2018-2019学年鲁科版高中化学选修1:课题4金属制品的防护学案(含答案)
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1、课题 4 金属制品的防护学习目标:1.理解金属腐蚀的本质,金属的电化学腐蚀的原理。(重难点)2.掌握金属防护的原理和常用方法。(重点)3.认识金属与合金在组成和性能上的主要区别。(重点)自 主 预 习探 新 知一、自行车金属部件为什么易被腐蚀1钢铁的电化学腐蚀(以吸氧腐蚀为例)(1)电极反应负极:2Fe4e =2Fe2正极:2H 2OO 24e =4OH(2)电池反应:2Fe2H 2OO 2=2Fe(OH)2。(3)铁锈的形成(用化学方程式表示)Fe(OH)2不稳定,在空气中进一步被氧化:4Fe(OH)2O 22H 2O=4Fe(OH)3氢氧化铁分解生成红色的三氧化二铁,即铁锈的主要成分。2金
2、属腐蚀的本质及分类(1)本质:金属原子失去电子变成金属阳离子,在此过程中金属被氧化。(2)分类化学腐蚀:金属与氧化剂直接接触而被腐蚀的过程。电化学腐蚀:金属在有电解质溶液存在的情况下通过原电池反应发生的腐蚀。微点拨:化学腐蚀过程中没有电流产生。纯金属一般发生化学腐蚀,合金在潮湿环境中一般发生电化学腐蚀。二、自行车金属部件的防腐蚀1加防护层如给车架、挡泥板、车后座烤上一层漆,给链条涂上机油,给轴承涂上凡士林,将车把、车圈、车辐条进行电镀,将车座弹簧用一层“烤蓝”保护。2电化学保护(1)根据电化学原理,只要将要保护的金属与比它活泼的金属相连构成原电池,便可以使要保护的金属不被腐蚀,这就是牺牲阳极的
3、阴极保护法。(2)将要保护的金属和一块不溶性辅助电极,分别连接到电源的负极和正极上,接通直流电源,使电子流入要保护的金属,这种方法称作外加电流的阴极保护法。三、自行车中的合金材料1合金(1)概念:由金属与其他金属或非金属熔合而成的具有金属特性的物质。(2)常见的合金:常用的钢铁材料是铁的合金,黄铜是铜锌合金,青铜是铜锡合金。2自行车中合金材料的选择(1)自行车材料选用的标准重量轻、耐腐蚀、强度高和减震性能好。(2)几种合金材料的性能比较常用合金 特 点 在自行车中的应用铝合金质量轻、成本低、易加工、机械性能高车圈、车把、车架等受力构件钛合金质量轻、强度高、韧性好、耐腐蚀作自行车车架镁合金 质量
4、轻、生产成本低作自行车前叉和踏板的零组件;自行车车架、轮圈、齿轮盘、刹车零组件基础自测1判断对错(对的在括号内打,错的在括号内打)(1)钢铁在发生电化学腐蚀的负极反应为 Fe3e =Fe3 。( )(2)金属腐蚀的本质是金属失去电子被氧化。( )(3)牺牲阳极的阴极保护法是依据原电池原理设计的。( )(4)合金中没有非金属元素。( )【答案】 (1) (2) (3) (4)2钢铁在很弱的酸性或中性条件下发生电化学腐蚀时,正极的反应式为( ) 【导学号:72572160】AFe2e =Fe2B2H 2e =H2C2H 2OO 24e =4OHDFe3e =Fe3+C 吸氧腐蚀正极反应是 O2得电
5、子发生还原反应:2H 2OO 24e =4OH 。3如图所示自行车各部件防腐措施不恰当的是( )A涂机油 B烤漆C镀锌 D镀铬A 车把常与人体接触,涂机油不合适,车齿轮部位可以涂机油防腐。合 作 探 究攻 重 难吸氧腐蚀与析氢腐蚀的比较吸氧腐蚀示意图 析氢腐蚀示意图思考交流1析氢腐蚀和吸氧腐蚀发生的条件有何不同?哪类腐蚀更普遍?【提示】 析氢腐蚀的形成条件是水膜酸性较强,吸氧腐蚀的形成条件是水膜酸性很弱或呈中性。因为多数情况下水膜酸性较弱,故吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍。2钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀正负极材料相同吗?正负极反应有何异同?【提示】 钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀正负极材料相同,发生的负极反应
6、也相同:Fe2e =Fe2 ,而正极反应不同:析氢腐蚀为 2H 2e =H2;吸氧腐蚀为2H2OO 24e =4OH 。析氢腐蚀与吸氧腐蚀的比较析氢腐蚀 吸氧腐蚀形成条件 水膜酸性较强 水膜酸性很弱或呈中性负极材料 Fe负极反应 Fe2e =Fe2正极材料 C正极反应 2H 2e =H2 2H2OO 24e =4OH总反应Fe2H =Fe2 H 22Fe2H 2OO 2=2Fe(OH)24Fe(OH)22H 2OO 2=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O33H 2O最终腐蚀产物铁锈(Fe 2O3的复杂水合物)普遍性 吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍金属防腐蚀的方法如图是在法国拍卖会拍卖的我国圆
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