金属的腐蚀与防护-2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修1

化学反应与电能第三节金属的腐蚀与防护金属腐蚀的现象铁锈主要成分：Fe2O3

•

xH2O铜绿主要成分：Cu2(OH)2CO3金属腐蚀的现象普遍存在，常常是自发进行的。金属被腐蚀后，在外形、色泽及机械性能等方面就会发生变化。金属腐蚀的危害使桥梁、建筑物的金属构架强度降低而造成坍塌机器设备、仪器、仪表的精度和灵敏度降低，直至报废使地下金属管道发生泄漏、轮船船体损坏等任务1金属的腐蚀金属原子失去电子，被氧化：

M−ne−

=Mn+1、概念：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。由于与金属接触的气体或液体不同，发生腐蚀的情况也不同。高温条件被腐蚀的燃气灶金属与其表面接触的一些物质（如Cl2、O2、SO2）直接反应而引起的腐蚀。温度对化学腐蚀的影响很大。1、化学腐蚀2、本质：3、分类：任务1金属的腐蚀金属原子失去电子，被氧化：

M−ne−

=Mn+1、概念：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。由于与金属接触的气体或液体不同，发生腐蚀的情况也不同。铁索生锈铜管生锈不纯的金属与电解质溶液接触会发生原电池反应，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：2、电化学腐蚀3、分类：任务1金属的腐蚀4、化学腐蚀与电化学腐蚀的特点种类化学腐蚀电化学腐蚀条件举例电流本质相互关系有微弱的电流无

不纯金属或合金跟电解质溶液接触发生原电池反应

两者通常同时发生，电化学腐蚀更普遍

较活泼金属被氧化

金属被氧化金属与其表面接触的一些物质(非电解质：O2、Cl2、SO2等)直接发生化学反应

（生产生活中使用更多的是合金或不纯的金属）液氯钢瓶被腐蚀、高温条件被腐蚀的燃气灶钢铁

或

铜合金在潮湿的空气中被锈蚀任务1金属的腐蚀

教材P112【实验4-3】两只试管均冒出气泡，且①试管中产生气泡的速率更快Zn置换出Cu，Zn-Cu-稀盐酸构成原电池，形成电化学腐蚀，加快反应速率【结论】腐蚀速率：电化学腐蚀>化学腐蚀同一种金属的化学腐蚀和电化学腐蚀哪类更快呢？任务2探究电化学腐蚀电化学腐蚀的分类：钢铁腐蚀可分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀两种类型。1、析氢腐蚀在酸性环境中，腐蚀过程中不断有H2放出，故称为析氢腐蚀。钢铁的析氢腐蚀示意图负极(Fe)正极(C)总反应Fe−2e−

＝

Fe2+2H+

+2e−＝H2↑Fe+2H+＝Fe2++H2↑特点：水膜（电解质溶液）呈酸性任务2探究电化学腐蚀电化学腐蚀的分类：钢铁腐蚀可分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀两种类型。2、吸氧腐蚀在弱酸性或中性环境中，腐蚀过程中不断吸收O2，故称为吸氧腐蚀。负极(Fe)正极(C)总反应Fe−2e−

＝

Fe2+O2+4e−+2H2O＝4OH-2Fe+O2+2H2O＝2Fe(OH)2特点：水膜（电解质溶液）酸性很弱或呈中性，但溶有一定量的氧气。钢铁的吸氧腐蚀示意图后续反应：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3Fe2O3·xH2O（铁锈）部分失水任务2探究电化学腐蚀实验验证电化学腐蚀【实验4-3】（1）将经过酸洗除锈的铁钉用饱和食盐水浸泡一下，放入具支试管中。几分钟后，观察导管中水柱的变化，解释引起这种变化的原因任务2探究电化学腐蚀实验操作实验现象实验解释铁钉表面有锈迹导管中液面上升装置中铁、碳、饱和食盐水构成原电池，铁钉发生吸氧腐蚀，导致具支试管内氧气浓度降低，压强变小。实验验证电化学腐蚀【补充】用传感器测量铁钉腐蚀过程中密闭装置内O2含量的变化任务2探究电化学腐蚀实验验证电化学腐蚀实验探究不同pH下，试管中气体压强随时间变化情况电脑数据采集器一定pH的醋酸溶液铁和炭粉利用下图装置探究钢铁在不同pH的醋酸溶液中的电化学腐蚀。析氢腐蚀吸氧腐蚀任务2探究电化学腐蚀析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较——以钢铁的电化学腐蚀为例析氢腐蚀吸氧腐蚀概念条件电极反应联系钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性，且溶有一定量的氧气，此时就会发生吸氧腐蚀。在酸性环境中，腐蚀过程中不断有H2放出，故叫析氢腐蚀水膜呈酸性水膜酸性很弱或呈中性通常两种腐蚀同时存在，但吸氧腐蚀更普遍负极：Fe-2e-=Fe2+正极：2H++2e-=H2↑O2+2H2O+4e-=4OH-总反应：Fe+2H+=Fe2++H2↑2Fe+O2+2H2O＝2Fe(OH)2任务2探究电化学腐蚀影响金属腐蚀快慢的因素本性温度浓度金属越活泼越易腐蚀温度越高越易腐蚀氧化剂浓度越高越易腐蚀电化学腐蚀速率＞化学腐蚀速率电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀课堂训练1、下面各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序

是

。④>②>①>③>⑤任务3金属的防护思考与讨论：金属腐蚀的实质是什么？你能提出哪些金属防护的方法？1、金属腐蚀的本质：2、金属防护的本质：M–ne-=Mn+阻止M–ne-=Mn+发生3、金属防护的方法金属本身的性质？与金属接触的物质？金属腐蚀的条件？提升金属材料性能隔绝金属与氧化剂的接触通过化学方法阻止金属失电子任务3金属的防护1、改变金属材料的组成在金属中添加其他金属或非金属，通过改变金属的组成结构，使其具有较强的抗腐蚀性能，制成性能优异的合金。不锈钢盆钛合金炒锅不锈钢高压锅如：含铬、镍等合金元素的不锈钢具有很好的抗腐蚀性能；钛合金不仅具有优异的抗腐蚀性，还有良好的生物相容性。任务3金属的防护2、在金属表面覆盖保护层在金属表面覆盖致密的保护层，将金属制品与周围物质隔绝开是一种普遍采用的防护方法。表面喷涂油漆/油脂，覆盖搪瓷、塑料等；电镀：表面镀上一层锌、锡、铬、镍等阳极氧化：使铝制品形成致密的氧化膜非金属保护层金属保护层钝化处理化学方法：生成致密的Fe3O4薄膜

发蓝处理任务3金属的防护思考与讨论：镀层的表面出现破损时，内部金属是否被腐蚀？例：常用的白铁皮是在薄钢板表面镀上一层锌，罐装食品用的马口铁是在薄钢板表面镀上一层锡。若上述两种钢铁制品的表面出现破损时，请分析并说明白铁皮、马口铁的腐蚀情况。已知活泼性：Zn>Fe>Sn+−ZnAFe经酸化的3％NaCl溶液白铁皮铁为正极，得电子，铁被保护,不易被腐蚀建立模型镀层破损后，Zn、Fe、水膜构成原电池Zn-2e-=Zn2+2H++2e-=H2↑任务3金属的防护思考与讨论：镀层的表面出现破损时，内部金属是否被腐蚀？例：常用的白铁皮是在薄钢板表面镀上一层锌，罐装食品用的马口铁是在薄钢板表面镀上一层锡。若上述两种钢铁制品的表面出现破损时，请分析并说明白铁皮、马口铁的腐蚀情况。已知活泼性：Zn>Fe>Sn+−SnAFe马口铁建立模型镀层破损后，Sn、Fe、水膜构成原电池经酸化的3％NaCl溶液铁为负极，失电子，铁更快被腐蚀Fe-2e-=Fe2+2H++2e-=H2↑任务3金属的防护+−SnAFe经酸化的3％NaCl溶液铁为负极，失电子，铁更快被腐蚀Fe-2e-=Fe2+发现：金属发生电化学腐蚀时，总是作为原电池负极（阳极）的金属被腐蚀，作为正极（阴极）的金属不被腐蚀（被保护）。+−ZnAFe经酸化的3％NaCl溶液铁为正极，得电子，被保护,不易被腐蚀锌被腐蚀牺牲阳极法任务3金属的防护3、电化学保护法(1)牺牲阳极法—原电池原理原理：被保护的金属作正极（发生还原反应——阴极），活泼性更强的金属作负极（发生氧化反应——阳极）。这种保护法牺牲了阳极(原电池负极)，保护了阴极(原电池的正极)。应用：锅炉内壁、船舶外壳、钢铁闸门安装镁合金或锌块。牺牲阳极法示意图船体上镶嵌的锌块任务3金属的防护3、电化学保护法【实验4-4】验证牺牲阳极的电化学保护法（1）以Fe作保护电极，Zn作辅助电极，以经过酸化的3%NaCl溶液作电解质溶液，按图所示连接好装置。观察电流表指针的变化，以及烧杯中两个电极附近发生的现象。过一段时间，用胶头滴管从Fe电极区域取少量溶液于试管中，再向试管中滴入2滴K3[Fe(CN)6]（铁氰化钾）溶液，观察试管中溶液颜色变化？资料卡片：Fe2+的检验Fe2+与K3[Fe(CN)6]溶液(黄色)反应生成带有特征蓝色的六氰和铁酸亚铁钾KFe[Fe(CN)6]沉淀任务3金属的防护3、电化学保护法【实验4-4】验证牺牲阳极的电化学保护法实验装置电流表阳极（负极）阴极（正极）现象有关反应偏转锌片逐渐溶解铁电极上有气泡冒出Zn-2e-=Zn2＋2H＋＋2e=H2↑取少量铁电极区域的溶液于试管中，滴入2滴K3[Fe(CN)6]溶液，无明显变化，即溶液中无Fe2+。结论：1、Fe、Zn和经过酸化的NaCl溶液构成原电池；2、Zn作负极被腐蚀，Fe作正极被保护。任务3金属的防护3、电化学保护法【实验4-4】验证牺牲阳极的电化学保护法（2）将1g琼脂加入250mL烧杯中，再加入50mL饱和食盐水和150mL水。搅拌、加热煮沸，使琼脂溶解。稍冷后，趁热把琼脂溶液分别倒入两个培养皿中，各滴入5～6滴酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液，混合均匀。取两个2～3cm的铁钉，用砂纸擦光。如图(a)所示，将裹有锌皮的铁钉放入上述的一个培养皿中；如图(b)所示，将缠有铜丝的铁钉放入另一个培养皿中。观察并解释实验现象。（a）（b）任务3金属的防护3、电化学保护法【实验4-4】验证牺牲阳极的电化学保护法锌皮负极(阳极)铁钉正极(阴极)Zn-2e-=Zn2+O2+2H2O+4e-=4OH-结论：铁作正极，被保护不被腐蚀任务3金属的防护3、电化学保护法【实验4-4】验证牺牲阳极的电化学保护法铁钉负极(阳极)铜丝正极(阴极)Fe-2e-=Fe2+O2+2H2O+4e-=4OH-结论：铁作负极被消耗、被腐蚀任务3金属的防护3、电化学保护法(2)外加电流法—电解池原理原理：被保护的金属作为阴极，与电源的负极相连。应用：钢铁闸门、高压线铁架、地下管道连接直流电源的负极。外加电流法示意图钢闸门的防腐任务3金属的防护思考与讨论：牺牲阳极法和外加电流法都要采用辅助阳极，将被保护的金属作为阴极。在这两种方法中，辅助阳极发生的电极反应类型是否相同？对于用作辅助阳极的金属的化学性质各有什么要求？在电极上发生的反应类型是相同的，都是发生氧化反应。采用的辅助阳极在化学性质上要求是不同的；牺牲阳极法采用的辅助阳极金属材料的活动性必须比被保护的金属的活动性要强。外加电流法的辅助阳极只起导电作用，惰性电极