人教版高中化学选修4：化学反应原理 　金属的电化学腐蚀与防护 全国获奖

第四节金属的电化学腐蚀与防护第一页，共四十八页。原料：铁粉、碳粉、食盐、水寒冬腊月，很多人用发热贴抵御严寒第二页，共四十八页。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昌吉州回民中学神芳芳第三页，共四十八页。一、金属的电化学腐蚀1、什么是金属腐蚀？金属腐蚀的类型有哪些？指金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。金属腐蚀类型包括化学腐蚀和电化学腐蚀化学腐蚀(次要)：金属跟接触到的干燥气体（如O2、Cl2、SO2等）或非电解质液体（如石油）等直接发生化学反应而引起的腐蚀。电化学腐蚀(主要)：不纯的金属跟电解质溶液接触时，发生原电池反应而引起的腐蚀。2、这几种金属腐蚀类型有什么不同点？第四页，共四十八页。发热贴原料、电解质溶液一、金属的电化学腐蚀分组实验：实验组一的介质：食盐水（发热贴中自带）实验组二的介质：PH=4的CH3COOH溶液实验组三的介质：2mol/LH2SO4溶液实验仪器及药品：滴瓶、棉花、胶头滴管、红墨水、发热贴实验装置图：如图所示实验探究不同介质中Fe-C原电池的反应原理第五页，共四十八页。钢铁的析氢腐蚀示意图钢铁的吸氧腐蚀示意图一、金属的电化学腐蚀------第六页，共四十八页。趋利避害第七页，共四十八页。2005年钢铁的年产量钢铁当年的腐蚀量2005年GDP金属腐蚀造成的经济损失约37120万吨约3700万吨占总量的10%15万亿元约4500亿元2005年我国金属腐蚀情况统计第八页，共四十八页。课堂练习下列各种情况时，其中Fe受到保护不被腐蚀的是

。3和4第九页，共四十八页。

牺牲阳极的阴极保护法二、金属的电化学防护

形成原电池时，让被保护金属作正极(阴极)，不反应受到保护；而活泼金属作负极(阳极)，反应受到腐蚀。原理--第十页，共四十八页。外加电流的阴极保护法

将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极，使被保护的金属作为阴极，在外加直流电的作用下使阴极得到保护。原理二、金属的电化学防护--第十一页，共四十八页。二、金属的电化学防护健身器材刷油漆电线外面包塑料餐具做成不锈钢转动部位涂油脂第十二页，共四十八页。

第四节金属的电化学腐蚀与防护一、金属的电化学腐蚀化学腐蚀——直接反应

1.金属的腐蚀电化学腐蚀——原电池反应析氢腐蚀——酸性环境中

2.钢铁的电化学腐蚀吸氧腐蚀——中性或弱酸性条件下二、金属的电化学防护

1.牺牲阳极的阴极保护法

2.外加电流的阴极保护法课堂小结第十三页，共四十八页。1、钢铁吸氧腐蚀过程中发生的变化是()①Fe由单质转化为+2价；②Fe由+2价再转化为+3价；③产生氢气；④消耗氧气；⑤杂质C被氧化除去；⑥Fe（OH）3失水变成Fe2O3·3H2O.

A.①②④⑥

B.①③④

C.只有①③

D.全部课堂练习A第十四页，共四十八页。课堂练习2、下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是(

)A.钢管与电源正极连接，钢管可被保护B.铁遇冷浓硫酸表面钝化，可保护内部不被腐蚀C.钢管与铜管露天堆放在一起时，钢管不易被腐蚀D.钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是Fe－3e－===Fe3＋3、现有一块镀锌铁板（俗称白铁）和一块镀锡铁板（俗称马口铁），你能否预测哪种铁板更耐腐蚀？B第十五页，共四十八页。

铁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。1.相对于在内河行驶的轮船来说，海轮更容易被腐蚀。2.1910年遗留在南极的食品罐头盒，其表面至今很少有铁锈出现。3.用于连接铜板的铁螺丝容易生锈。4.当化工厂派出的废气为酸性气体时,工厂附近的铁制品容易生锈。思考与交流第十六页，共四十八页。课堂练习2、下列各种情况时，其中Fe受到保护不被腐蚀的是

。3和4第十七页，共四十八页。使用前使用后第十八页，共四十八页。一、金属的电化学腐蚀钢铁表面形成的微小原电池示意图第十九页，共四十八页。1、如图,水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：（1）（2）中性或碱性吸氧Fe–2e-＝Fe2+O2+2H2O+4e-＝4OH－酸性析氢Fe–2e-＝Fe2+2H++2e-＝H2↑若液面上升，则溶液呈，发生腐蚀,电极反应式为负极：,正极：；若液面下降，则溶液呈性，发生腐蚀，电极反应式为：负极：正极：。课堂回放第二十页，共四十八页。课堂练习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（）1、下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是(

)A.钢管与电源正极连接，钢管可被保护B.铁遇冷浓硝酸表面钝化，可保护内部不被腐蚀C.钢管与铜管露天堆放在一起时，钢管不易被腐蚀D.钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是Fe－3e－===Fe3＋第二十一页，共四十八页。1.金属的电化学腐蚀根据原电池原理，写出电极反应式及电池反应方程式。负极：

Fe-2e-=Fe2+正极：O2+2H2O+4e-=4OH-电池反应：2Fe+

O2+2H2O

=2Fe(OH)2学生活动第二十二页，共四十八页。4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)32Fe(OH)3→Fe2O3·nH2O+(3-n)H2O进一步反应教师引导

铁锈的主要成分1.金属的电化学腐蚀第二十三页，共四十八页。1、金属的电化学腐蚀科学探究2：不同酸性电解质环境中，正极区可能的电极反应实验仪器及药品：滴瓶、棉花、红墨水、

PH=4的醋酸溶液2mol/L的硫酸溶液、铁钉实验操作：滴瓶内加入适量红墨水，取很少量的棉花放入滴管内，将小铁钉装入胶头滴管内，滴入几滴醋酸溶液，观察记录现象于学案上。重复实验改滴硫酸溶液，再次记录现象。第二十四页，共四十八页。根据原电池原理，写出电极反应式及电池反应方程式。b装置中：负极：

Fe-2e-=Fe2+正极：

2H++2e-=H2↑电池反应：

Fe+2H+=Fe2++H2↑结论：

当钢铁处于酸性气氛中时，易发生析氢腐蚀；学生活动1.金属的电化学腐蚀第二十五页，共四十八页。1、用压强传感器探究生铁在pH=2和pH=4醋酸溶液中发生腐蚀的装置及得到的图象如下，以下结论错误的是()A.溶液pH≤2时，生铁发生析氢腐蚀B.在酸性溶液中生铁可能发生吸氧腐蚀C.析氢腐蚀和吸氧腐蚀的速率一样快D.两溶液中负极反应均为：Fe-2e-=Fe2+第二十六页，共四十八页。第二环节：师生互动，探究新知

向铁粉中加入少量的炭粉，混合均匀后，撒入内壁分别用氯化钠和稀醋酸润湿过的两个锥形瓶中，按图示装置好仪器，观察、比较导管中水柱（在水中滴加几滴红墨水）的变化和试管中的现象。实验探究说过程第二十七页，共四十八页。第二环节：师生互动，探究新知

根据原电池原理，写出电极反应式及电池反应方程式。a装置中：负极：

Fe-2e-=Fe2+正极：O2+2H2O+4e-=4OH-电池反应：2Fe+

O2+2H2O

=2Fe(OH)2结论：

弱酸性、中性或碱性条件下，易发生吸氧腐蚀。学生活动说过程第二十八页，共四十八页。4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)32Fe(OH)3→Fe2O3·nH2O+(3-n)H2O进一步反应第二环节：师生互动，探究新知

教师引导a装置中：

铁锈的主要成分说过程第二十九页，共四十八页。第二环节：师生互动，探究新知

根据原电池原理，写出电极反应式及电池反应方程式。b装置中：负极：

Fe-2e-=Fe2+正极：

2H++2e-=H2↑电池反应：

Fe+2H+=Fe2++H2↑结论：

当钢铁处于酸性气氛中时，易发生析氢腐蚀；学生活动说过程第三十页，共四十八页。第二环节：师生互动，探究新知

析氢腐蚀吸氧腐蚀条件电极反应负极Fe(-)正极C(+)总反应联系水膜呈强酸性水膜呈中性或弱酸性Fe-2e-=Fe2+O2+2H2O+4e-=4OH-2H++2e－=H2↑2H++Fe=Fe2++H2↑2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2Fe2O3·nH2O4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3金属的腐蚀以电化腐蚀为主；电化腐蚀又以吸氧腐蚀为主(pH≥5.6时)；若pH<5.6时则为析氢腐蚀为主。说过程第三十一页，共四十八页。第二环节：师生互动，探究新知

化学腐蚀电化学腐蚀条件现象本质影响因素联系

金属跟干燥气体或非电解质液体直接接触

不纯金属或合金跟电解质溶液接触无电流产生有微弱电流产生金属被氧化较活泼金属被氧化

与接触物质的氧化性及温度有关

与电解质溶液的酸碱性及金属活性有关两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍说过程第三十二页，共四十八页。第二环节：师生互动，探究新知

健身器材刷油漆电线外面包塑料餐具做成不锈钢转动部位涂油脂说过程第三十三页，共四十八页。

牺牲阳极的阴极保护法第二环节：师生互动，探究新知

形成原电池时，让被保护金属作正极(阴极)，不反应受到保护；而活泼金属作负极(阳极)，反应受到腐蚀。原理说过程第三十四页，共四十八页。第二环节：师生互动，探究新知

外加电流的阴极保护法

将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极，使被保护的金属作为阴极，在外加直流电的作用下使阴极得到保护。原理说过程第三十五页，共四十八页。第四环节：跟踪练习，反馈评价

铁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。1.相对于在内河行驶的轮船来说，海轮更容易被腐蚀。2.1910年遗留在南极的食品罐头盒，其表面至今很少有铁锈出现。3.用于连接铜板的铁螺丝容易生锈。4.当化工厂派出的废气为酸性气体时,工厂附近的铁制品容易生锈。说过程第三十六页，共四十八页。第五环节：课后作业，延伸铺垫金属腐蚀给生产、生活带来了很大的危害，要利用恰当的方法科学防止金属被腐蚀。那么，金属腐蚀对生活一定不利吗？人们是否可以将金属腐蚀的原理用于生活，为我们的生活服务呢？请课后查阅相关资料，举例说明。思考题说过程盐酸与锌片反应时，若加入可溶性(CH3COO)2Cu(醋酸铜)晶体，将产生两种影响生成速率的因素，想一想，分别是什么？第三十七页，共四十八页。

第四节金属的电化学腐蚀与防护一、金属的电化学腐蚀化学腐蚀——直接反应

1.金属的腐蚀电化学腐蚀——原电池反应析氢腐蚀——酸性环境中

2.钢铁的电化学腐蚀吸氧腐蚀——中性或弱酸性条件下二、金属的电化学防护

1.牺牲阳极的阴极保护法

2.外加电流的阴极保护法原则：突出重点、简洁、清晰说板书第三十八页，共四十八页。设计思路小结建立一种思想

物质变化的思想

感性认识明确一条主线提出问题：金属腐蚀严重性和危害性分析金属腐蚀的原因应用：防止金属腐蚀的思路和方法

理性认识实现一次飞跃树立一种意识

节约资源的意识第三十九页，共四十八页。说过程第一环节：创设情境，引入课题

趋利避害第四十页，共四十八页。谢谢！2024年3月9日第四十一页，共四十八页。1、金属的电化学腐蚀思考交流1：正极是什与么物质参加反应？第四十二页，共四十八页。析氢腐蚀吸氧腐蚀条件电极反应负极Fe(-)正极C(+)总反应几点说明水膜呈强酸性水膜呈中性或弱酸性Fe-2e-=Fe2+O2+2H2O+4e-=4OH-2H++2e－=H2↑2H++Fe=Fe2++H2↑2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2Fe2O3·nH2O4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3金属的腐蚀以电化学腐蚀为主；电化学腐蚀又以吸氧腐蚀为主；在强酸性介质时则为析氢腐蚀为主。一、金属的电化学腐蚀第四十三页，共四十八页。一、金属的电化学腐蚀实验步骤：1.取下胶头滴管上的胶头2.用药匙的小头取发热贴的成分3-4勺于滴管中；3.另取一支胶头滴管吸取少量的电解质溶液滴加到已盛有药品的滴管中（5-8滴）；[注意：做中性环境下腐蚀的实验组，此步骤可省略，因为暖宝宝的填充物已有食盐和水]4.迅速塞上胶头，插入装有红墨水的滴瓶中；5.观察现象记录在学案上，并分析产生此现象的原因。实验探究第四十四页，共四十八页。用牺牲镁块的方法防地下钢铁管道的腐蚀镁块必须要定期更换