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2017-2018学年高中化学 第三单元 化学与材料的发展 课题2 金属材料教学案 新人教版选修2

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酷酷酷水水水飒飒(1)金属腐蚀主要包括化学腐蚀和电化学腐蚀。

①金属材料与其表面接触的一些物质直接发生化学反应而引起的腐蚀叫化学腐蚀。 ②电化学腐蚀是指不同金属或不纯金属与电解质溶液接触,因发生原电池反应,比较活泼的金属失电子而被氧化,绝大多数金属腐蚀属于电化学腐蚀。

(2)电化学腐蚀:

①钢铁作为阳极失去电子而被腐蚀,阳极反应为Fe-2e-===Fe。

1--②在酸性较弱或中性介质时,发生吸氧腐蚀,阴极反应为O2(g)+H2O(l)+2e===2OH

2(aq);

在酸性介质中,发生析氢腐蚀,阴极反应为2H(aq)+2e===H2(g)。 2.金属腐蚀的防止和利用

(1)金属腐蚀的本质是金属与其接触的其他物质在一定条件下发生氧化还原反应而受到损害。

(2)将金属制品与周围物质隔离开是一种普遍采用的防护方法。如用化学方法在钢铁部件表面发蓝,利用阳极氧化处理铝制品的表面使之形成致密的氧化膜而钝化。另外采用离子注入、表面渗镀等方式也可形成钝化膜。

(3)电镀:

①目的:增强金属的抗腐蚀力,增加美观和表面强度。 阳极:镀层金属??

②电镀池?阴极:待镀金属

??电镀液:含有镀层金属离子的溶液

2+

(4)电化学保护法:牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法。

[跟随名师·解疑难]

(1)化学腐蚀和电化学腐蚀的比较:

条件 现象 本质 相互关系 (2)钢铁析氢腐蚀的总反应式为Fe+2H2O===Fe(OH)2+H2↑,吸氧腐蚀的总反应式为2Fe+O2+2H2O===2Fe(OH)2,Fe(OH)2转化为铁锈的反应为4Fe(OH)2+2H2O+O2===4Fe(OH)3,

Fe(OH)3―→Fe2O3·nH2O(铁锈)。

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化学腐蚀 金属跟氧化性物质直接接触 无电流产生 金属被氧化 电化学腐蚀 不纯金属(合金)跟电解质溶液接触 有微弱电流产生 活泼金属被氧化 金属的化学腐蚀与电化学腐蚀同时发生,后者为主 酷酷酷水水水飒飒(3)吸氧腐蚀与析氢腐蚀中的“吸”与“析”的含义不同,书写时注意不能混淆。 (4)由于镁、铝两种活泼金属容易被氧化,其表面形成一层致密的氧化物保护膜,这层氧化膜起到了阻止氧气继续氧化金属的作用,故镁铝不需要覆盖其他保护层。

(5)利用原电池原理保护金属——牺牲阳极的阴极保护法:还原性较强的金属作为原电池负极而被损耗,被保护金属作为正极,避免被腐蚀。利用电解池原理保护金属——外加电流的阴极保护法:被保护金属与电源的负极相连,电源正极接到惰性电极上,让其成为阳极。

[剖析典例·探技法]

[例4] 下列有关金属腐蚀的说法中正确的是( ) ①金属的腐蚀全部是氧化还原反应

②金属的腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀,只有电化学腐蚀才是氧化还原反应 ③因为二氧化碳普遍存在,所以钢铁的电化学腐蚀以析氢腐蚀为主 ④无论是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀,总是金属被氧化 A.①③ C.①④

B.②③ D.①③④

[名师解析] 电化学腐蚀是一个有电子转移的过程,因此一定是氧化还原反应,①正确;无论化学腐蚀还是电化学腐蚀都是金属失去电子被氧化,②错误,④正确;二氧化碳在空气中的浓度很低,形成的溶液酸性非常弱,故是以吸氧腐蚀为主,③错误。

[答案] C [名师点睛]

(1)金属腐蚀的本质是金属失去电子被氧化。

(2)电化学腐蚀更普遍,且电化学腐蚀速率大于化学腐蚀速率。

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酷酷酷水水水飒飒

金错误!

判断金属腐蚀快慢的规律

(1)电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护腐蚀措施的腐蚀。 (2)对同一种金属来说,腐蚀的快慢:强电解质溶液>弱电解质溶液>非电解质溶液。 (3)活泼性不同的两金属形成原电池,活泼性差别越大,活泼金属腐蚀越快。 (4)对同一种电解质溶液来说,电解质溶液浓度越大,金属腐蚀越快。

(5)防腐蚀措施优劣的顺序为:外接电源的阴极保护法>牺牲阳极的阴极保护法>有一般防腐条件的腐蚀>无防腐条件的腐蚀。

1.下列可被工业上采用的冶金方法是( ) A.电解熔融的氯化铝制铝 B.电解熔融的氯化镁制镁 C.电解氯化钠溶液制钠 D.高温下用H2还原氧化镁制镁

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酷酷酷水水水飒飒解析:氯化铝是共价化合物,熔融状态下以分子形式存在,基本不导电,故不能用电解熔融氯化铝的方法制铝,A不可选。Na、Mg、Al在水溶液中电解时,电子被H得到,因而电解比氢活泼的金属阳离子的水溶液得不到金属单质,C不可选。比Al活泼的金属很难用一般的还原剂(如H2、CO、C等)把它们从化合物中还原出来,况且MgO熔点很高,工业上制取镁是采用电解熔融MgCl2的方法,D不可选。

答案:B

2.把生铁冶炼成碳素钢要解决的主要问题是( ) A.除去生铁中的各种杂质,把生铁提纯

B.适当降低生铁里的含碳量,除去大部分硫、磷等有害杂质 C.用还原剂把铁的氧化物还原成铁 D.加入合金元素改善生铁性能

解析:由生铁冶炼成碳素钢就是降低生铁中碳的含量,并除去其中的部分杂质。 答案:B

3.下列事实与电化学腐蚀无关的是( ) A.光亮的自行车钢圈不易生锈

B.黄铜(Cu、Zn合金)制的铜锣不易产生铜绿 C.铜、铝电线一般不连接起来作导线 D.生铁比熟铁(几乎是纯铁)容易生锈

解析:自行车钢圈外面镀了一层不易发生化学变化的金属,阻止了钢铁与空气的接触,所以不易生锈,与电化学腐蚀无关。

答案:A

4.下列关于金属的保护方法的说法正确的是( )

A.我们使用的快餐杯表面有一层搪瓷,搪瓷层破损后仍能起到防止铁生锈的作用 B.白铁(镀锌铁)镀层破损后铁皮的腐蚀速率很慢

C.轮船的船壳水线以下常装有一些锌块,这是利用了牺牲阴极的阳极保护法 D.钢铁制造的暖气管道外常涂有一层沥青,这是钢铁的电化学保护法

解析:A选项中涂层破损后金属铁直接暴露在空气中,因而搪瓷层不能对破损部位形成有效的保护;B选项中镀层破损后由于锌的还原性比铁强,发生电化学腐蚀时锌作负极被腐蚀,从而保护铁不被腐蚀;C选项应是牺牲阳极的阴极保护法;D选项中应是用沥青作涂层的涂层保护法。

答案:B

5.钢铁工业对促进经济和社会发展起了重要作用。

(1)炼铁高炉分为五部分,铁矿石与高温煤气主要在________部分发生反应,在________部分开始生成生铁和炉渣。

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2+

3+

酷酷酷水水水飒飒(2)炼钢时加入硅、锰和铝的目的是_________________。

(3)不锈钢含有的Cr元素是在炼钢过程的氧吹________(填“前”或“后”)加入,原因是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。 (4)炼铁和炼钢生产中,尾气均含有的主要污染物是________,从环保和经济角度考虑,上述尾气经处理可用作______________________________________________。

解析:(1)高炉炼铁时铁矿石与高温煤气的反应是在炉身部分发生的,生铁和炉渣的生成则在炉腰处。

(2)加入硅、锰和铝的目的是脱去氧和调整钢中的成分。 (3)为了防止Cr元素在高温氧气中被氧化,应在氧吹后加入。

(4)炼铁时C作燃料生成CO,CO作还原剂,炼钢时钢中本身含有C,因此都有CO产生,而CO是有毒气体,对环境有污染,同时CO可以燃烧生成CO2。

答案:(1)炉身 炉腰 (2)脱氧和调整钢的成分

(3)后 避免Cr被氧化(或“氧吹前加入Cr会形成炉渣被除去”) (4)CO 燃料(或还原剂)

[高考感悟]

1.生活处处有化学。下列说法正确的是( ) A.制饭勺、饭盒、高压锅等的不锈钢是合金 B.做衣服的棉和麻均与淀粉互为同分异构体 C.煎炸食物的花生油和牛油都是可皂化的饱和酯类

D.磨豆浆的大豆富含蛋白质,豆浆煮沸后蛋白质变成了氨基酸

解析:A.合金是由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)经一定方法所合成的具有金属特性的物质,不锈钢主要成分是铁,还含有铬、镍等金属,因此属于合金,A正确。B.属于同分异构体的前提是物质的分子式相同,棉和麻的主要成分均属于纤维素,虽然纤维素和淀粉都可以用(C6H10O5)n表示,但n值不同,因此两者的分子式并不相同,不能称为同分异构体,B错误。C.不饱和度大的酯常温下为液态,花生油常温下为液态,因此含有不饱和酯,C错误。D.蛋白质水解的最终产物为氨基酸,煮沸会引起蛋白质的变性,并不能发生彻底的水解反应,D错误。

答案:A

2.[双选题] (海南高考)下列叙述正确的是( )

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2017-2018学年高中化学 第三单元 化学与材料的发展 课题2 金属材料教学案 新人教版选修2

酷酷酷水水水飒飒(1)金属腐蚀主要包括化学腐蚀和电化学腐蚀。①金属材料与其表面接触的一些物质直接发生化学反应而引起的腐蚀叫化学腐蚀。②电化学腐蚀是指不同金属或不纯金属与电解质溶液接触,因发生原电池反应,比较活泼的金属失电子而被氧化,绝大多数金属腐蚀属于电化学腐蚀。(2)电化学腐蚀:①钢铁作为阳极失去电子而被腐蚀,阳极反应为Fe-2e-===F
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