金属的腐蚀与防护高二上学期化学人教版选择性必修1

---文物腐蚀的结与解第四章第三节

金属的腐蚀与防护玉柄铁剑，中国第一剑。文物是人类宝贵的历史文化遗产，根据国家文物局调查，目前我国文物系统有3000多万件馆藏文物，但是结果显示国内馆藏文物腐蚀率超50%，重度以上腐蚀的馆藏文物有230余万件（占16.5％），几乎每分每秒都有文物遭受腐蚀。铁制文物腐蚀的原理是什么？如何利用所学知识来防止铁制文物被腐蚀？任务一：请同学们用已有化学知识解释铁制文物是如何被腐蚀的?金属的腐蚀

是指金属或合金跟接触的气体或液体发生氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。M-ne-=Mn+

化学腐蚀：金属与其表面接触到的物质（如O2、Cl2、SO2等）直接发生化学反应而引起的腐蚀。任务二：探究铁制文物腐蚀的类别资料卡片－＋＋

电化学腐蚀：不纯的金属跟电解质溶液接触时，比较活泼的金属发生氧化还原反应而引起的腐蚀。铁质文物一般都是铁碳合金，埋藏环境、保存环境（大气、水、土壤）中含有水、盐和酸，形成电解质溶液，易发生电化学腐蚀。化学腐蚀与电化学腐蚀的比较化学腐蚀电化学腐蚀条件是否有电流产生本质联系金属跟氧化剂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两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍，更快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，能加快反应速率。任务三：化学腐蚀与电化学腐蚀的速率比较电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀铁制文物发生电化学腐蚀的分类：较强酸性环境中(1)析氢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：正极：电池总反应：结论：当铁制文物处于较强酸性环境中时，易发生析氢腐蚀，在腐蚀过程中不断有H2放出。Fe-2e-

=Fe2+2H++2e-

=H2↑Fe+2H+=Fe2++H2↑铁制文物电化学腐蚀的分类：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)：正极(C)：电池反应：结论：弱酸性、中性条件下，易发生吸氧腐蚀。弱酸性、中性条件下（2）吸氧腐蚀*铁锈的生成4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)32Fe(OH)3＝Fe2O3·xH2O＋(3-x)H2O生成的Fe2O3·xH2O就是铁锈。海水（NaCl溶液）中Fe-2e-

=Fe2+O2

+2H2O+4e-=4OH-2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2析氢腐蚀吸氧腐蚀条件电极反应负极Fe(-)正极C(+)总反应水膜呈较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)2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。析氢与吸氧腐蚀比较新知探究任务四：设计实验证明铁制文物在海水中发生了吸氧腐蚀还是析氢腐蚀。

请根据以下所给药品及仪器设计实验方案：

具支试管、试管塞、玻璃管、胶管、试管、铁钉、碳粉、氯化钠溶液、蓝墨水任务四：设计实验证明铁制文物在海水中发生了吸氧腐蚀还是析氢腐蚀？试剂稀盐酸饱和食盐水现象解释铁钉表面和导气管均有气泡产生，导管液面上升生成气体消耗气体任务四：设计实验证明铁制文物在海水中发生了吸氧腐蚀还是析氢腐蚀？电解质溶液：饱和食盐水吸氧腐蚀析氢腐蚀任务四：设计实验证明铁制文物在海水中发生了吸氧腐蚀还是析氢腐蚀？【创新实验】用氧气传感器测试管中氧气浓度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氧气传感器氯化钠溶液吸氧腐蚀B（1）改变金属的内部结构-强体质如把铬、镍等金属加入普通钢中制成耐腐蚀的不锈钢。（2）加涂保护层—穿外衣如采用喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法，使金属与空气、水等物质隔离，防止金属被氧化腐蚀。龙体为铜质，铜内包铁芯，表面通体鎏金。任务五：铁制文物的腐蚀防护电镀：表面镀上一层锌、锡、铬、镍等化学方法：生成致密的四氧化三铁薄膜.烤蓝在机械表面涂防锈油1．金属的电化学防护原理________原理电极要求被保护的金属作______极，活泼性更强的金属作______极应用原电池正负船舶外壳安装镁合金或锌块找“替罪阳”（1）牺牲阳极法1．金属的电化学防护（2）外加电流法原理________原理电极要求被保护的金属作为_____极，与电源的____极相连应用电解池阴负钢铁闸门，地下管道连接电源负极传承中华优秀传统文化遗产、让文物活起来尽管文物保护界对文物的腐蚀保护也取得了一定进展，但仍然面临很多挑战。希望通过本节课学习可以让我们能够关注到我国文物的腐蚀和修复现状，更多的人能够为文物保护做出贡献，最大限度地传承中国优秀传统文化遗产，让文物活起来。B1．下列事实中，与电化学腐蚀无关的是A．用铜质铆钉铆接铁板，铁板易被腐蚀B．在空气中，银器表面会生成一层黑色的物质C．在远洋海轮的船体吃水线以下焊上一定数量的锌板D．埋在潮湿土壤里的铁管比埋在干燥土壤里的铁管更容易被腐蚀【答案】B【思考与讨论】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。＋－ZnAFe＋－SnAFee-e-金属电化学腐蚀防护启示：原电池作为正极（阴极）的金属不被腐蚀，将要保护的金属设计为原电池的正极。经酸化的3％NaCl溶液任务五：金属的防护金属活泼性：Zn>Fe>Sn铁做正极被保护铁做负极被腐蚀Babab实验结论：锌作负极：Zn-2e-=Zn2+铁作正极：O2+2H2O+4e-=4OH-铁作正极，不反应，被保护实验结论：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1.根据实验现象，分析产生现象的原因：资料：Fe2+能与铁氰化钾溶液反应生成蓝色的铁氰化亚铁沉淀，是检验Fe2+的常用方法。【练习1】下列各情况，在其中Fe片腐