第四章 电化学基础

第四章电化学基础

第四节金属的电化学腐蚀与防护

教学目标

【知识与技能】

1.了解金属腐蚀的种类，探究金属发生电化学腐蚀的原因。

2.掌握化学腐蚀和电化学腐蚀的区别。

3.认识金属腐蚀的危害及防腐措施，感受化学对人类生产和生活的影响。

【过程与方法】通过学习增强保护环境的意识，节约意识。

【情感态度与价值观】进一步学会对比、比较认识事物的科学方法和假设验证探究的思维方式，辩证的认

识外因条件对化学变化的影响。

教学重点：吸氧腐蚀、析氢腐蚀的原理。

教学难点：吸氧腐蚀、析氢腐蚀的原理。

教学过程：

【投影】常见的金属腐蚀现象:

【导课】金属腐蚀的现象非常普遍，像金属制成的日用品、生产工具、机器部件、海轮的船壳等，如保养

不好，都会腐蚀，从而造成大量金属的损耗。至于因设备腐蚀损坏而引起停工减产、产品质量下降、污染

环境、危害人体健康，甚至造成严重事故的损失，那就更无法估计了。因此，了解金属腐蚀的原因，掌握

防护的方法，是具有十分重要的意义的。

【板书】第四节金属的电化学腐蚀与防护

一.金属腐蚀

【阅读】回答什么是金属腐蚀？

【板书】金属腐蚀：金属（或合金）跟周围接触到的气体（或液体）反应而腐蚀损耗的过程。

【讲述】金属的化学腐蚀：金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。

例如：铁在高温下与氧气直接化合而被腐蚀，在工业生产中氯气跟铁或与其他金属化合使金属锈蚀。特点:

反应简单、金属与氧化剂之间的氧化还原反应。

【板书】1.化学腐蚀：金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。特点：反应简单、金属与氧

化剂之间的氧化还原反应。

【讲述】温度对化学腐蚀的影响:

家用燃气灶的中心部位很容易生锈，食品暹头放在南极已差不多90年了，却很少

你知道为什么吗？生锈

【科学探究】不同条件下铁钉的锈蚀

注意：①光亮铁钉浸没在菜油之中；②光亮铁钉半没半露在菜油中；③光亮铁钉完全浸没在食盐水中；④

光亮铁钉完全浸没在酸性溶液中或碱性溶液中。学生分别观察并写出报告以培养学生的观察与描述能力。

教师不但要给学生出题目，还要发挥点拨作用，提出注意点：①观察的一周中不要振荡试管，否则会破坏

生锈的界面；②把各人设置的具体条件和的状况详尽记录在案，以利分析和归纳，写出高质量的家庭探究

报告。

实验方案

记录

结论

【总结】铁钉生锈的条件：铁钉含杂质、与电解质溶液接触。

【思考】绝大多数钢铁生锈是否是化学腐蚀？为什么？

【板书】2.电化学腐蚀

【讲解】由于金属和液态介质（常为水溶液）构成微小的原电池而发生金属腐蚀的过程，电化学腐蚀是金属腐

蚀的主要形式，例如：钢铁在潮湿的空气中生锈就是电化学腐蚀造成的。

【板书】电化学腐蚀：不纯的金属或合金与电解质溶液接触，会发生原电池反应，比较活泼的金属失电子

被氧化的腐蚀。

【共同分析】形成原电池的原因。

【板书】

铁：负极水膜（电解质溶液）

在钢铁表面形成无数微小原电他

碳：正极

【投影】钢铁的吸氧腐蚀与析氢腐蚀:

X-Z7XXX•/

【讲解】吸氧腐蚀与析氢腐蚀：发生条件、正负极反应、总反应。

【板书】

分类析氢腐蚀吸氧腐蚀

条件水膜酸性较强水膜酸性较弱或呈中性

负极反应Fe_2e==Fe2"2Fe—4e===2Fe24

正极反应：

2H'+2e===Ht2H2O+02+4e~==40H"

【讨论】要想减少或避免电化学腐蚀，我们应该采取什么措施？

①对金属做必要的精炼，以减少其中能导电的不活泼杂质。

②对机器、仪表及时保养，减少金属勺腐蚀性气体、电解质溶液、潮湿气体的接触。

③根据用途不同采取不同的方法使金属与造成发生的介质隔离，如涂油脂、喷漆、镀层、表面钝化等。

④选用适宜的金属或非金属制成耐腐蚀的合金，如炼制不锈钢、耐酸钢等。

⑤采用电化学防护方法，如在钢铁的船体上焊接上较活泼的金属锌。

【投影】常见金属防腐蚀方法:

★身/树制“*以防伪nx,电他的4西色上_&.外从女.工具的.机劝尔仕“通用；4»"行’的华园隼体工白用上找

■案用伏.为什么不能对通沾上一屉.母舄维叉“詹的Cr【板书］1.物

理方法

【讲述】以上投影中方法都是物理方法。刚才同学们回答时已提到电化学防护方法。

【投影】2.两种电化学防护方法

a.牺牲阳极的阴极保护法

正极：要保护的金属负极：比要保护金属活泼的金属

【讲述】金属腐蚀本质就是金属失电子而被氧化的过程。金属越活泼，金属越易被腐蚀。因此在金属铁上

连接一块比它更活泼的金属，发生原电池反应时，失电子的为活泼的金属，而铁被保护。

【引导】以上是利用原电池原理保护金属，下面请同学们思考，如何利用电解池原理来保护金属？

【学生思考回答，教师板书】b.外加电流的阴极保护法

阴极：被保护的金属阳极：惰性电极两者均存在于电解质溶液中接上外接直流电源。

【讨论】请同学们列举一些日常生活中还有哪些保护金属的例子？

【学生回答】①改变金属的内部结构，制成不锈钢；

②在金属表面覆盖保护层，如喷漆、涂油、电镀等。

【思考题】①为什么镀锡铁在镀层破损后，生锈更厉害？

②用铜钾钉或铝钾钉把两张钢板卸在一起，各将发生什么现象？

【总结】以上是人们根据金属腐蚀原理设计的一些防腐方法，但是还未达到预期的目的，因此，更为理想

实用的防腐方法还有待于进一步的研究。

【课堂练习】

1.桥梁上钢结构接头处须用伽钉连结，以下三种伽钉，选用何种为好？

(1)铝钾钉(2)铜钾钉(3)钢钾钉

2.下列各烧杯中盛有海水，依次插入：

(l)Fe片；(2)Cu、Fe导线相连；(3)Sn、Fe导线相连；(4)Zn、Fe导线相连；(5)Al、Fe导线相

连；铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是：o

参考答案：1.(3)2.(2)>(3)>(1)>(4)>(5)

【板书设计】

第四节金属的电化学腐蚀与防护

一.金属腐蚀

金属(或合金)跟周围接触到的气体(或液体，反应而腐蚀损耗的过程。

1.化学腐蚀：金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。特点：反应简单、金属与氧化剂之间

的氧化还原反应。

2.电化学腐蚀

不九的金属或合金与电解质溶液接触，会发生原电池反应，比较活泼的金属失电子被氧化的腐蚀。

铁：负极水膜（电解质溶液）

在钢铁表面形成无数微小原电他

碳：正极

分类析氢腐蚀吸氧腐蚀

条件水膜酸性较强水膜酸性较弱或呈中性

负极反应Fe-2e一===Fe2+2Fe-4e-===2Fe24-

正极反应+-

2H+2e===H2t2H2O+O2+4e==4OH"

总反应Fe+2H*==Fe2++H2t

2Fe+2H2O+02==2Fe(OH)2

4Fe(OH)2+2H2O+O2===4Fe(OH)3

FezOa.xHQ

次要主要

3.化学腐蚀与电化腐蚀的对比

（1）本质：金属原子失电子而被氧化

M—ne===M"

(2)

化学腐蚀：金属与其他物质直接氧化反应,金属被氧化

（不是电解质溶液）（无电流产生）

电化腐蚀：W电金属或合金发生原电池反应活泼金屋被氧化

电解质溶液（有电流产生）

（3）相互关系：往往同时发生，电化腐蚀要比化学腐蚀普遍得多。

二.金属的防护

1.物理方法

2.两种电化学防护方法

a.牺牲阳极的阴极保护法

正极：要保护的金属鱼极：比要保护金属活泼的金属

b.外加电流的阴极保护法

阴极：被保护的金属