第三单元 金属的腐蚀与防护主要内容及教案内容

2019届二轮复习

金属的腐蚀与防护

高三（16）班

2019年4月18日第7节

蔡燕芳

【教学目标】

1、了解金属发生电化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害及防止金属腐蚀的措施。

2、认识化学变化的本质是有新物质生成，并伴有能量的转化；能运用电化学原理解决实际问题。

3、肯定电化学原理对社会发展的重大贡献，具有可持续发展意识和绿色化学观念，能对与电化学有关的社会热点问题做出正确的价值判断。

【教学过程】

【核心透析】

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1.判断金属腐蚀快慢的规律:

(1)对同一电解质溶液来说,腐蚀速率的快慢:电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防腐措施的腐蚀。

(2)对同一金属来说,在不同溶液中腐蚀速率的快慢:强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶液中。

(3)活动性不同的两种金属,活动性差别越大,腐蚀速率越快。

(4)对同一种电解质溶液来说,电解质浓度越大,金属腐蚀越快。

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2.两种保护方法的比较:

外加电流的阴极保护法保护效果大于牺牲阳极的阴极保护法。

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3.根据介质判断析氢腐蚀和吸氧腐蚀: 正确判断“介质”溶液的酸碱性是分析析氢腐蚀和吸氧腐蚀的关键。潮湿的空气、酸性很弱或中性溶液发生吸氧腐蚀;NH4Cl溶液、稀硫酸等酸性溶液发生析氢腐蚀。

【题组过关】

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角度1

析氢腐蚀和吸氧腐蚀

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1.将两根铁钉分别缠绕铜丝和铝条,放入滴有混合溶液的容器中,如图所示,下列叙述错误的是（

）

A.a中铁钉附近呈现蓝色沉淀

B.b中铁钉附近呈现红色

C.b中发生吸氧腐蚀

D.a中铜丝附近有气泡产生

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角度2

金属的腐蚀与防护

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2.(2017·全国卷Ⅰ)支撑海港码头基础的钢管桩,常用外加电流的阴极保护法进行防腐,工作原理如图所示,其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是(

)

A.通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零

B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩

C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流

D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整

【拓展思考】

(1)如果不通入电流,高硅铸铁应换成什么材料,可以起到防腐作用?

提示:换成金属锌,作负极可以保护钢管桩。

(2)什么样的环境下,应调大保护电流?

提示:若海水的酸性变强,或者氧气浓度变大,金属的腐蚀严重时,应调大保护电流。

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3.(2018·长沙二模)下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是

(

)

A.铜铁接触处,在潮湿的空气中直接发生反应:Fe-3e-=Fe3+,继而形成铁锈

B.轮船的船壳水线以下常装有一些锌块,这是利用了牺牲阳极的阴极保护法

C.金属腐蚀的实质是金属失去电子被还原的过程

D.在酸性环境下,钢铁只能发生析氢腐蚀

【课堂训练】

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1.利用如图装置进行实验,开始时,a、b两处液面相平,密封好,放置一段时间。下列说法不正确的是

(

)

A.a管发生吸氧腐蚀,b管发生析氢腐蚀

B.一段时间后,a管液面高于b管液面

C.a处溶液的pH增大,b处溶液的pH减小

D.a、b两处具有相同的电极反应式:Fe-2e-=Fe2+

(一)微考点

离子交换膜在电化学中的应用

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(2017·天津高考节选)某混合物浆液含Al(OH)3、MnO2和少量Na2CrO4。考虑到胶体的吸附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出,某研究小组利用设计的电解分离装置如图所示,使浆液分离成固体混合物和含铬元素的溶液,并回收利用。

用惰性电极电解时,CrO42-能从浆液中分离出来的原因是__________________________________________________________________________,分离后含铬元素的粒子是__________________;阴极室生成的物质为____________________________(写化学式)。

【拓展思考】

(1)为什么CrO4

2-

能向阳极室移动?

提示:阳极室电极反应式为2H2O-4e-=4H++O2↑,使阳极室的阳离子增多, CrO4

2-向阳极室移动平衡电荷。

(2)阳极室中的含铬微粒是怎样生成的?

提示:阳极室生成H+,在酸性条件下,存在如下平衡:

2 CrO4

2-

+2H+

Cr2 O7

2- +H2O。

(3)写出阳极反应式:__________________。

提示:阳极上放电离子是OH-

,

4OH--4e- =2H2O+O2↑。

(4)常温下,Na2SO4足量,当电路中通过0.1 mol电子的电量时,阴极区附近溶液的pH为__________(设溶液体积为1 L,反应前后不变)。

提示:13。当电路中通过0.1 mol电子的电量时,阴极发生反应2H2O+2e-=2OH-+H2↑,可得n(OH-)=0.1 mol,则溶液的pH为13。

【现场支招】

1.离子交换膜的作用:

(1)防止副反应的发生,避免影响所制取产品的质量;防止引发不安全因素(如在电解饱和食盐水中,利用阳离子交换膜,防止阳极产生的Cl2进入阴极室与氢氧化钠反应,导致所制产品不纯;防止与阴极产生的H2混合发生爆炸)。

(2)用于物质的分离、提纯等。

(3)用于物质的制备。

2.离子交换膜的类型:

根据透过的微粒,离子交换膜可以分为多种,在高考试题中主要出现过阳离子交换膜、阴离子交换膜和质子交换膜三种。阳离子交换膜只允许阳离子通过,阻止阴离子和气体通过,阴离子交换膜只允许阴离子通过,质子交换膜只允许质子(H+)通过。

3.离子交换膜类型的判断:

根据电解质溶液呈电中性的原则,判断膜的类型:

(1)首先写出阴、阳两极上的电极反应,依据电极反应式确定该电极附近哪种离子剩余。

(2)根据溶液呈电中性,判断出离子移动的方向,从而确定离子交换膜的类型。

【题组过关】

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角度1

隔离某些物质防止发生反应

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1.锂-空气电池是一种新型的二次电池,其放电时的工作原理如图所示,下列说法正确的是

(

)

A.正极区产生的LiOH可回收利用

B.电池中的有机电解液可以用稀盐酸代替

C.该电池放电时,正极的反应式为O2+4H++4e-=2H2O

D.该电池充电时,阴极发生氧化反应:Li++e-=Li

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角度2

用于物质的制备

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2.(2018·长沙一模)H3BO3可以通过电解NaB(OH)4溶液的方法制备,其工作原理如图,下列叙述错误的是

(

)

A. M室发生的电极反应为2H2O-4e-=O2↑+4H+

B. N室中:a%

D. 理论上每生成1 mol产品,阴极室可生成标准状况下5.6 L气体

【板书设计】

【课后作业】

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角度3

用于物质的分离与提纯

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3.(2018·潍坊二模)海水中含有大量Na+、Cl-及少量Ca2+、Mg2+、S O4

2-

,用电渗析法对该海水样品进行淡化处理,如图所示。下列说法正确的是

(

)

A. b膜是阳离子交换膜

B. A极室产生气泡并伴有少量沉淀生成

C. 淡化工作完成后A、B、C三室中pH大小为pHA

D. B极室产生的气体可使湿润的KI淀粉试纸变蓝

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4.(新题预测)一种三室微生物燃料电池可用于污水净化、海水淡化,其工作原理如图所示,图中有机废水中有机物可用C6H10O5表示。下列有关说法不正确的是(

) A. Cl-由中间室移向左室

B. X气体为CO2

C. 处理后的含N

废水的pH降低

D. 电路中每通过4 mol电子,产生X气体的体积在标准状况下为22.4 L