高中化学选修四第四章第四节金属的电化学腐蚀与防护课件新人教版

1、第四节金属的电化学腐蚀与防护第四节金属的电化学腐蚀与防护学习目标学习目标1.了解金属腐蚀及其危害。了解金属腐蚀及其危害。2.了解金属电化学腐蚀的原因及反应原理。了解金属电化学腐蚀的原因及反应原理。3.了解金属防护的一般方法，特别是电化学了解金属防护的一般方法，特别是电化学防护的方法。防护的方法。课前自主学案课前自主学案一、金属的电化学腐蚀一、金属的电化学腐蚀1金属腐蚀金属腐蚀(1)概念：金属与周围的概念：金属与周围的_物质发生物质发生_反应而引起损耗的现象。反应而引起损耗的现象。(2)分类：一般有分类：一般有_腐蚀和腐蚀和_腐蚀腐蚀两种。两种。气体或液体气体或液体氧化还原氧化还原化学化学电化学

2、电化学2化学腐蚀化学腐蚀(1)定义：金属跟接触到的定义：金属跟接触到的_气体气体(如如O2、Cl2、SO2等等)或或_液体液体(如石油等如石油等)直接直接发生化学反应而引起的腐蚀。发生化学反应而引起的腐蚀。(2)特点：腐蚀的速度随温度升高而特点：腐蚀的速度随温度升高而_。3电化学腐蚀电化学腐蚀(1)定义：不纯的金属跟定义：不纯的金属跟_溶液接触时，溶液接触时，会发生会发生_反应，比较活泼的金属反应，比较活泼的金属_电子而被氧化。电子而被氧化。(2)特点：腐蚀过程中有电流产生。特点：腐蚀过程中有电流产生。干燥干燥非电解质非电解质加快加快电解质电解质原电池原电池失去失去二、钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀

3、二、钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀1析氢腐蚀析氢腐蚀金属表面的电解质溶液金属表面的电解质溶液_较强，腐蚀过较强，腐蚀过程中有程中有H2放出。放出。负极反应：负极反应：Fe2e=Fe2；正极反应：正极反应：2H2e=H2；总反应：总反应：_。酸性酸性Fe2H=Fe2H22吸氧腐蚀吸氧腐蚀(1)钢铁表面吸附的水膜钢铁表面吸附的水膜_或呈或呈_时，氧气参加电极反应，发生吸氧腐时，氧气参加电极反应，发生吸氧腐蚀。电极反应如下：蚀。电极反应如下：负极：负极：_；正极：正极：_；总反应：总反应：2FeO22H2O=2Fe(OH)2。(2)生成的生成的Fe(OH)2继续与空气中的继续与空气中的O2作用，作用，生成

4、生成Fe(OH)3，反应如下：，反应如下：_。酸性很弱酸性很弱中性中性2Fe4e=2Fe22H2OO24e=4OH 4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3(3)生成的生成的Fe(OH)3脱去一部分水生成脱去一部分水生成Fe2O3xH2O，即，即2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O(3x)H2O。思考感悟思考感悟1(1)纯铁片放入稀硫酸中发生的是析氢腐蚀纯铁片放入稀硫酸中发生的是析氢腐蚀吗？吗？(2)你认为在硫酸厂附近的金属发生的主要是你认为在硫酸厂附近的金属发生的主要是哪一类腐蚀？哪一类腐蚀？【提示提示】(1)不是析氢腐蚀而是化学腐蚀，不是析氢腐蚀而是化学腐蚀，因为没有形成原电池。因为

5、没有形成原电池。(2)硫酸厂附近空气中的二氧化硫的含量比其硫酸厂附近空气中的二氧化硫的含量比其他地方的高，导致金属接触到的溶液酸性较他地方的高，导致金属接触到的溶液酸性较强，若发生电化学腐蚀应是析氢腐蚀。强，若发生电化学腐蚀应是析氢腐蚀。三、金属的电化学防护三、金属的电化学防护1牺牲阳极的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法(1)应用应用_原理，让被保护金属作原理，让被保护金属作_，另找一种活泼性较强的金属作另找一种活泼性较强的金属作_。(2)如在被保护的钢铁设备上如在被保护的钢铁设备上(如船舶的外壳如船舶的外壳)装上若干锌块，锌比铁活泼，作为原电池的装上若干锌块，锌比铁活泼，作为原电池的_，不断遭

6、受腐蚀，定期予以拆换；作，不断遭受腐蚀，定期予以拆换；作为为_的钢铁设备就被保护了下来。的钢铁设备就被保护了下来。原电池原电池正极正极负极负极负极负极正极正极2外加电流的阴极保护法外加电流的阴极保护法利用利用_原理，把被保护的钢铁设备作为原理，把被保护的钢铁设备作为_极，用惰性电极作为辅助极，用惰性电极作为辅助_极。在电极。在电解质溶液里，接外加直流电源。通电后，大解质溶液里，接外加直流电源。通电后，大量电子被强制流向被保护的钢铁设备，从而量电子被强制流向被保护的钢铁设备，从而起到保护作用。起到保护作用。电解电解阴阴阳阳思考感悟思考感悟2(1)金属铝比金属铁还要活泼，但铝却经久金属铝比金属铁还

7、要活泼，但铝却经久耐用，这是为什么？耐用，这是为什么？(2)电化学防护的实质是什么？电化学防护的实质是什么？【提示提示】(1)金属铝在空气中很容易被氧化，金属铝在空气中很容易被氧化，但生成的氧化物薄膜非常致密，可以阻止铝但生成的氧化物薄膜非常致密，可以阻止铝进一步被氧化。进一步被氧化。(2)电化学防护的实质是把被保护的金属作原电化学防护的实质是把被保护的金属作原电池的正极或电解池的阴极，不参与电极反电池的正极或电解池的阴极，不参与电极反应，从而不被氧化。应，从而不被氧化。1有关金属腐蚀的论述，正确的是有关金属腐蚀的论述，正确的是()A金属的腐蚀一定伴有电流产生金属的腐蚀一定伴有电流产生BFe在

8、干燥的氯气里比在潮湿的空气里更易在干燥的氯气里比在潮湿的空气里更易被腐蚀被腐蚀C发生化学能转变为电能的腐蚀时较活泼的发生化学能转变为电能的腐蚀时较活泼的金属总是作正极而被腐蚀金属总是作正极而被腐蚀D发生电化学腐蚀时都有能量的转变，且被发生电化学腐蚀时都有能量的转变，且被腐蚀的金属总是失电子腐蚀的金属总是失电子解析：解析：选选D。金属的腐蚀可分为化学腐蚀和电。金属的腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀，化学腐蚀是金属直接与氧化剂反化学腐蚀，化学腐蚀是金属直接与氧化剂反应，电子直接转移给氧化剂，无电流产生；应，电子直接转移给氧化剂，无电流产生；而电化学腐蚀是最普遍的金属腐蚀，其原理而电化学腐蚀是最普遍的

9、金属腐蚀，其原理与原电池原理一致。与原电池原理一致。解析：解析：选选B。镀锌的铁。镀锌的铁(白口铁白口铁)构成原电池时构成原电池时锌为负极，铁为正极，铁被保护；镀锡的铁锌为负极，铁为正极，铁被保护；镀锡的铁(马口铁马口铁)构成原电池铁作负极，锡作正极，铁构成原电池铁作负极，锡作正极，铁失电子加速了铁的腐蚀。失电子加速了铁的腐蚀。3(2011年河北廊坊高二检测年河北廊坊高二检测)下列各种方法下列各种方法中：金属表面涂抹油漆改变金属的内中：金属表面涂抹油漆改变金属的内部结构保持金属表面清洁干燥在金部结构保持金属表面清洁干燥在金属表面进行电镀使金属表面形成致密的属表面进行电镀使金属表面形成致密的氧化

10、物薄膜。能对金属腐蚀起到防止或减缓氧化物薄膜。能对金属腐蚀起到防止或减缓作用的措施是作用的措施是()ABC D全部全部解析：解析：选选D。题目中各措施都符合金属腐蚀防。题目中各措施都符合金属腐蚀防护的基本思路。护的基本思路。课堂互动讲练课堂互动讲练化学腐蚀与电化学腐蚀比较化学腐蚀与电化学腐蚀比较 (2011年湖北武汉调研年湖北武汉调研)下列有关金属腐下列有关金属腐蚀的说法中正确的是蚀的说法中正确的是()A金属腐蚀指不纯金属与接触到的电解质溶金属腐蚀指不纯金属与接触到的电解质溶液进行化学反应而损耗的过程液进行化学反应而损耗的过程B电化学腐蚀指在外加电流的作用下不纯金电化学腐蚀指在外加电流的作用下

11、不纯金属发生化学反应而损耗的过程属发生化学反应而损耗的过程C钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，负极吸收钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，负极吸收氧气，产物最终转化为铁锈氧气，产物最终转化为铁锈D金属的电化学腐蚀和化学腐蚀本质相同，金属的电化学腐蚀和化学腐蚀本质相同，但电化学腐蚀伴有电流产生但电化学腐蚀伴有电流产生【解析解析】金属腐蚀的本质，主要是金属原金属腐蚀的本质，主要是金属原子失电子被氧化，腐蚀的内因是金属的化学子失电子被氧化，腐蚀的内因是金属的化学性质比较活泼，外因是金属与空气、水和其性质比较活泼，外因是金属与空气、水和其他腐蚀性的物质接触，腐蚀主要包括化学腐他腐蚀性的物质接触，腐蚀主要包括化学腐蚀

12、和电化学腐蚀，所以蚀和电化学腐蚀，所以A错误；电化学腐蚀指错误；电化学腐蚀指不纯金属发生化学反应而损耗的过程，不需不纯金属发生化学反应而损耗的过程，不需要通过电流，所以要通过电流，所以B错误；钢铁腐蚀最普遍的错误；钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，正极吸收氧气，而不是负极吸是吸氧腐蚀，正极吸收氧气，而不是负极吸收氧气，所以收氧气，所以C错误；只有选项错误；只有选项D正确。正确。【答案答案】D【规律方法规律方法】金属腐蚀类型的判断金属腐蚀类型的判断判断金属的腐蚀类型要从本质入手，化学腐判断金属的腐蚀类型要从本质入手，化学腐蚀和电化学腐蚀的本质区别在于是否发生原蚀和电化学腐蚀的本质区别在于是否发生原电池

13、反应。电化学腐蚀中，只有在金属活动电池反应。电化学腐蚀中，只有在金属活动性顺序中位于氢前面的金属才可能发生析氢性顺序中位于氢前面的金属才可能发生析氢腐蚀，而位于氢之后的金属只能发生吸氧腐腐蚀，而位于氢之后的金属只能发生吸氧腐蚀，吸氧腐蚀比析氢腐蚀更为普遍。蚀，吸氧腐蚀比析氢腐蚀更为普遍。变式训练变式训练1铜制品上的铝质铆钉，在潮湿的铜制品上的铝质铆钉，在潮湿的空气中易腐蚀的主要原因可描述为空气中易腐蚀的主要原因可描述为()A形成原电池，铝作负极形成原电池，铝作负极B形成原电池，铜作负极形成原电池，铜作负极C形成原电池时，电流由铝流向铜形成原电池时，电流由铝流向铜D铝质铆钉发生了化学腐蚀铝质铆钉

14、发生了化学腐蚀解析：解析：选选A。电化学腐蚀与化学腐蚀的本质区。电化学腐蚀与化学腐蚀的本质区别在于是否发生原电池反应。金属铝发生的别在于是否发生原电池反应。金属铝发生的是电化学腐蚀，铝比铜活泼，故金属铝是负是电化学腐蚀，铝比铜活泼，故金属铝是负极；电流的流动方向与电子的流动方向恰好极；电流的流动方向与电子的流动方向恰好相反，应是由铜流向铝。相反，应是由铜流向铝。金属腐蚀快慢的判断以及金属的防护金属腐蚀快慢的判断以及金属的防护1金属腐蚀快慢的判断方法金属腐蚀快慢的判断方法(1)在同一电解质溶液中：电解原理引起的腐在同一电解质溶液中：电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有蚀原电池原理引起

15、的腐蚀化学腐蚀有防护措施的腐蚀。防护措施的腐蚀。(2)同一种金属在不同介质中腐蚀由快到慢的同一种金属在不同介质中腐蚀由快到慢的顺序为：强电解质溶液弱电解质溶液非顺序为：强电解质溶液弱电解质溶液非电解质溶液。电解质溶液。(3)有无保护措施的：无保护措施的金属腐蚀有无保护措施的：无保护措施的金属腐蚀有一定保护措施的金属腐蚀牺牲阳极的阴极有一定保护措施的金属腐蚀牺牲阳极的阴极金属的腐蚀有外接电源的阴极金属腐蚀。金属的腐蚀有外接电源的阴极金属腐蚀。(4)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。越大，腐蚀越快。2金属腐蚀的防护方法金属腐蚀的防护方法(1

16、)改变金属的内部结构改变金属的内部结构例如：把铬、镍等加入普通钢里制成的不锈钢，例如：把铬、镍等加入普通钢里制成的不锈钢，就大大地增加了钢铁对各种侵蚀的抵抗力。就大大地增加了钢铁对各种侵蚀的抵抗力。(2)在金属表面覆盖保护层在金属表面覆盖保护层在金属表面覆盖致密的保护层，从而使金属在金属表面覆盖致密的保护层，从而使金属制品跟周围物质隔离开来，这是一种普遍采制品跟周围物质隔离开来，这是一种普遍采用的防护方法。用的防护方法。以钢铁的防护为例，根据保护层成分的不同，以钢铁的防护为例，根据保护层成分的不同，可分为如下几种：可分为如下几种：在钢铁表面涂矿物性油脂、油漆或覆盖搪在钢铁表面涂矿物性油脂、油漆

17、或覆盖搪瓷、塑料等物质。例如，船身、车厢、水桶瓷、塑料等物质。例如，船身、车厢、水桶等常涂油漆；汽车外壳常喷漆，枪炮、机器等常涂油漆；汽车外壳常喷漆，枪炮、机器常涂矿物性油脂等。常涂矿物性油脂等。用电镀、热镀、喷镀的方法，在钢铁表面镀用电镀、热镀、喷镀的方法，在钢铁表面镀上一层不易被腐蚀的金属，如锌、锡、铬、镍上一层不易被腐蚀的金属，如锌、锡、铬、镍等。例如，常用的白铁皮就是在薄钢板的表面等。例如，常用的白铁皮就是在薄钢板的表面热镀上一层锌；自行车钢圈就是用电镀的方法热镀上一层锌；自行车钢圈就是用电镀的方法镀上一层既耐腐蚀又耐磨的铬或镍。镀上一层既耐腐蚀又耐磨的铬或镍。用化学方法使钢铁表面生成

18、一层致密而稳定用化学方法使钢铁表面生成一层致密而稳定的氧化膜。例如，工业上常借一些溶液的氧化的氧化膜。例如，工业上常借一些溶液的氧化作用，在机器零件、精密仪器、枪炮等钢铁制作用，在机器零件、精密仪器、枪炮等钢铁制件的表面上形成一层致密的黑色的四氧化三铁件的表面上形成一层致密的黑色的四氧化三铁薄膜。薄膜。(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将还原性较强的金属作为保护极与被保护金将还原性较强的金属作为保护极与被保护金属相连构成原电池，还原性较强的金属将作属相连构成原电池，还原性较强的金属将作为负极发生氧化反应而被损耗，被保护金属为负极发生氧化反应而被损耗，被保护金

19、属作为正极就可以避免被腐蚀。这种保护法牺作为正极就可以避免被腐蚀。这种保护法牺牲了阳牲了阳(负负)极保护了阴极保护了阴(正正)极。极。外加电流的阴极保护法外加电流的阴极保护法将被保护金属与外加直流电源的负极相连让将被保护金属与外加直流电源的负极相连让其成为阴极，而将外加直流电源的正极接到其成为阴极，而将外加直流电源的正极接到惰性电极上，让其成为阳极。惰性电极上，让其成为阳极。 美籍华裔化学家钱永健是诺贝尔化学奖美籍华裔化学家钱永健是诺贝尔化学奖获得者。少年时代，他就对化学产生了浓厚的获得者。少年时代，他就对化学产生了浓厚的兴趣。兴趣。16岁时，他凭借一个金属易受硫氰酸盐岁时，他凭借一个金属易受

20、硫氰酸盐腐蚀的调查项目，荣获具有腐蚀的调查项目，荣获具有“少年诺贝尔奖少年诺贝尔奖”之称的著名奖项。下列说法正确的是之称的著名奖项。下列说法正确的是()A金属腐蚀就是金属原子失去电子被还原的金属腐蚀就是金属原子失去电子被还原的过程过程B合金都比纯金属易被腐蚀合金都比纯金属易被腐蚀C将金属与外加直流电源的负极相连，而将将金属与外加直流电源的负极相连，而将正极接到废铁上，可以防止金属被腐蚀正极接到废铁上，可以防止金属被腐蚀D镀锌铁比镀锡铁更容易被腐蚀镀锌铁比镀锡铁更容易被腐蚀【解析解析】金属腐蚀就是金属原子失去电子金属腐蚀就是金属原子失去电子被氧化的过程，故被氧化的过程，故A错；铁中加入镍比纯铁耐

21、错；铁中加入镍比纯铁耐腐蚀，故腐蚀，故B措；措；C项应用的是外加电流的阴极项应用的是外加电流的阴极保护法，故正确；镀锌铁破损后，保护法，故正确；镀锌铁破损后，Zn作负极，作负极，Fe仍受保护，而镀锡铁破损后，铁作负极，仍受保护，而镀锡铁破损后，铁作负极，被腐蚀，所以被腐蚀，所以D项错。项错。【答案答案】C变式训练变式训练2(2011年安徽六安调研年安徽六安调研)下列关于金下列关于金属的防护方法的说法不正确的是属的防护方法的说法不正确的是(双选双选)()A我们使用的快餐杯表面有一层搪瓷，搪瓷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层破损后仍能起到防止铁生锈的作用B给铁件通入直流电，把铁件与电池负极相给铁件通入直流电，把铁件与电池负极相连接连接C轮船在船壳水线以下常装有一些锌块，这轮船在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是利用了牺牲阳极的阴极保护法D钢铁制造的暖气管管道外常涂有一层沥青，钢铁制造的暖气管管道外常涂有一层沥青，这是钢铁的电化学保护法这是钢铁的电化学保护法解析：解析：选选AD。A项中涂层破损后金属铁直接项中涂层破损后金属铁直接暴露在空气中，搪瓷层已不能再对破损部位暴露在空气中，搪瓷层已不能再对破损部位形成有效的保护；形成有效的保护；B项中利用的是