学对人类生产和生活的影响。

2、掌握影响金属腐蚀快慢的比较

二、过程与方法

通过学习增强保护环境的意识，节约意识。

三、情感、态度与价值

通过化学实验（设计、验证和评价）这一科学研究方法，培养学生实事求是的科学精神，帮助学生树立正确的科学态度。

重点和难点

金属腐蚀的防腐措施

教学手段

计算机辅助教学

教学方法

通过联系生活激发学生的兴趣，引导启发学生分析现象、探究实质、总结规律。

教学过程

[提问]：

请大家根据铁生锈的原因，我们可以采取哪些措施防止铁生锈？

二、金属的电化学防护

1、牺牲阳极的阴极保护法

原电池的负极（阳极）的金属被腐蚀

原电池的正极（阴极）的金属被保护

⑴、原理：

形成原电池反应时，让被保护金属做极，不反应，起到保护作用；而活泼金属反应受到腐蚀。

⑵、装置图：

[科学探究]：

验证牺牲阳极的阴极保护法

原因：

2、外加电流阴极保护法：

⑴、原理：

将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极，使被保护的金属作为极，在外加直流电的作用下使阴极得到保护。

此法主要用于防止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。

⑵、装置图：

-+

辅助阳极

[过渡]：

除此以外还有哪些防护方法？

[归纳小结]：

3、改变金属的内部结构（钢→不锈钢，在钢中加入镍和铬）。

4、覆盖保护膜（涂油漆，电镀，钝化等）。

5、金属被保护的效果比较：

电解池的阴极保护（外加电流阴极保护法）>原电池的正极（牺牲阳极的阴极保护法）>一般保护

[典型例题]：

例3、为了防止钢铁锈蚀，下列防护方法中正确的是（CD）

A.在精密机床的铁床上安装铜螺钉

B.在排放海水的钢铁阀门上用导线连接一块石墨，一同浸入海水中

C.在海轮舷上用铁丝系住锌板浸在海水里

D.在地下输油的铸铁管上接直流电源的负极

例4、下列事实不能用电化学理论解释的是（B）

A.轮船水线以下的船壳上装一定数量的锌块

B.铝片不用特殊方法保存

C.纯锌与稀硫酸反应时，滴入少量硫酸铜溶液后速率加快

D.镀锌的铁比镀锡的铁耐用

[解析]：

A选项是通过构成Zn—Fe原电池，在船壳上加Zn块构成原电池负极，从而保护船体不被腐蚀。

B选项是靠氧化膜保护铝。

C选项Zn＋Cu2+====Cu＋Zn2+，生成的Cu与Zn在溶液中构成原电池加快反应的速率。

D选项中Zn—Fe原电池Zn为负极，而Fe—Sn原电池中Fe为负极，故前者Zn被氧化保护了铁。

答案：

B

[问题探究]：

探究一：

镀锌铁皮和镀锡铁皮哪个更易被腐蚀？

为什么？

探究二：

纯锌和粗锌哪个更易和酸反应？

如向酸中再加硫酸铜又会什么现象？

三、影响金属腐蚀快慢比较

[典型例题]：

例5、下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是52134

[结论]：

1、原电池正极、电解池阴极受到保护

2、在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下：

电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞防腐措施的腐蚀

作业：

P884、5、6、8、9

习题课

1

（2009广东）10．出土的锡青铜（铜锡合金）文物常有Cu2（OH）3Cl覆盖在其表面。

下列说法正确的是

A.锡青铜的熔点比纯铜高

B．在自然环境中，锡青铜中的锡对铜起保护作用

C．锡青铜文物在潮湿环境中的腐蚀比干燥环境中快

D．生成Cu2（OH）3Cl覆盖物是电化学腐蚀过程，但不是化学反应过程

【答案】BC

（2009广东

）25．钢铁生锈过程发生如下反应：

①2Fe+O2+2H2O=2Fe（OH）2；

②4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3；

③2Fe（OH）3=Fe2O3+3H2O。

下列说法正确的是

A．反应①、②中电子转移数目相等

B．反应①中氧化剂是氧气和水

C．与铜质水龙头连接处的钢质水管不易发生腐蚀

D．钢铁在潮湿的空气中不能发生电化学腐蚀

答案.A

（2009北京）6．下列叙述不正确的是

A．铁表面镀锌，铁作阳极

B．船底镶嵌锌块，锌作负极，以防船体被腐蚀

C．钢铁吸氧腐蚀的正极反应：

D．工业上电解饱和食盐水的阳极反应：

＊（2009上海

）13．右图装置中，U型管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，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：

D．a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀

【答案】B

实验一部化学组集体备课发言材料

主备人

小组成员

发言时间

选修4·第四章电化学基础

第四节金属的电化学腐蚀与防护

内容

新课

习题课

总课时

第一课时金属的电化学腐蚀

1

1

3

第二课时金属腐蚀的防护

1

新课标要求：

1.能解释金属发生电化学腐蚀的原因，认识金属腐蚀的危害，通过实验探究防止金属腐蚀的措施。

2.查阅资料并交流：

防止钢铁腐蚀的方法。

新增内容（与旧教材）：

1.牺牲阳极的阴极保护法

2.外加电流的阴极保护法

具体安排

课题

第一课时金属的电化学腐蚀

课型

新课

教学目标

（三维目标）

1．知识与技能目标

（1）知道金属腐蚀的两种类型（化学腐蚀和电化学腐蚀）。

（2）能解释金属发生电化学腐蚀的原因,认识金属腐蚀的危害。

（3）掌握化学腐蚀与电化学腐蚀的比较

2．过程与方法目标

（1）学会设计控制单一变量进行对比实验以及对实验设计进行评价。

（2）从实验探究过程中提高对实验现象的观察能力和分析能力。

3．情感态度与价值观目标

（1）通过金属腐蚀与生产、生活实际相联系的内容,增强学生学习兴趣.

（2）通过课堂探究活动,发展学生的探究能力,学会与人合作与交流,共同研究，探讨科学问题。

重点和难点

金属的电化学腐蚀的原理

教学手段

计算机辅助教学实验辅助教学

教学方法

通过实验激发学生的兴趣，引导启发学生分析、认识问题的本质并迁移知识，解决类似问题。

教学过程

[指导阅读]：

引导学生阅读P84—85金属的电化学腐蚀内容，回答下列问题。

1、什么是金属腐蚀？

其本质是什么?

2、金属腐蚀有哪些种类？

化学腐蚀和哪些因素有关？

3、什么是电化学腐蚀？

[归纳]：

一、金属的电化学腐蚀

（一）、金属腐蚀：

1、定义：

是指金属或合金跟接触的气体或液体发生氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。

2、本质：

M–ne-→Mn+（氧化反应）

3、类型：

化学腐蚀——直接反应电化学腐蚀——原电池反应

（二）、化学腐蚀

1、定义：

金属与接触到的干燥气体（如、、等）或非电解质液体（如）等直接发生化学反应而引起的腐蚀。

如：

钢管被原油中的腐蚀，

2、影响因素：

与接触物质的氧化性有关和温度越高，化学腐蚀越。

（三）、电化学腐蚀：

1、定义：

不纯的金属跟电解质溶液接触时。

会发生反应的金属失去电子而被。

如在潮湿的空气中生锈。

[过渡]：

钢铁及其制品通常为含碳的铁合金，若在潮湿的环境里或湿度较大的环境里长期放置，常易生锈变红，是什么原因？

下面我们就来讨论钢铁在潮湿的空气中生锈的原因？

[实验探究]：

P85将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放入下图具支试管中，观察导管中水柱变化，并思考引起变化的原因？

吸氧腐蚀

2、类型：

⑴、吸氧腐蚀：

中性或酸性很弱或碱性条件下，易发生腐蚀。

负极：

2Fe-4e-=2Fe2+正极：

O2+2H2O+4e-=4OH-

电池反应：

2Fe+O2+2H2O=2Fe（OH）2进一步反应：

4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3

2Fe（OH）3=Fe2O3·xH2O+（3-x）H2O

⑵、析氢腐蚀：

当钢铁处于酸性环境中

负极：

Fe-2e-=Fe2+

正极：

2H++2e-=H2↑

电池反应：

Fe+2H+=Fe2++H2↑

⑶、析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较

析氢腐蚀

吸氧腐蚀

条件

水膜呈

水膜呈

电极

反应

负极（Fe极）

正极（C极）

联系

3、化学腐蚀与电化学腐蚀的比较：

电化腐蚀

化学腐蚀

条件

不纯金属或合金与接触

与直接接触

有无电流

有微弱电流产生

无电流产生

本质

较活泼的金属被氧化

金属被氧化

联系

两种腐蚀往往发生，但腐蚀更普遍，速度快，危害更重。

[典型例题]：

例1、如图,水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：

⑴、若液面上升，则溶液呈性，

发生腐蚀，电极反应式为：

负极：

正极：

⑵、若液面下降，则溶液呈性，发生腐蚀，

电极反应式为：

负极：

正极：

＊例2、钢铁在锈蚀过程中，下列5种变化可能发生的是（C）

①、Fe由+2价转化为+3价②、O2被还原③、产生H2

④、Fe（OH）3失水形成Fe2O3·H2O⑤、杂质碳被氧化除去

A.①②B.③④C.①②③④D.①②③④⑤

作业：

P871、2、3

课题

第二课时金属腐蚀的防腐

课型

新课

教学目标（三维目标）

一、知识与技能

1、认识金属腐蚀的危害及防腐措施，感受化学对人类生产和生活的影响。

2、掌握影响金属腐蚀快慢的比较

二、过程与方法

通过学习增强保护环境的意识，节约意识。

三、情感、态度与价值

通过化学实验（设计、验证和评价）这一科学研究方法，培养学生实事求是的科学精神，帮助学生树立正确的科学态度。

重点和难点

金属腐蚀的防腐措施

教学手段

计算机辅助教学

教学方法

通过联系生活激发学生的兴趣，引导启发学生分析现象、探究实质、总结规律。

教学过程

[提问]：

请大家根据铁生锈的原因，我们可以采取哪些措施防止铁生锈？

二、金属的电化学防护

1、牺牲阳极的阴极保护法

原电池的负极（阳极）的金属被腐蚀

原电池的正极（阴极）的金属被保护

⑴、原理：

形成原电池反应时，让被保护金属做极，不反应，起到保护作用；而活泼金属反应受到腐蚀。

⑵、装置图：

[科学探究]：

验证牺牲阳极的阴极保护法

原因：

2、外加电流阴极保护法：

⑴、原理：

将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极，使被保护的金属作为极，在外加直流电的作用下使阴极得到保护。

此法主要用于防止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。

⑵、装置图：

-+

辅助阳极

[过渡]：

除此以外还有哪些防护方法？

[归纳小结]：

3、改变金属的内部结构（钢→不锈钢，在钢中加入镍和铬）。

4、覆盖保护膜（涂油漆，电镀，钝化等）。

5、金属被保护的效果比较：

电解池的阴极保护（外加电流阴极保护法）>原电池的正极（牺牲阳极的阴极保护法）>一般保护

[典型例题]：

例3、为了防止钢铁锈蚀，下列防护方法中正确的是（CD）

A.在精密机床的铁床上安装铜螺钉

B.在排放海水的钢铁阀门上用导线连接一块石墨，一同浸入海水中

C.在海轮舷上用铁丝系住锌板浸在海水里

D.在地下输油的铸铁管上接直流电源的负极

例4、下列事实不能用电化学理论解释的是（B）

A.轮船水线以下的船壳上装一定数量的锌块

B.铝片不用特殊方法保存

C.纯锌与稀硫酸反应时，滴入少量硫酸铜溶液后速率加快

D.镀锌的铁比镀锡的铁耐用

[解析]：

A选项是通过构成Zn—Fe原电池，在船壳上加Zn块构成原电池负极，从而保护船体不被腐蚀。

B选项是靠氧化膜保护铝。

C选项Zn＋Cu2+====Cu＋Zn2+，生成的Cu与Zn在溶液中构成原电池加快反应的速率。

D选项中Zn—Fe原电池Zn为负极，而Fe—Sn原电池中Fe为负极，故前者Zn被氧化保护了铁。

答案：

B

[问题探究]：

探究一：

镀锌铁皮和镀锡铁皮哪个更易被腐蚀？

为什么？

探究二：

纯锌和粗锌哪个更易和酸反应？

如向酸中再加硫酸铜又会什么现象？

三、影响金属腐蚀快慢比较

[典型例题]：

例5、下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是52134

[结论]：

1、原电池正极、电解池阴极受到保护

2、在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下：

电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞防腐措施的腐蚀

作业：

P884、5、6、8、9

习题课

1

（2009广东）10．出土的锡青铜（铜锡合金）文物常有Cu2（OH）3Cl覆盖在其表面。

下列说法正确的是

A.锡青铜的熔点比纯铜高

B．在自然环境中，锡青铜中的锡对铜起保护作用

C．锡青铜文物在潮湿环境中的腐蚀比干燥环境中快

D．生成Cu2（OH）3Cl覆盖物是电化学腐蚀过程，但不是化学反应过程

【答案】BC

（2009广东

）25．钢铁生锈过程发生如下反应：

①2Fe+O2+2H2O=2Fe（OH）2；

②4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3；

③2Fe（OH）3=Fe2O3+3H2O。

下列说法正确的是

A．反应①、②中电子转移数目相等

B．反应①中氧化剂是氧气和水

C．与铜质水龙头连接处的钢质水管不易发生腐蚀

D．钢铁在潮湿的空气中不能发生电化学腐蚀

答案.A

（2009北京）6．下列叙述不正确的是

A．铁表面镀锌，铁作阳极

B．船底镶嵌锌块，锌作负极，以防船体被腐蚀

C．钢铁吸氧腐蚀的正极反应：

D．工业上电解饱和食盐水的阳极反应：

＊（2009上海

）13．右图装置中，U型管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，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：

D．a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀

【答案】B