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1. 金属的腐蚀

原电池原理及其应用 · 高二
讲清楚它是什么

定义 金属单质与周围介质发生化学或电化学反应,导致金属被破坏的现象。

从哪来 本节为起点,无前置知识点记录。

为什么 金属原子最外层电子数少,易失去电子变为阳离子(氧化反应)。在潮湿环境中,金属表面形成水膜,溶解了氧气或二氧化碳,构成了原电池环境。活泼金属作负极失电子,正极发生还原反应,导致金属不断溶解损耗。

讲法
宏观现象类比法 适合形象思维强、抽象逻辑较弱的学生。 用“铁生锈”的生活实例切入,展示铁钉在干燥空气、潮湿空气、食盐水中的不同变化。强调“水+氧气”是腐蚀的催化剂,让学生直观看到金属从光亮到红褐色的过程,建立感性认识。
讲法
微观电子转移法 适合逻辑严密、擅长微观分析的学生。 直接切入原子结构,分析金属原子易失电子的特性。画出微观示意图:金属原子失去电子变成离子进入溶液,电子通过金属内部流向正极,氧气在正极得电子。强调“电子的流动”是腐蚀的本质驱动力。
讲法
原电池原理推导法 适合具备一定电化学基础、喜欢机制探究的学生。 将金属腐蚀拆解为“原电池模型”。指出金属腐蚀本质是电化学腐蚀,利用原电池原理(负极氧化、正极还原)来解释为什么铁比锌腐蚀快,为什么镀层破损后腐蚀加速。通过构建电化学模型,将腐蚀问题转化为熟悉的原电池问题。
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练一道
基础题
将洁净的铁钉放入盛有少量自来水的试管中,塞上橡皮塞,倒置在水槽中。一周后,观察到铁钉表面出现红褐色物质,试管内液面上升。请解释原因。
变式
在海水中,钢铁船体腐蚀速度比在淡水中快得多,且腐蚀产物中常含有氯离子。请从电化学角度分析原因。
试试手自己判
检测题
将锌片和铁片用导线连接后,插入稀硫酸溶液中。请判断: 1. 哪片金属是负极? 2. 正极上发生的电极反应式是什么? 3. 如果断开导线,将锌片和铁片分别单独插入稀硫酸中,哪片金属腐蚀得更快?为什么?
看答案和判分标准
答案:1. 锌片。 2. $2H^+ + 2e^- \rightarrow H_2 \uparrow$。 3. 锌片腐蚀得更快。因为锌比铁活泼,在稀硫酸中锌直接与酸反应置换出氢气,反应速率快;而铁与稀硫酸反应速率相对较慢。
判对标准:
- 第1问答对得1分。
- 第2问电极反应式正确得2分(物质、电荷、电子数均正确)。
- 第3问判断正确得1分,理由阐述清晰(提到金属活泼性差异或与酸反应速率差异)得1分。
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