人教版高中化学选修4_化学反应原理_第四章_第四节_金属的电化学腐蚀与防护(第1课时)

1、2021年8月6日星期五1 第四章第四章 电化学基础电化学基础 第四节第四节 金属的电化学腐蚀与防护金属的电化学腐蚀与防护 第第1 1课时课时 新课标人教版高中化学课件系列新课标人教版高中化学课件系列 选修选修4 4 化学反应原理化学反应原理 2021年8月6日星期五2 金属的电化学腐蚀金属的电化学腐蚀 2021年8月6日星期五3 一、金属的电化学腐蚀一、金属的电化学腐蚀 金属阳离子金属阳离子 失失e- 氧化反应氧化反应 （三）金属腐蚀的类型（三）金属腐蚀的类型 化学腐蚀化学腐蚀 电化腐蚀电化腐蚀 金属原子金属原子（二）金属腐蚀的本质：（二）金属腐蚀的本质： （一）金属腐蚀：（一）金属腐蚀：

2、是指金属或合金跟接触的气体或液体发生氧化是指金属或合金跟接触的气体或液体发生氧化 还原反应而腐蚀损耗的过程。还原反应而腐蚀损耗的过程。 金属的电化学腐蚀金属的电化学腐蚀 2021年8月6日星期五4 1 1、化学腐蚀：、化学腐蚀： 金属跟接触到的物质直接发生化学金属跟接触到的物质直接发生化学 反应而引起的腐蚀。反应而引起的腐蚀。 影响因素：和接触物质的氧化性及温度有关。影响因素：和接触物质的氧化性及温度有关。 2 2、电化学腐蚀：不纯的金属或合金与电解质溶液、电化学腐蚀：不纯的金属或合金与电解质溶液 接触，会发生原电池反应，比较活泼的金属失电接触，会发生原电池反应，比较活泼的金属失电 子被氧化的

3、腐子被氧化的腐蚀。蚀。 电化学腐蚀电化学腐蚀的类型的类型 析氢腐蚀析氢腐蚀 吸氧腐蚀吸氧腐蚀 金属的电化学腐蚀金属的电化学腐蚀 2021年8月6日星期五5 化学腐蚀与电化腐蚀的比较化学腐蚀与电化腐蚀的比较: 化学腐蚀化学腐蚀电化腐蚀电化腐蚀 条件条件 现象现象 本质本质 联系联系 金属跟非金属单质直接接金属跟非金属单质直接接 触触 不纯金属或合金跟电解质溶不纯金属或合金跟电解质溶 液接触液接触 无电流产生无电流产生有有微弱电流微弱电流产生产生 金属被氧化金属被氧化较活泼金属被氧化较活泼金属被氧化 两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍 金属的电化学腐蚀金属的电化学腐蚀

4、 2021年8月6日星期五6 为什么铁在干燥的空气中不易生锈，在潮湿的空气中为什么铁在干燥的空气中不易生锈，在潮湿的空气中 却易生锈？却易生锈？ 金属的电化学腐蚀金属的电化学腐蚀 2021年8月6日星期五7 铜板上的铁铆钉为什么特别容易生锈？铜板上的铁铆钉为什么特别容易生锈？ 金属的电化学腐蚀金属的电化学腐蚀 2021年8月6日星期五8 思考与交流思考与交流 1、铁铁锈的成份是什么？是怎样形成的？锈的成份是什么？是怎样形成的？ 2 2、将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，、将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下， 放入如图所示的具支试管中几分钟后，导管中的水放入如图所示的具支试管中

5、几分钟后，导管中的水 柱上升了，你知道为什么吗？柱上升了，你知道为什么吗？ 实验实验4-3 金属的电化学腐蚀金属的电化学腐蚀 2021年8月6日星期五9 科学探究：为什么钢铁在干燥的空气中不易生锈，科学探究：为什么钢铁在干燥的空气中不易生锈， 而在潮湿的空气中却易生锈呢？而在潮湿的空气中却易生锈呢？ 钢铁钢铁 潮湿空气潮湿空气 水膜水膜 CO2、 SO2、H2S 电解质溶液（电解质溶液（H+) 铁铁 C 原电池原电池 电解质溶液形成：电解质溶液形成： H+OH- H2O+CO2H+HCO3- H2O 钢铁在这过程发生了电化学腐蚀，根据电解质溶液的酸碱钢铁在这过程发生了电化学腐蚀，根据电解质溶液

6、的酸碱 性的不同电化学腐蚀可分为两种。性的不同电化学腐蚀可分为两种。 金属的电化学腐蚀金属的电化学腐蚀 2021年8月6日星期五10 钢铁表面形成的微小原电池示意图钢铁表面形成的微小原电池示意图 金属的电化学腐蚀金属的电化学腐蚀 2021年8月6日星期五11 钢铁的钢铁的析氢腐蚀析氢腐蚀示意图示意图钢铁的钢铁的吸氧腐蚀吸氧腐蚀示意图示意图 思考：你能写出它们的电极反应式？思考：你能写出它们的电极反应式？ 金属的电化学腐蚀金属的电化学腐蚀 2021年8月6日星期五12 钢铁的腐蚀钢铁的腐蚀 吸氧吸氧腐蚀腐蚀析氢析氢腐蚀腐蚀 发生发生 条件条件 钢铁表面吸附的水膜中溶有钢铁表面吸附的水膜中溶有O

7、O2 2 并呈 并呈极弱极弱 酸性或中性酸性或中性，反应中反应中 （ ）得电子）得电子 被还原为被还原为 OHOH- - 。 钢铁表面吸附的水膜呈现较强钢铁表面吸附的水膜呈现较强 酸性酸性。反应时有。反应时有 析析 出。出。 电极电极 反应反应 O2 H2 负负 极极 正正 极极 总总 反反 应应 Fe-2e-Fe2 2H+2e-=H2 Fe2H+=Fe2+H2 4 Fe(OH)2O2+2H2O= 4Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3 xHxH2O(O(铁锈）铁锈）+ +（3-x3-x）H H2O O 2Fe-4e-2Fe2 O2+2H2O+4e-=4OH- 2FeO2+H2O=2F

8、e(OH)2 金属的电化学腐蚀金属的电化学腐蚀 2021年8月6日星期五13 交流与讨论交流与讨论 铁铁生锈除了必须有空气及水的参与外，还受其他一些因素生锈除了必须有空气及水的参与外，还受其他一些因素 的影响。请解释下列有关铁生锈现象的原因。的影响。请解释下列有关铁生锈现象的原因。 1.相对于在内河行驶的轮船来说，海轮更容易被腐蚀。相对于在内河行驶的轮船来说，海轮更容易被腐蚀。 因为海水中含有较多的氯化钠等盐类，导电能力比内河因为海水中含有较多的氯化钠等盐类，导电能力比内河 的水更强，而在的水更强，而在电解质溶液电解质溶液中，电化学腐蚀更容易进行。中，电化学腐蚀更容易进行。 2. 1910年遗

9、留在南极的食品罐头盒，其表面至今很少有年遗留在南极的食品罐头盒，其表面至今很少有 铁锈出现。铁锈出现。 是是由于南极的温度常年在由于南极的温度常年在0以下，说明在较高以下，说明在较高温度温度下，下， 腐蚀更易进行。腐蚀更易进行。 金属的电化学腐蚀金属的电化学腐蚀 2021年8月6日星期五14 交流与讨论交流与讨论 3.用于连接铜板的铁螺丝容易生锈。用于连接铜板的铁螺丝容易生锈。 是是由于铁与铜及空气中的水蒸汽构成了原电池，铁作由于铁与铜及空气中的水蒸汽构成了原电池，铁作原原 电池的负极电池的负极，因此铁易被腐蚀而生锈。，因此铁易被腐蚀而生锈。 4.当化工厂派出的废气为酸性气体时当化工厂派出的废

10、气为酸性气体时,工厂附近的铁制品工厂附近的铁制品 容易生锈。容易生锈。 说明铁制品在说明铁制品在酸性条件酸性条件下比在中性条件下更容易被腐蚀。下比在中性条件下更容易被腐蚀。 金属的电化学腐蚀金属的电化学腐蚀 2021年8月6日星期五15 课堂练习课堂练习 1、如图、如图, 水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察： （1）若液面上升，则溶液呈若液面上升，则溶液呈 性，发生性，发生 腐蚀腐蚀,电极反应式为：负极：电极反应式为：负极： , 正极：正极： 若液面下降，则溶液呈若液面下降，则溶液呈 性，发生腐蚀，电极反应式为：性，发生腐蚀，电极反应式为： 负极：负极：

11、 正极：正极： 。 （2） 中性或碱性中性或碱性 吸氧吸氧 Fe2e-Fe2+ O2+2H2O+4e-4OH- 酸性酸性 析氢析氢 Fe2e-Fe2+ 2H+2e-H2 金属的电化学腐蚀金属的电化学腐蚀 2021年8月6日星期五16 二、金属的电化学防护二、金属的电化学防护 影响金属腐蚀的因素包括：影响金属腐蚀的因素包括： 金属的金属的 和和 。 本性本性介质介质 金属越活泼越容易被腐蚀金属越活泼越容易被腐蚀 金属合金中活泼的金属易腐蚀金属合金中活泼的金属易腐蚀 例如：钢铁腐蚀例如：钢铁腐蚀 介质对金属腐蚀影响很大：介质对金属腐蚀影响很大： 金属在潮湿的空气中、接触腐蚀性金属在潮湿的空气中、接

12、触腐蚀性 气体或电解质溶液，都容易被腐蚀气体或电解质溶液，都容易被腐蚀 金属的电化学防护金属的电化学防护 2021年8月6日星期五17 1.影响金属腐蚀的两个因素影响金属腐蚀的两个因素 金属本性金属本性 介质介质 金属是否活泼，纯净金属是否活泼，纯净 金属与哪些物质共存金属与哪些物质共存 2.金属腐蚀的本质金属腐蚀的本质 金属原子金属原子失去电子失去电子成为阳离子的过程成为阳离子的过程 金属的电化学防护金属的电化学防护 2021年8月6日星期五18 思考与思考与交流：交流：根根据你的所学知识以及生活经历据你的所学知识以及生活经历，说，说说说 金属有哪些防护方法？金属有哪些防护方法？ 1、改变金

13、属内部组成结构而增强抗腐蚀能力、改变金属内部组成结构而增强抗腐蚀能力 （不锈钢、青铜器）（不锈钢、青铜器） 2、在金属表面覆盖保护层、在金属表面覆盖保护层 （1）涂矿物质油脂，油漆或覆盖搪瓷塑料。）涂矿物质油脂，油漆或覆盖搪瓷塑料。 （2）镀抗蚀金属电镀、热镀、喷镀法。）镀抗蚀金属电镀、热镀、喷镀法。 （3）用化学方法使其表面形成一层致密氧化膜。）用化学方法使其表面形成一层致密氧化膜。 3、电化学保护法、电化学保护法 牺牲阳极的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法（原电池原理）（原电池原理） (轮船船身上的锌块、地下钢铁管道接镁块轮船船身上的锌块、地下钢铁管道接镁块) 金属的电化学防护金属的电化学防

14、护 2021年8月6日星期五19 金属的电化学防护金属的电化学防护 2021年8月6日星期五20 牺牲阳极牺牲阳极的的阴极保护法阴极保护法示意图示意图 金属的电化学防护金属的电化学防护 2021年8月6日星期五21 将将被保护金属被保护金属与另一与另一附加电极附加电极作为电解池的两作为电解池的两 个极，使个极，使被保护的金属被保护的金属作为作为阴极阴极，在外加直流电，在外加直流电 的作用下使阴极得到保护。的作用下使阴极得到保护。 辅助阳极辅助阳极 （不溶性）（不溶性） 外加电流外加电流的的阴极保护法阴极保护法示意图示意图 金属的电化学防护金属的电化学防护 2021年8月6日星期五22 牺牺 牲

15、牲 金金 属属 保保 护护 法法 金属的电化学防护金属的电化学防护 2021年8月6日星期五23 思考思考 1 1、下列事实不能用电化学原理解释的是（、下列事实不能用电化学原理解释的是（ ） A A 铝片不需要特殊的保护方法。铝片不需要特殊的保护方法。 B B 炒过菜的铁锅未清洗易生锈。炒过菜的铁锅未清洗易生锈。 C C 轮船水线以下的船壳上镶有一定数量的锌。轮船水线以下的船壳上镶有一定数量的锌。 D D 镀锌铁比镀锡铁耐腐蚀。镀锌铁比镀锡铁耐腐蚀。 2 2、金属的腐蚀通常分为哪两种？、金属的腐蚀通常分为哪两种？ 试比较它们的异同试比较它们的异同 A 金属的电化学防护金属的电化学防护 2021

16、年8月6日星期五24 类型类型化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀 发生的条件发生的条件 电流电流 本质本质 相互关系相互关系 金属与接触物直接金属与接触物直接 反应反应 不纯金属或合金不纯金属或合金 与电解质溶液形与电解质溶液形 成原电池成原电池 无电流产生无电流产生 有电流产生有电流产生 金属被腐蚀金属被腐蚀 较活泼金属被较活泼金属被 腐蚀腐蚀 两者往往同时发生，两者往往同时发生， 但电化学腐蚀更普遍但电化学腐蚀更普遍 化学腐蚀与电化腐蚀比较化学腐蚀与电化腐蚀比较 金属的电化学防护金属的电化学防护 2021年8月6日星期五25 3 3、20002000年年5 5月，保利集团在香港拍卖会上花

17、费月，保利集团在香港拍卖会上花费30003000多万港多万港 币购回在火烧圆明园时流失的国宝：铜铸的牛首、猴首和币购回在火烧圆明园时流失的国宝：铜铸的牛首、猴首和 虎首，普通铜器时间稍久容易出现铜绿，其主要成分是虎首，普通铜器时间稍久容易出现铜绿，其主要成分是 CuCu2 2(OH)(OH)2 2COCO3 3 这三件这三件17601760年铜铸的国宝在年铜铸的国宝在240240年后看上去年后看上去 仍然熠熠生辉不生锈，下列对起原因的分析，最可能的是仍然熠熠生辉不生锈，下列对起原因的分析，最可能的是 A、它们的表面都电镀上了一层耐腐蚀的黄金；、它们的表面都电镀上了一层耐腐蚀的黄金； B、环境污

18、染日趋严重，它们表面的铜绿被酸雨溶解洗去、环境污染日趋严重，它们表面的铜绿被酸雨溶解洗去 C、铜的金属活动性比氢小，因此不宜被氧化；、铜的金属活动性比氢小，因此不宜被氧化； D、它们是含一定比例金、银、锡、锌的合金；、它们是含一定比例金、银、锡、锌的合金； （ D ） 金属的电化学防护金属的电化学防护 2021年8月6日星期五26 上述各情况下，其中上述各情况下，其中Fe片腐蚀由片腐蚀由快快到到慢慢的的 顺序是顺序是 。 4. 在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下：在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下： 电解池阳极的腐蚀原电池阴极的腐蚀化学腐蚀电解池阳极的腐蚀原电池阴极的腐蚀化学腐蚀有有 防腐措施的腐蚀防腐措施的腐蚀 5、2、1、3、4 金属的电化学防护金属的电化学防护 2021年8月6日星期五27 钢铁的钢铁的析氢腐蚀析氢腐蚀示意示意图图 钢铁的钢铁的吸氧腐蚀吸氧腐蚀示意示意图图 钢铁在潮湿的空气中发生的电化学腐蚀的原理：钢铁在潮湿的空气中发生的电化学腐蚀的原理： 负极（负极（Fe）： Fe2e = Fe2+ 正极（正