【公开课】金属的腐蚀-（人教版2019选择性必修1）

2023-2024学年选择性必修1(人教版2019)第四章·化学反应与电能第三节

金属的腐蚀与防护第1课时金属的腐蚀铁锈主要成分：Fe2O3

•xH2O铜绿主要成分：Cu2(OH)2CO3在日常生活中，我们经常见到钢铁制品生锈，铜制品长出铜绿，这就是金属腐蚀的现象。我国每年因为金属腐蚀所造成的经济损失约占国民生产总值的5%，全世界每年因生锈损失的钢铁约占世界钢铁年产量的1/4，超过每年各项大灾（火灾、风灾及地震等）损失的总和。目录金属腐蚀的本质及类型

01金属腐蚀速率快慢分析02习学目标1.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①机器设备、仪器、仪表的精度和灵敏度降低，直至报废。②飞机的某一零部件破损而造成坠毁；③桥梁、建筑物的金属构架强度降低而造成塌陷；④地下金属管道破裂而发生泄漏；⑤轮船的船体损坏等。2、什么是金属腐蚀？1、金属腐蚀有哪些危害？思考与讨论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。NO.1金属腐蚀的本质及类型

3、金属腐蚀的实质是什么？4、金属腐蚀的种类是有哪些？0+3Fe

→Fe2O3

•xH2O0+2Cu

→

Cu2(OH)2CO3金属原子失去电子，被氧化。

M-ne-=Mn+由于与金属接触的气体或液体物质不同，发生腐蚀的情况也不同，一般可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。思考与讨论

如铁与氯气直接反应而腐蚀，输油、输气的钢管被原油、天然气的含硫化合物腐蚀等。1、化学腐蚀：金属与其表面接触的一些物质（如O2、Cl2、SO2）直接反应而引起的腐蚀。家用燃气灶的中心部位很容易生锈食品罐头放在南极80多年却很少生锈温度对化学腐蚀的影响较为明显。特点无电流产生、如钢材高温下易被氧化，表面生成FeO、Fe2O3、Fe3O42、电化学腐蚀：当不纯的金属与电解质溶液接触时会发生原电池反应，比较活泼的金属发生氧化还原反应而被腐蚀。【思考】钢铁在潮湿的空气里很快被腐蚀，这是为什么？在潮湿的空气中，钢铁表面吸附了一薄层水膜。水膜中溶有O2、CO2、SO2等气体，这样在钢铁表面形成了一层电解质溶液的薄膜，它跟钢铁中的铁和少量的单质碳构成无数微小的原电池。①钢铁的成分：

铁碳合金②钢铁所处的环境：潮湿的空气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？钢铁潮湿空气水膜CO2、SO2、H2S电解质溶液（H+)铁C原电池电解质溶液形成：H2O+CO2H++HCO3-H2OH++OH-钢铁在这过程发生了电化学腐蚀。根据电解质溶液的酸碱性的不同电化学腐蚀可分为两种。⇌⇌电化学腐蚀条件不同析氢腐蚀吸氧腐蚀酸性环境弱酸性或中性1）析氢腐蚀在酸性环境中，在腐蚀过程中不断有H2放出（pH≤4.3）Fe-2e-===Fe2+2H++

2e-

===H2↑Fe+2H+===Fe2++

H2↑总反应：负极（Fe）：正极（C）： 如酸雨严重的地方。负极：2Fe-4e=2Fe2+正极：O2+2H2O+4e=4OH－总反应：2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2后续反应：4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3铁锈的形成过程：Fe2O3·XH2O钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性时，溶解的氧气参加电极反应，发生吸氧腐蚀。如右图所示。电极反应如下：Fe2O3·xH2O脱去一部分水2）吸氧腐蚀水膜酸性较强c(H+)较大水膜酸性较弱或呈中性c(H+)较小氧化性H+＞O2析氢腐蚀2H++2e－

=H2↑氧化性H+＜O2吸氧腐蚀O2+4e－+2H2O=4OH－析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较浓度性质反应影响决定【总结】化学腐蚀与电化学腐蚀两者往往同时发生，__________腐蚀更普遍；电化学而析氢腐蚀和吸氧腐蚀中，__________腐蚀更普遍。吸氧②电化学腐蚀：（1）定义：不纯的金属与电解质溶液接触时会发生原电池反应，比较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。

（2）本质：较活泼的金属失去电子被氧化（3）举例：钢铁制品在潮湿空气中的锈蚀就是电化学腐蚀（4）特点：有微弱的电流产生注：化学腐蚀与电化学腐蚀的联系：化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍，危害更大，腐蚀速率更快说明：(1)化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生，只是电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍，速率更大，危害更大。析氢腐蚀和吸氧腐蚀都属于电化学腐蚀(2)析氢腐蚀和吸氧腐蚀取决于金属表面电解质溶液的酸碱性，实际情况中以吸氧腐蚀为主。(3)钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀时，负极都是铁，失电子生成Fe2＋，而非Fe3＋。(1)实验1：将经过酸洗除锈的铁钉用饱和食盐水浸泡一下，放入下图所示的具支试管中。几分钟后，观察导管中水柱的变化。实验4－3现象及原因：实验1中导管中的水柱上升，铁钉生锈。说明该过程铁钉被腐蚀。铁钉发生的是吸氧腐蚀。实验结论：装置中Fe、C、饱和食盐水构成了Fe-C-饱和食盐水原电池，Fe作负极，C作正极，饱和食盐水作电解质溶液，由于NaCl溶液呈中性，发生吸氧腐蚀(2)实验2:取两支试管，分别放入两颗锌粒和等体积、等浓度的稀盐酸，观察现象。然后，向其中一支试管中滴加1～2滴硫酸铜溶液，再观察现象。现象及原因：开始时试管中均有无色气体产生，且两支试管中产生气泡的速率相等；滴加硫酸铜溶液后①试管产生气体的速率明显加快。原因是锌置换出铜后构成了铜锌原电池，锌作负极，腐蚀速率加快。实验结论：滴加硫酸铜溶液后，装置中Zn、Cu、稀盐酸构成了Zn-Cu-稀盐酸原电池，Zn作负极，Cu作正极，稀盐酸作电解质溶液，由于稀盐酸呈酸性，发生析氢腐蚀【比较下列现象的差异】铁与酸反应，铁被腐蚀。腐蚀速率较慢。铁作负极，铁被腐蚀。腐蚀速率较快。【思考】在新疆吐鲁番和海南省两地，哪个地区铁生锈相对较慢？新疆吐鲁番，因为该地区相对干燥，水分少，而海南地区潮湿多雨，温度高，易发生电化学腐蚀。NO.2金属腐蚀的速率快慢

影响金属化学腐蚀速率的因素：①本性：金属越活泼，越易被腐蚀；②温度：环境温度越高，腐蚀速率越快；③浓度：氧化剂浓度越大，腐蚀速率越快。金属腐蚀快慢的规律1．无论哪种类型的金属腐蚀，其本质都是金属被氧化的过程。由于钢铁制品通常所处的外部环境干燥程度较低，氧气的存在又非常广泛，在相同条件下，原电池反应比一般的氧化还原反应速率快，因此，在钢铁的腐蚀类型中主要是电化学腐蚀，其次是化学腐蚀。但是，钢铁的腐蚀类型并不单一，一般是电化学腐蚀和化学腐蚀并存，只是有主次之分罢了。2．电化学腐蚀过程中发生的化学反应是原电池反应，有电流产生。3．影响金属腐蚀的因素包括金属的本性和介质两个方面。就金属本性来说，金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀。介质对金属腐蚀的影响也很大，如果金属在潮湿的空气中，接触腐蚀性气体或电解质溶液，较容易被腐蚀。

(1)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，氧化还原反应的速率越快，活泼金属被腐蚀的速度越快。(2)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>有防腐措施的腐蚀。(3)同一种金属在相同浓度不同介质中：在强电解质中>弱电解质中>非电解质中(4)有无保护措施的腐蚀快慢顺序：无保护措施的金属腐蚀>有一定保护措施的金属腐蚀>牺牲阳极的阴极保护法引起的金属腐蚀>有外加电流的阴极保护法引起的金属腐蚀。(5)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀速率越快。注意：在钢铁的腐蚀过程中，其电化学腐蚀更严重，在电化学腐蚀中，吸氧腐蚀更普遍。4．判断金属腐蚀快慢的规律例1:下列各情况下，其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是

。(5)(2)(1)(3)(4)注意：原电池正极、电解池阴极受到保护。结论：在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下：电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞防腐措施的腐蚀例2:下列装置中四块相同的Zn片，放置一段时间后腐蚀速率由慢到快的顺序是(4)(2)(1)(3)(1)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物。(

)(2)铜在酸性较强的溶液中均可发生析氢腐蚀。(

)(3)钢铁发生电化学腐蚀时,负极铁失去电子生成Fe3+。(

)(4)纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样。(

)(5)镀铜铁制品镀层受损后,铁制品比镀铜前更容易生锈。(

)1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)√××××2．如图所示，各烧杯中均盛的是海水，铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序为(

)A．②①③④⑤⑥

B．⑤④③①②⑥C．⑤④②①③⑥

D．⑤③②④①⑥

解析:②③④均为原电池，③中Fe为正极，被保护；②④中Fe为负极，均被腐蚀，但Fe和Cu的金属活动性差别大于Fe和Sn的，故Fe­Cu原电池中Fe被腐蚀的较快。⑤是Fe接电源正极作阳极，Cu接电源负极作阴极的电解腐蚀，加快了Fe的腐蚀。⑥是Fe接电源负极作阴极，Cu接电源正极作阳极的电解腐蚀，防止了Fe的腐蚀。根据以上分析可知铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序为⑤>④>②>①>③>⑥。C3．下列有关金属腐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属发生化学反应而损耗的过程C