金属的腐蚀与防护课件高二上学期化学人教版选择性必修1

第四章化学反应与电能第三节

金属的腐蚀与防护教学重难点金属腐蚀的主要类型2金属的电化学腐蚀及电化学防护原理1本节重点本节难点金属腐蚀的速率快慢3新课导入铁锈主要成分：Fe2O3

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xH2O铜绿主要成分：Cu2(OH)2CO3常见的金属腐蚀现象机器危害新课导入使桥梁、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、轮船船体损坏等学习任务一

金属腐蚀的概念及其本质金属原子失去电子，被氧化：

M−ne−=Mn+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物质不同，发生腐蚀的情况也不同。高温条件被腐蚀的燃气灶铁索生锈铜管生锈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，其中温度对化学腐蚀的影响较为明显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。化学腐蚀电化学腐蚀一、金属的腐蚀1.概念：2.本质：3.分类：思考与讨论

教材P112【实验4-3】实验操作实验现象实验解释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>化学腐蚀思考：同一种金属的化学腐蚀和电化学腐蚀哪类更快呢？学习任务二

探析电化学腐蚀在潮湿的空气中，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。由于条件不同，钢铁腐蚀可分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀两种类型。潮湿环境中的铁制水管、轮船生锈思考：电化学腐蚀的过程是如何发生的呢？学习任务二

探析电化学腐蚀(1)析氢腐蚀在酸性环境中，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↑一、电化学腐蚀的分类注意：只有位于金属活动性顺序中氢前的金属才可能发生析氢腐蚀，氢后的金属不能发生（大本140页易错警示）学习任务二

探析电化学腐蚀(2)吸氧腐蚀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。2Fe-4e-=2Fe2+O2+4e-+2H2O=4OH-2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2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）部分失水负极(Fe)正极(C)总反应一、电化学腐蚀的分类学习任务二

探析电化学腐蚀【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学习任务二

探析电化学腐蚀实验操作实验现象实验解释

导管中________装置中铁、碳和饱和食盐水构成

，铁钉发生

腐蚀液面上升原电池吸氧学习任务二

探析电化学腐蚀浓度性质反应影响决定金属活动顺序位于氢之前的金属在水膜酸性较强，即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−O2+4e−

+4H+=2H2O电化学化学腐蚀与电化学腐蚀两者往往同时发生，__________腐蚀更普遍；而析氢腐蚀和吸氧腐蚀中，______腐蚀更普遍。吸氧二、析氢腐蚀与吸氧腐蚀的比较思考与讨论黄河铁牛，是唐朝时期为了固定浮桥所制，千百年来仍没有被河水侵蚀，被完好保存。为了保护铁牛不受侵蚀，铁匠们将铁牛的表面涂了一层厚膜。而在这层镀膜的保护下，铁牛就算经历了风吹日晒、河流侵蚀，它仍然还能基本保持原来的样子。千年“铁牛”之谜啥原理吖？学习任务三

金属的防护金属防护的本质措

施金属腐蚀的实质M-ne-=Mn+类

别化学腐蚀电化学腐蚀阻止M-ne-=Mn+的发生切断原电池反应给予电子改变金属材料增加保护层电化学保护法学习任务三

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可以制成性能优异的合金。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学习任务三

金属的防护2.在金属表面覆盖保护层刷油漆涂黄油镀金属涂搪瓷烤蓝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。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。学习任务三

金属的防护思考与讨论

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。课本113页思考与讨论＋－ZnAFe＋－SnAFe由于金属活动性：Zn>Fe>Sn，所以白铁皮破损时，薄钢板表面的镀层锌作负极而被腐蚀；罐装食品用的马口铁出现破损时，薄钢板作负极而被腐蚀。经酸化的3％NaCl溶液学习任务三

金属的防护3.电化学保护法金属在发生电化学腐蚀时，总是作为原电池

(阳极)的金属被腐蚀，作为

(阴极)的金属不被腐蚀，如果能使被保护的金属成为阴极，则该金属就不易被腐蚀。负极正极学习任务三

金属的防护牺牲阳极法示意图e-e-形成原电池反应时，让被保护金属作正极，不反应，起到保护作用；而活泼金属作负极，参加反应受到腐蚀。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)船体上镶嵌的锌块①

牺牲阳极法——

原理

原电池

极：比被保护金属活泼的金属；

极：被保护的金属设备。负正思考与讨论为什么叫牺牲阳极保护阴极法？而不叫牺牲负极保护正极法？正极表示电势高的电极，负极表示电势低的电极，阳极永远发生氧化反应，阴极永远发生还原反应。电化学中原电池和电解池都是电池，两种情况是不分开的——发生氧化反应是阳极，发生还原反应是阴极。在放电时阳极相当于负极，阴极相当于正极。而在充电时，阳极相当于正极，阴极相当于负极，这是电池领域的一个普遍规律。也就是说阳极、阴极与电极的正或负没有必然的关系学习任务三

金属的防护实验验证课本114页实验4-4学习任务三

金属的防护实验装置电流表阳极阴极现象有关反应——Zn－2e-=Zn2＋2H＋＋2e-=H2↑偏转锌片逐渐溶解有气泡产生,无蓝色沉淀试管中滴入2滴K3[Fe(CN)6]溶液，无明显变化，即溶液中无Fe2+结论：Fe电极被保护，不发生反应。Fe、Zn和经过酸化的NaCl溶液构成原电池；Zn作负极被腐蚀，Fe作正极被保护。实验现象学习任务三

金属的防护（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。【实验4-4】课本114页实验4-4学习任务三

金属的防护实验现象及结论实验现象实验解释及结论锌皮包裹处颜色无变化，裸露的铁钉处出现红色锌作负极：Zn－2e-=Zn2+铁作正极：O2+2H2O+4e-=4OH-铁作正极，不反应，被保护。铜丝缠绕处出现红色，裸露的铁钉处出现蓝色铁作负极：Fe－2e-=Fe2+铜作正极：O2+2H2O+4e-=4OH-铁作负极，发生氧化反应，被腐蚀。学习任务三

金属的防护电解池

极：被保护的金属设备；

极：惰性金属或石墨。阴阳

2.外加电流法——

原理

外加电流法是把被保护的钢铁设备(如钢闸门)作为阴极，用惰性电极作为辅助阳极，两者均放在电解质溶液(如海水)里，外接直流电源。通电后，调整外加电压，强制电子流向被保护的钢铁设备，使钢铁表面腐蚀电流降至零或接近零，钢铁设备被迫成为阴极而受到保护。外加电流法示意图钢闸门的防腐学习任务三

金属的防护钢闸门(阴极)海水辅助阳极(不溶性)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化学性质各有什么要求？-+e−e−钢闸门(阴极)海水锌板(牺牲阳极)e-e-思考与讨论课本115页学习任务三

金属的防护Q1、牺牲阳极法、外加电流法都要采用辅助阳极，两种方法中辅助阳极发生的反应类型是否相同？牺牲阳极法：辅助阳极金属材料活动性必须比被保护的金属的活动性要强。相同，都是发生氧化反应。Q2、对于用作辅助阳极的金属的化学性质各有什么要求？外加电流法：辅助阳极只起导电作用，惰性电解和金属均可作辅助阳极，但最好选用惰性电极。学习任务三

金属的防护电化学保护法的对比牺牲阳极法外加电流法原理保护方法保护电流注意事项原电池电解池使被保护的金属与比它活泼的金属接触，被保护的金属做正极使被保护的金属与电源负极接触，被保护的金属做阴极较小较大负极（阳极）材料需要定期更换辅助阳极（惰性）需要定期检查（可调）学习任务四

金属腐蚀的速率快慢微提醒大本资料书143页判断金属腐蚀的快慢时，首先分析腐蚀的类型，所接触溶液的浓度大小及酸、碱性，两金属活动性差异等，再进行判断。①在同一电解质溶液中，金属腐蚀由快到慢的顺序：电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>应用原电池原理有保护措施的腐蚀>应用电解原理有保护措施的腐蚀。②同一种金属在不同介质中腐蚀由快到慢的顺序：强电解质溶液的腐蚀>弱电解质溶液中的腐蚀>非电解质溶液中的腐蚀。学习任务四

金属腐蚀的速率快慢微提醒大本资料书143页③对于活动性不同的两种金属，活动性差别越大，氧化还原反应速率越快，活动性强的金属腐蚀越快。④对于同一种电解质溶液，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀越快(钝化除外)。⑤纯度越高的金属，腐蚀的速率越慢(纯金属几乎不被腐蚀)。⑥不纯的金属或合金，在潮湿空气中的腐蚀速率远大于在干燥、隔绝空气条件下的腐蚀速率。课堂小结金属的腐蚀与防护金属的腐蚀金属的防护改变金属材料的组成

金属表面覆盖保护层化学腐蚀电化学腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀电化学保护法牺牲阳极法外加电流法在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下：当堂检测4.以下现象与电化学腐蚀无关的是()。A.生铁比纯铁容易生锈B.银质物品久置表面变暗C.铁质器件附有铜质配件，在接触处铁易生锈D.黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿课本117页第4题B当堂检测课本117页第5题5.在下图所示装置的烧杯中均盛有0.1mol/LH2SO4溶液，其中锌片最易被腐蚀的是()。C当堂检测课本117页第6题6.[双选]在下图所示装置的烧杯中均盛有海水，其中能保护铁不被腐蚀的是()。BD7.