高中化学 4-4 金属制品的防护同步课件 鲁科版选修1.ppt

钢铁在潮湿的环境中和干燥环境中，哪一种情况更容易生锈？ 提示 在潮湿的环境中更易生锈。,1.钢铁：钢铁并不是 ，而是铁的 ，其中含有少量的 。 2腐蚀原因：在潮湿的空气里，铁器表面吸附了一层水膜。水膜中溶解有 和少量盐类等，形成一薄层电解质溶液，与铁器中的铁和碳构成了许多微小的 ，发生原电池反应，活泼的铁作为原电池 ，碳相当于原电池 。,纯铁,合金,碳,CO2,原电池,负极,正极,3腐蚀原理：在微小的电池中，铁原子 电子，被 ，电子传递给 ，碳把电子传递给 ，并把 还原。负极反应： ，正极反应： ，电池反应为： ，反应生成的Fe（OH）2不稳定，进一步被空气氧化，化学方程式为 。,失去,氧化,做正极的碳,O2,O2,2Fe4e=2Fe2,2H2OO24e=4OH,2Fe2H2OO2=2Fe（OH）2,4Fe（OH）2O22H2O=4Fe（OH）3,4电化学腐蚀：金属在 存在情况下通过 反应发生的腐蚀。 5化学腐蚀：金属与 直接接触而被氧化的过程。 6腐蚀的本质：金属腐蚀的本质是金属 变成金属 ，金属被 ，通式为 。,有电解质,原电池,氧化性较强的物质,失去电子,阳离子,氧化,Mne=Mn,1.金属防护方法有两大类 （1）在金属表面添加防护层，如 、 、 、 等。 （2）电化学保护法，如 和 。,烤漆,涂机油,电镀,烤蓝,牺牲阳极的阴极保护法,外加电流的阴极保护法,2电镀 （1）概念：在金属表面镀上一层有保护能力的 。 （2）电镀的原理：待镀部件与直流电源的 极相连，镀层金属与直流电源的 极相连， 的盐溶液作电镀的电解质溶液。,金属,负,正,镀层金属,（1）概念：“烤蓝”，又称“发蓝”。可以增强铁器件的抗腐蚀能力。 （2）原因：烤蓝在铁器件的表面生成致密的 薄膜。,3烤蓝,四氧化三铁,1.合金及其特点：合金是由金属与其他金属或非金属熔合制成的。它克服了单一金属强度小的缺点，具有较好的 、 、 性能。 2自行车选材主要指标为 、 、 和 。,物理,化学,机械,重量轻,耐腐蚀,强度高,减震性能好,3几种常见合金 （1）铁合金：优点： ，缺点： 。 （2）铝合金：优点： 、 、 、 性高。 （3）钛合金：优点： 、 、 、 。 （4）镁合金：优点： 。,使车架变轻,笨重，易腐蚀,质轻,成本低,易加工,机械,重量轻,强度高,韧性好,耐腐蚀,质轻,【慎思1】 影响金属腐蚀的因素有哪些？ 提示 （1）金属的性质 金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀，如果金属中能导电的杂质不如该金属活泼，则容易形成原电池而使金属发生电化学腐蚀。 （2）介质 活泼金属在强电解质溶液中腐蚀较快。 （3）氧化剂 氧化剂的氧化性越强，金属腐蚀的越快。,【慎思2】 日常生产、生活中用到许多金属制品，从实用美观角度考虑选择下列合适的金属材料或保护（防腐蚀）方法，将序号填入下表相应空格中 不锈钢 白铁（镀锌铁皮） 铝合金 镀铬铁管 涂漆 镶嵌锌块 与直流电源负极相连（阴极保护法）,提示 ,金属原子（M）失去电子生成金属阳离子。Mne=Mn。,1金属腐蚀的本质,2化学腐蚀和电化学腐蚀的比较,（1）吸氧腐蚀和析氢腐蚀的比较,3.钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀,（2）铁锈（Fe2O3·nH2O）的生成过程：钢铁发生吸氧腐蚀而生锈。发生的化学反应为： （正极）O22H2O4e=4OH （负极）2Fe4e=2Fe2 （电池反应）2FeO22H2O=2Fe（OH）2 4Fe（OH）2O22H2O=4Fe（OH）3 2Fe（OH）3=Fe2O3·nH2O（3n）H2O,（1）与构成原电池的材料有关，两极材料的活动性差别越大，电动势越大，氧化还原反应的速率越快，活泼金属被腐蚀的速率就越快。 （2）与金属所接触的电解质强弱有关，活泼金属在电解质溶液中的腐蚀快于在非电解质溶液中的腐蚀，在强电解质溶液中的腐蚀快于在弱电解质溶液中的腐蚀。,4金属腐蚀快慢的影响因素,电解原理引起腐蚀（金属作阳极）原电池原理引起的腐蚀（金属作负极）化学腐蚀一般有防腐措施的腐蚀形成原电池原理防腐（金属作正极）的腐蚀形成电解池原理的防腐（作阴极）的腐蚀。,5金属腐蚀快慢比较,【例1】下列说法正确的是 （ ）。 A钢铁因含杂质而容易发生电化学腐蚀，所以合金都不 耐腐蚀 B原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因，故不能用来 减缓金属的腐蚀 C钢铁电化学腐蚀的两种类型主要区别在于水膜的pH不 同，引起的正极反应不相同 D无论哪种类型的腐蚀，其实质都是金属被氧化,解析 本题考查金属的腐蚀实质和类型。金属的腐蚀就是金属失电子而被氧化的过程。依据电化学腐蚀中析氢腐蚀和吸氧腐蚀的原理可知，吸氧腐蚀正极反应为O22H2O4e=4OH，析氢腐蚀中正极反应式为2H2e=H2。原电池反应既可以加快金属的腐蚀，也可用以防止金属的腐蚀，例如镀锌铁等。 答案 CD,【体验1】 钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀，发生的原电池反应为：2Fe2H2OO2=2Fe（OH）2。以下说法正确的是 （ ）。 A负极发生的反应为：Fe2e=Fe2 B正极发生的反应为：2H2OO22e=4OH C原电池是将电能转变为化学能的装置 D钢柱在水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀,解析 由原电池反应式知负极为Fe2e=Fe2，正极为2H2OO24e=4OH，所以A项对B项错；原电池是将化学能转化为电能的装置，C项错；根据原电池原理钢柱在空气与水交界处更容易腐蚀，D项错。 答案 A,【体验2】 在铜制品上的铝质铆钉，在潮湿空气中容易腐蚀的原因可说明 （ ）。 A形成原电池时，铝作负极 B形成原电池时，铜作负极 C形成原电池时，电流由铝经导线流向铜 D铝质铆钉发生了电化学腐蚀 解析 铜 、铝组成原电池，铝作负极，失电子被腐蚀；要注意电子流动方向与电流方向相反。 答案 AD,金属防护的基本思路是防止金属与化学物质直接接触、防止金属与环境形成原电池。 由于金属的腐蚀给生产和生活带来严重的损失，必须采取一定的措施防止金属腐蚀，常用的防护方法有：,1改变金属的结构：制成各种合金。如不锈钢（钢中加入一定量的镍和铬）等。 2加保护层：电镀、热镀、喷镀、涂漆、涂油等，或制成氧化膜保护。 （1）烤蓝：如在钢铁制品表面生成Fe3O4。 （2）常温下在铝制品表面生成Al2O3。,3电化学保护法：消除引起金属发生电化学腐蚀的电池反应的方法。 （1）外加电流的保护法：将被保护的金属与外加直流电源的负极相连，能导电的惰性材料（如石墨）与电源正极相连，通电后，被保护的金属上积累电子从而防止其被氧化腐蚀。 （2）外加活泼电极的保护法：在被保护的金属上连接一种更活泼的金属，当发生电化学腐蚀时，首先锈蚀的是阳极（活泼金属一极），这样就保护了另一极的金属不被腐蚀。,【例2】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：O22H2O4e=4OH D工业上电解饱和食盐水的阳极反应：2Cl2e =Cl2,解析 选项A，铁作阳极，铁要溶解，要在铁表面镀锌，铁应该作阴极；选项B，Zn的活动性比Fe强，Zn失去电子而保护了船体；选项C，钢铁吸氧腐蚀时，O2在正极获得电子；选项D，Cl失电子能力大于OH，电解饱和食盐水时，Cl在阳极失去电子变为Cl2。 答案 A,【体验3】 下列防腐措施中，利用原电池反应使主要金属得到保护的是 （ ）。 A用氧化剂使金属表面生成致密稳定的氧化物保护膜 B在金属中加入一些铬或镍制成合金 C在轮船的船壳吃水线以下部分装上一锌锭 D金属表面喷漆 解析 A项是将金属氧化，使表面生成氧化膜；D项是在金属表面覆盖保护层；B项是改变金属的内部组织结构；A、B、D项均不能形成原电池，故只有C项正确。 答案 C,（1）定义：电镀是应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。 （2）电镀的目的：使金属增强抗腐蚀能力，增加美观和表面硬度。,1电镀,（3）电镀的条件：待镀的金属制品作阴极，镀层金属作阳极，用含有镀层金属离子的盐溶液作电镀液。即阳极材料、电解质溶液中的放电阳离子、镀层金属都必须是同一种金属元素。 注意：电镀池中，电解质溶液浓度不发生变化； 经过特殊处理，可以在有机材料表面镀上一层金属。,“烤蓝”，又称“发蓝”，是一种常用的铁器表面处理方法。它可以使铁器表面生成一层致密的Fe3O4薄膜，增强铁器件的抗腐蚀能力。铁器件“烤蓝”要使用发蓝液。其方法是：将铁放入50 g NaOH、10 g NaNO3、3 g NaNO2及100 mL水所得到的溶液中，加热煮沸20 min，用水洗净，即看到有Fe3O4保护层生成。其原理是利用Fe在碱性溶液中更容易被一些并不强的氧化剂氧化生成钝化膜。,2烤蓝,【例3】下列有关合金性质的说法正确的是 （ ）。 A合金与各成分金属相比，具有许多优良的物理、化学 或机械性能 B相同金属元素形成的合金，元素的含量有可能不同， 但其性能是相同的 C镁铝合金在盐酸中能完全溶解 D合金具有各成分金属性质之和,解析 A、C项均正确，其中C项的反应为： Mg2HCl=MgCl2H2，2Al6HCl=2AlCl33H2。因合金元素的含量不同，其性能亦不同，故B项错；合金具有比各成分金属更优越的性能，但不是各成分金属的性质之和。 答案 AC,【体验4】 镁铝合金因坚硬、轻巧、美观、洁净、易于加工而成为新型建筑装潢材料，主要用于制作窗框、卷帘门、防护栏等。下列与这些用途无关的性质是（ ）。 A不易生锈 B导电性好 C密度小 D强度高 解析 镁铝合金具有性质稳定、质地轻、硬度大等特点，且外观漂亮，适合于作装潢材料，而金属的导电性用于制作电线、电缆。 答案 B,（1）组成：合金是由金属和金属或金属和非金属熔合而成的具有金属特性的物质。,1合金的组成和性质,（2）合金的性质： 合金比纯金属硬度更大、更坚固。纯金属中原子排列规整，加入其他元素的原子，改变了金属原子有规则的层状排列，使原子间滑动变困难，因此合金硬度更大。 合金的熔点一般比成分金属低。 合金具有固定的熔、沸点（有别于其他混合物）。,2常见合金的组成、性能,【例4】在铁制品上镀一定厚度的锌层，以下方案设计正确的是 （ ）。 A锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含有锌离子 B锌作阴极，镀件作阳极，溶液中含有亚铁离子 C铁作阳极，镀件作阴极，溶液中含有亚铁离子 D锌作阴极，镀件作阳极，溶液中含有锌离子 解析 按电镀的条件（待镀金属作阴极，镀层金属作阳极，含镀层金属离子的盐溶液作电镀液）知A项正确。 答案 A,【体验5】 建筑用的钢材在出厂之前要经过发蓝处理，使其表面生成一层四氧化三铁，其目的是 （ ）。 A增加钢材的硬度 B增加钢材的抗腐蚀能力 C使钢材美观 D增加钢材的韧性 解析 发蓝处理，钢材“表面生成一层四氧化三铁”是为了在金属表面覆盖保护层，增强抗腐蚀能力。 答案 B,【案例】 为研究金属腐蚀的条件和速率，某课外兴趣活动小组学生用金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在如图所示的三个装置中，再放置于玻璃钟罩里保存相同的一段时间，下列对实验结束时现象的描述不正确的是（ ）。,A实验结束时，装置左侧的液面一定会下降 B实验结束时，装置左侧的液面比装置的低 C实验结束时，装置中的铁钉腐蚀最严重 D实验结束时，装置中的铁钉几乎没有被腐蚀 思路分析 先分析U形管中溶液的性质，再结合连接铁钉的金属丝的性质分析可能发生的腐蚀类型。,解析 这是一道将原电池原理应用于判断金属腐蚀快慢的题。装置中的铁钉处于盐酸的蒸气中，发生析氢腐蚀，使左侧液面下降；装置中的铁钉同样处于盐酸的蒸气中，所不同的是悬挂铁钉的金属丝由铁丝换成了铜丝，由于Fe比Cu活泼，在这种氛围中构成的原电池会加快铁钉的腐蚀而放出更多的H2，使左侧液面下降更多；装置中虽然悬挂铁钉的还是铜丝，但由于浓硫酸有吸水性、无挥发性，使铁钉处于一种较为干燥的空气中，因而在短时间内几乎没有被腐蚀。 答案 B,单击此处进入 活页规范训练,