【课件】金属的腐蚀与防护课件高二化学人教版（2019）选择性必修1

第四章第三节金属的腐蚀与防护学习目标1.理解金属的腐蚀的本质、钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀。2.了解金属防护的方法，理解原电池和电解池原理的应用。3.能够利用电化学理论解决实际问题。铁的腐蚀化学与生活铜的腐蚀化学与生活(1)外形、色泽、机械性能发生变化；(2)影响机器、仪表设备精度和灵敏度，以至报废；(3)桥梁、建筑物强度降低而坍塌；(4)地下金属管道泄漏；(5)轮船船体损坏；(6)金属腐蚀还可能造成环境污染。金属腐蚀的危害化学与生活我国因金属腐蚀造成的损失占国民生产总值(GNP)的2%～

4%，钢铁因腐蚀而报废的数量约占钢铁当年产量的25%-30%。全世界每年因为金属腐蚀造成的直接经济损失约达7000亿美元，是地震、水灾、台风等自然灾害造成损失总和的6倍。国内外都曾发生过许多灾难性腐蚀事故，如飞机因某一零部件破裂而坠毁；桥梁因钢梁产生裂缝而塌陷；油管因穿孔或裂缝而漏油，引起着火爆炸；化工厂中储酸槽穿孔泄漏，造成重大环境污染；管道和设备跑、冒、滴、漏，破坏生产环境，有毒气体如Cl2、H2S、HCN等的泄漏，更会危及工作人员和附近居民的生命安全。面对这样惊人的数据和金属腐蚀危害的事实，同学们有没有想过，金属是如何被腐蚀的以及怎样防止金属被腐蚀？金属的腐蚀金属或合金与周围的气体或液体发生氧化还原反应而引起损耗的现象2．金属腐蚀的本质1．金属腐蚀M–ne-→Mn+金属的腐蚀3．金属腐蚀的类型(1)化学腐蚀(2)电化学腐蚀金属与其表面接触的一些物质直接反应而引起的腐蚀不纯的金属与电解质溶液接触时发生的原电池反应输油管道的腐蚀淹没岁月的南渡江铁桥金属的腐蚀装置中导管内水柱为什么会上升？金属的腐蚀负极：Fe－

2e-

==Fe2+钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性，溶有一定量的氧气，发生的电化腐蚀进一步反应：2Fe(OH)3==Fe2O3·xH2O+(3-x)H2O正极：O2+2H2O+4e-==4OH-总反应：2Fe+

O2+2H2O

==2Fe(OH)2吸氧腐蚀4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3金属的腐蚀正极：2H++2e-

==H2↑负极：Fe－2e-

==Fe2+总反应：Fe+2H+==Fe2++H2↑析氢腐蚀钢铁与其表面呈酸性的水膜发生的电化腐蚀金属的腐蚀实验探究实验4-3Fe2O3·nH2O(铁锈)通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜呈酸性水膜呈中性、酸性很弱或碱性电极反应负极Fe(-)Fe－2e-==Fe2+2Fe－4e-==2Fe2+正极C(+)2H++2e-==H2↑O2+2H2O+4e-==4OH-总反应:Fe+2H+==Fe2++H2↑2Fe+2H2O+O2==2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2==4Fe(OH)3联系析氢腐蚀与吸氧腐蚀的比较金属的腐蚀腐蚀的实质金属的腐蚀种类原理区别腐蚀速度联系金属原子失去电子被氧化而消耗的过程：M－ne－==Mn＋

化学腐蚀电化学腐蚀直接接触而反应不纯金属或合金发生原电池反应直接发生氧化还原反应发生原电池反应腐蚀过程无电流产生有电流产生金属直接被腐蚀较活泼金属被腐蚀电化学腐蚀>化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍，危害更大金属的防护化学与生活金属的防护化学与生活1．改变金属材料的组成不锈钢扶手钛合金髋关节金属的防护在金属中添加其他金属或非金属可以制成性能优异的合金。例如，把铬、镍等加入普通钢中制成不锈钢产品；钛合金不仅具有优异的抗腐蚀性，还具有良好的生物相容性。2．在金属表面覆盖保护层(1)在钢铁制品的表面喷涂油漆、矿物性油脂或覆盖搪瓷、塑料等；(2)用电镀等方法在钢铁表面镀上一层锌、锡、铬、镍等金属；(3)用化学方法在钢铁部件表面进行发蓝处理；(4)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；(5)采用离子注入、表面渗镀等方式在金属表面形成稳定的钝化膜。发蓝处理金属的防护(1)牺牲阳极法应用原电池原理，被保护金属作正极，另一种活泼性较强的金属作负极3．电化学防护法金属的防护牺牲阳极法实验2H＋＋2e-==H2↑Zn－2e-==Zn2＋偏转锌片逐渐溶解铁电极上有气泡冒出Fe电极被保护，不发生反应实验装置电流表阳极阴极实验现象有关反应实验结论经过酸化的3%NaCl溶液ZnvFe实验探究实验4-4锌片逐渐溶解，铁钉附近溶液变红色铁作正极，不反应，被保护实验现象有关反应锌作负极：Zn－2e-==Zn2+；铁作正极：O2+2H2O+4e-==4OH-实验结论铁钉逐渐溶解，铁钉附近溶液中产生蓝色固体铁作负极：Fe－2e-==Fe2+；铜作正极：O2+2H2O+4e-==4OH-Fe2+与[Fe(CN)6]3－反应生成特征蓝色的铁氰化亚铁沉淀实验现象有关反应实验结论铁作负极，发生氧化反应，被腐蚀裹有锌片的铁钉裹有铜片的铁钉实验4-4实验探究实验探究实验4-4应用电解池原理，将被保护的钢铁设备作为阴极，用惰性电极作为辅助阳极(2)外加电流法3．电化学防护法金属的防护1.对于不同的金属而言：与金属的活泼性有关，一般地，活泼性越强的金属，越容易被腐蚀。2.对于同种金属而言：与引起腐蚀的原因有关：一般来说，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)与介质条件有关：一般来说，同种金属的腐蚀在强电解质中＞弱电解质中＞非电解质中。(3)与构成微电池两极的材料有关：两极材料的活动性差别越大，较活泼金属被腐蚀的速度越快。金属腐蚀快慢的判断金属的腐蚀与防护1.对于不同的金属而言：与金属的活泼性有关，一般地，活泼性越强的金属，越容易被腐蚀。2.对于同种金属而言：(4)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快，且氧化剂的浓度越高，腐蚀越快。(5)对于不同氧化剂来说，氧化性越强，金属腐蚀越快。(6)与环境温度有关，温度越高，金属腐蚀速度越快。金属腐蚀快慢的判断金属的腐蚀与防护1.下列关于如图所示的实验装置的判断中错误的是(

)A．若X为碳棒，开关K置于A处可减缓铁的腐蚀B．若X为锌棒，开关K置于A或B处均可减缓铁的腐蚀C．若X为锌棒，开关K置于B处时，为牺牲阳极法D．若X为碳棒，开关K置于B处时，铁电极上的反应：2H＋＋2e－==H2↑D【解析】若X为碳棒，开关K置于A处，Fe作电解池的阴极，属外加电流法，A正确；若X为碳棒，开关K置于B处，Fe作原电池的负极，电极反应为Fe－2e－==Fe2＋，D错误；若X为锌棒，K置于A处，Fe作电解池的阴极，属外加电流的阴极保护法，K置于B处时，Fe作原电池的正极，属牺牲阳极法，B、C正确。习题巩固XFe食盐水BAK2.（双选）铜板上铁铆钉处的吸氧腐蚀原理如图所示，下列有关说法中，不正确的是(

)A．此过程中铜被腐蚀B．此过程中电子从Fe移向CuC．正极电极反应式：2H＋＋2e－==H2↑D．此过程中还涉及反应：4Fe(OH)2＋2H2O＋O2==4Fe(OH)3AC【解析】Cu比Fe还原性弱，形成原电池时Fe作负极被腐蚀，Cu作正极，受到保护，A错误；负极反应式为Fe－2e－==Fe2＋，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－==4OH－，电子从Fe流向Cu，B正确，C错误；此时生成的Fe(OH)2继续被O2氧化，生成Fe(OH)3，进而形成铁锈，D正确。习题巩固H2O(水膜）O2FeCuCuFe2+3.如下图各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是(

)

A以①作参照物，进行比较。②构成原电池，活动性Fe>Sn，Fe作负极，加快了Fe的腐蚀，因此②>①；③构成原电池，活动性Zn>Fe，Zn作负极，Fe得到了保护，腐蚀比原来慢，因此腐蚀速率①>③；④构成电解池，Fe是活性电极，Fe与电源的正极连接，作阳极，发生反应：Fe－2e－==Fe2＋，腐蚀的速率比原电池的负极还要快，腐蚀速率④>②；铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是④>②>①>③。A．④>②>①>③B．②>①>③>④C．④>②>③>①D．③>②>④>①习题巩固FeSnFeCuZnFeFe①②③④4.在日常生活中我们经常看到铁制品生锈、钒制品表面出现白斑等众多的金属腐蚀现象，可以通过下列装置进行探究，下列说法正确的是()

A．按图I装置实验，为了更快更清晰地观察到液柱上升，可采用下列方法：用酒精灯加热具支试管B．图II是图I所示装置的原理示意图，图Ⅱ的正极材料是铁习题巩固4.在日常生活中我们经常看到铁制品生锈、钒制品表面出现白斑等众多的金属腐蚀现象，可以通过下列装置进行探究，下列说法正确的是()

C．铝制品表面出现白斑可以通过图Ⅲ装置进行探究，Cl-由活性炭区向铝箔表面区迁移，并发生电极反应：2Cl-－2e-==Cl2↑D．图Ⅲ装置的总反应为4Al+3O2+6H2O==4Al(OH)3，生成的Al(OH)3进一步脱水形成白斑D习题巩固5.2000年5月，保利集团在香港拍卖会上花费3000多万港币购回在火烧圆明园时流失的国宝：铜铸的牛首、猴首和虎首。普通铜器时间稍久容易出现铜绿，但这三件1760年铜铸的国宝在240年后看上去仍然熠熠生辉，没有锈迹，下列对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B．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