2021-2022学年高二上学期化学苏教版（2020）选择性必修1 1.3金属的腐蚀和防护课件
文档属性
| 名称 | 2021-2022学年高二上学期化学苏教版（2020）选择性必修1 1.3金属的腐蚀和防护课件 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.4MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2022-01-27 12:30:46 | ||
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文档简介
(共40张PPT)
铁锈斑斑
铁管生锈了
四川省宜宾市城区的南门大桥
钢铁生锈造成大桥断裂！
断裂
铜器表面生成一层薄薄的铜绿[铜绿的主要成分是Cu2(OH)2CO3]
金属的腐蚀与防护
一、金属腐蚀的概念.
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.
1.定义：
2.金属腐蚀后的特征.
在外形、色泽以及机械性能等方面都发生一定的变化.
3.金属腐蚀的类别：
a. 化学腐蚀
b.电化学腐蚀
金属跟接触到的物质（如O2、Cl2、SO2等）
直接发生化学反应而引起的腐蚀。
1、化学腐蚀
一、金属的腐蚀
（2）原理：
（1）定义：
（3）影响因素：
金属跟氧化剂直接发生氧化还原反应。
金属越活泼，越易被腐蚀；
金属所处的环境温度越高，腐蚀速率越快；
氧化剂浓度越大，腐蚀速率越快。
家用燃气灶
放在南极已差不多
90年食品罐头
一般情况下，温度的升高会加快化学反应速率。因此，温度对化学腐蚀的影响较明显。
在新疆吐鲁番和海南省两地，哪个地区铁生锈相对慢一些？为什么？
新疆吐鲁番，因为该地区相对干燥，水分稀少，而海南地区潮湿多雨，温度高，易发生电化学腐蚀。
2、电化学腐蚀
不纯的金属（或合金）跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。
科学探究
现有洁净无锈的铁钉，试管、植物油、NaCl溶液、CH3COOH溶液和煮沸后迅速冷却的蒸馏水，你也可以选用其他物品，设计实验探究铁钉锈蚀需要哪些条件，以及在什么条件下锈蚀速率快。
不同条件下铁钉的腐蚀
实验方案 CH3COOH溶液 煮沸后迅速冷却的蒸馏水 NaCl溶液 煮沸后迅速冷却的蒸馏水
植物油
记录
结论
有气泡产生，反应速率快
相当长时间铁钉未被腐蚀
铁钉被腐蚀最快
由于无O2，较长时间铁钉未被腐蚀
铁钉渐渐生锈
铁钉被腐蚀
无现象
由于无O2，铁钉未被腐蚀
无现象
由于无O2、H2O铁钉不能被腐蚀
植物油
总结：
铁钉遇到强酸或有O2、H2O存在的情况下，铁均可被腐蚀，遇到电解质时，一般腐蚀速率更快。
不会，因为月球上缺少水分和氧气。
请你预测一下，铁在月球上会不会生锈？为什么？
钢铁在干燥的空气里长时间不易被腐蚀,但在潮湿的空气里却很快被腐蚀,这是什么原因呢
在潮湿的空气里,钢铁表面吸附了一层薄薄的水膜。水能电离出少量的H +和OH -,同时由于空气中CO2的溶解,使水里的H + 增多：
H2O + CO2 H2CO3 H + + HCO3 -
这样在钢铁表面形成了一层电解质溶液的薄膜,它跟钢铁里的铁和少量的碳构成无数微小的原电池。
其中铁作负极,碳作正极。
OH -
Fe2+
Fe
C
H2
Fe2+
O2
Fe
C
e-
e-
e-
e-
e-
e-
在负极，铁失去电子而被氧化成Fe2+：
Fe – 2e-=Fe 2+
在正极，有两种情况：
吸氧腐蚀：
2H2O + O2 + 4e- = 4OH –
析氢腐蚀：
2H ++2e - = H2↑
吸氧腐蚀与析氢腐蚀（以钢铁为例）
类型 吸氧腐蚀 析氢腐蚀
条件
正极反应(C)
负极反应(Fe)
其他反应
水膜呈弱酸性或中性
O2+2H2O+4e-=4OH-
Fe-2e-=Fe2+
水膜呈酸性
2H++2e-=H2↑
Fe-2e-=Fe2+
Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓
4Fe(OH)2 +2H2O+ O2= 4Fe(OH)3
4Fe(OH)3失去部分水转化为铁锈
化学腐蚀和电化学腐蚀都是铁等金属原子失去电子变成阳离子的过程。也就是说,金属在腐蚀过程中,发生了氧化还原反应。
金属腐蚀的本质
烧过菜的铁锅如果未及时洗净（残液中含 NaCl），第二天便出现红棕色锈斑（主要成分为Fe 2 O 3 nH2O）。请问这种腐蚀是化学腐蚀还是电化学腐蚀 为什么
解析：属于电化学腐蚀。
因为铁锅是由生铁做成的,铁锅生锈是因为Fe-C-NaCl形成原电池。铁作负极，失去电子变成亚铁离子，从而被腐蚀。
金属腐蚀的危害
金属的腐蚀对国民经济带来的损失是惊人的，据70年代美国的一份统计报告，全世界每年由于腐蚀而报废的金属设备和材料，约相当于金属年产量的1/3，至于因设备腐蚀损坏而引起的停工减产、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，就更无法估计了。当前，世界各国都有许多优秀的科学家，从事金属腐蚀理论及防护方法的研究工作。有志者可选择这方面的课题研究，一定会大有作为；一旦有新的突破，产生的经济效益和社会影响，必将是巨大的。
影响金属腐蚀的因素：
1、金属的本性：
金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀。
2、介质：
如果金属中能导电的杂质不如该金属活泼，则容易形成原电池而使金属发生电化学腐蚀。
思考与交流
请根据生活常识以及下图总结金属防护常用的方法，并解释这些方法为什么可以达到防止金属腐蚀的目的。
思考与交流
讨论自行车的不同构件如链条、钢圈、支架和齿轮等分别采取了什么防锈措施？
给链条涂上机油,将钢圈表面镀上一层铬,给支架烤上一层漆,将齿轮镀上一层铬并涂上机油。
健身器材刷油漆以防锈
衣架和电线的外面包上一层塑料层
某些工具的“机械转动部位”选用油脂来防锈
自行车的钢圈和车铃是在钢上镀上一层既耐腐蚀又耐磨的Cr
金属的防护
(1) 改善金属的内部组织结构(内因) ——制成合金（不锈钢）
(2)在金属表面覆盖保护层——电镀、油漆、钝化等
(3)电化学保护法——牺牲阳极的阴极保护法、外加直流电源的阴极保护法
牺牲阳极的阴极保护法
形成原电池反应时，让被保护金属做正极，不反应，起到保护作用；而活泼金属反应受到腐蚀。
你还知道哪些防止金属腐蚀的方法？请举例说明。
用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块必须定期更换
制成不锈钢，在金属表面镀一层比要保护的金属更活泼的金属。
用牺牲锌块的方法来保护船身，锌块必须定期更换
锌块
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。此法主要用于防止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。
答案
思考：电工操作中规定，不能把铜线和铝线拧在一起连接线路，这是因为:
铜线与铝线拧在一起时，铜与铝组成原电池，铝线被腐蚀而失去导电能力
P58请你当设计师，假设用钢材在杭州西湖内建造能使用20年左右的一座大桥，有三种防锈措施供选择，你优先选择哪种方法？各种方法有什么优、缺点？你还有没有其他的防锈措施？
（1）涂上油漆
（2）使用镀铬的钢
（3）使用不锈钢
如何选用防锈方法---请你决策2
方法 防腐效果 价格
镀塑 差 便宜
涂油漆 一般 便宜
镀锡 好 中等
镀铬 好 昂贵
镀锌 很好 中等
使用不锈钢 很好 昂贵
铁器烤蓝 好 中等
金属常用防腐蚀方法的比较
大家讨论
越王勾践剑因何千年不锈
1965年冬天，在湖北省荆州市附近的望山楚墓群中，出土了一把锋利无比的宝剑。专家通过对剑身八个鸟篆铭文的解读，证明此剑就是传说中的越王勾践剑。让人惊奇的是，这把青铜宝剑穿越了两千多年的历史长河，但剑身丝毫不见锈斑。它千年不锈的原因是什么呢？
越王勾践剑主要成分为铜，出土的墓室曾经长期被地下水浸泡，
剑完全隔绝氧气是其不锈的主要原因。
越王勾践剑的含铜量约为80%-83%、含锡量约为16%-17%，另外还有
少量的铅和铁，可能是原料中含的杂质。作为青铜剑的主要成分铜，
是一种不活泼的金属，在日常条件下一般不容易发生锈蚀。
该墓的墓室几乎成了一个密闭的空间，这么多的密封层基本上隔绝
了墓室与外界之间的空气交换。现代科学告诉我们：在完全隔绝氧
气的条件下，即使在中性或微酸性的水中，钢铁都不会生锈的。
望山一号楚墓处在现代荆州附近的漳河二干渠上，地下水位较高，
该墓的墓室曾经长期被地下水浸泡，地下水酸碱性不大，基本上为
中性。地下水浸泡后，墓室内空气的含量更少。
通过本节课的学习,我们认识到金属腐蚀的危害极大, 运用化学反应原理能对金属进行有效防护。然而，在复杂多变的自然环境中并非如此简单，“金属的腐蚀与防护”始终是一个世界性的异常棘手的科技难题。防止金属腐蚀，任重道远！
结束语
铁锈斑斑
铁管生锈了
四川省宜宾市城区的南门大桥
钢铁生锈造成大桥断裂！
断裂
铜器表面生成一层薄薄的铜绿[铜绿的主要成分是Cu2(OH)2CO3]
金属的腐蚀与防护
一、金属腐蚀的概念.
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.
1.定义：
2.金属腐蚀后的特征.
在外形、色泽以及机械性能等方面都发生一定的变化.
3.金属腐蚀的类别：
a. 化学腐蚀
b.电化学腐蚀
金属跟接触到的物质（如O2、Cl2、SO2等）
直接发生化学反应而引起的腐蚀。
1、化学腐蚀
一、金属的腐蚀
（2）原理：
（1）定义：
（3）影响因素：
金属跟氧化剂直接发生氧化还原反应。
金属越活泼，越易被腐蚀；
金属所处的环境温度越高，腐蚀速率越快；
氧化剂浓度越大，腐蚀速率越快。
家用燃气灶
放在南极已差不多
90年食品罐头
一般情况下，温度的升高会加快化学反应速率。因此，温度对化学腐蚀的影响较明显。
在新疆吐鲁番和海南省两地，哪个地区铁生锈相对慢一些？为什么？
新疆吐鲁番，因为该地区相对干燥，水分稀少，而海南地区潮湿多雨，温度高，易发生电化学腐蚀。
2、电化学腐蚀
不纯的金属（或合金）跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。
科学探究
现有洁净无锈的铁钉，试管、植物油、NaCl溶液、CH3COOH溶液和煮沸后迅速冷却的蒸馏水，你也可以选用其他物品，设计实验探究铁钉锈蚀需要哪些条件，以及在什么条件下锈蚀速率快。
不同条件下铁钉的腐蚀
实验方案 CH3COOH溶液 煮沸后迅速冷却的蒸馏水 NaCl溶液 煮沸后迅速冷却的蒸馏水
植物油
记录
结论
有气泡产生，反应速率快
相当长时间铁钉未被腐蚀
铁钉被腐蚀最快
由于无O2，较长时间铁钉未被腐蚀
铁钉渐渐生锈
铁钉被腐蚀
无现象
由于无O2，铁钉未被腐蚀
无现象
由于无O2、H2O铁钉不能被腐蚀
植物油
总结：
铁钉遇到强酸或有O2、H2O存在的情况下，铁均可被腐蚀，遇到电解质时，一般腐蚀速率更快。
不会，因为月球上缺少水分和氧气。
请你预测一下，铁在月球上会不会生锈？为什么？
钢铁在干燥的空气里长时间不易被腐蚀,但在潮湿的空气里却很快被腐蚀,这是什么原因呢
在潮湿的空气里,钢铁表面吸附了一层薄薄的水膜。水能电离出少量的H +和OH -,同时由于空气中CO2的溶解,使水里的H + 增多：
H2O + CO2 H2CO3 H + + HCO3 -
这样在钢铁表面形成了一层电解质溶液的薄膜,它跟钢铁里的铁和少量的碳构成无数微小的原电池。
其中铁作负极,碳作正极。
OH -
Fe2+
Fe
C
H2
Fe2+
O2
Fe
C
e-
e-
e-
e-
e-
e-
在负极，铁失去电子而被氧化成Fe2+：
Fe – 2e-=Fe 2+
在正极，有两种情况：
吸氧腐蚀：
2H2O + O2 + 4e- = 4OH –
析氢腐蚀：
2H ++2e - = H2↑
吸氧腐蚀与析氢腐蚀（以钢铁为例）
类型 吸氧腐蚀 析氢腐蚀
条件
正极反应(C)
负极反应(Fe)
其他反应
水膜呈弱酸性或中性
O2+2H2O+4e-=4OH-
Fe-2e-=Fe2+
水膜呈酸性
2H++2e-=H2↑
Fe-2e-=Fe2+
Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓
4Fe(OH)2 +2H2O+ O2= 4Fe(OH)3
4Fe(OH)3失去部分水转化为铁锈
化学腐蚀和电化学腐蚀都是铁等金属原子失去电子变成阳离子的过程。也就是说,金属在腐蚀过程中,发生了氧化还原反应。
金属腐蚀的本质
烧过菜的铁锅如果未及时洗净（残液中含 NaCl），第二天便出现红棕色锈斑（主要成分为Fe 2 O 3 nH2O）。请问这种腐蚀是化学腐蚀还是电化学腐蚀 为什么
解析：属于电化学腐蚀。
因为铁锅是由生铁做成的,铁锅生锈是因为Fe-C-NaCl形成原电池。铁作负极，失去电子变成亚铁离子，从而被腐蚀。
金属腐蚀的危害
金属的腐蚀对国民经济带来的损失是惊人的，据70年代美国的一份统计报告，全世界每年由于腐蚀而报废的金属设备和材料，约相当于金属年产量的1/3，至于因设备腐蚀损坏而引起的停工减产、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，就更无法估计了。当前，世界各国都有许多优秀的科学家，从事金属腐蚀理论及防护方法的研究工作。有志者可选择这方面的课题研究，一定会大有作为；一旦有新的突破，产生的经济效益和社会影响，必将是巨大的。
影响金属腐蚀的因素：
1、金属的本性：
金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀。
2、介质：
如果金属中能导电的杂质不如该金属活泼，则容易形成原电池而使金属发生电化学腐蚀。
思考与交流
请根据生活常识以及下图总结金属防护常用的方法，并解释这些方法为什么可以达到防止金属腐蚀的目的。
思考与交流
讨论自行车的不同构件如链条、钢圈、支架和齿轮等分别采取了什么防锈措施？
给链条涂上机油,将钢圈表面镀上一层铬,给支架烤上一层漆,将齿轮镀上一层铬并涂上机油。
健身器材刷油漆以防锈
衣架和电线的外面包上一层塑料层
某些工具的“机械转动部位”选用油脂来防锈
自行车的钢圈和车铃是在钢上镀上一层既耐腐蚀又耐磨的Cr
金属的防护
(1) 改善金属的内部组织结构(内因) ——制成合金（不锈钢）
(2)在金属表面覆盖保护层——电镀、油漆、钝化等
(3)电化学保护法——牺牲阳极的阴极保护法、外加直流电源的阴极保护法
牺牲阳极的阴极保护法
形成原电池反应时，让被保护金属做正极，不反应，起到保护作用；而活泼金属反应受到腐蚀。
你还知道哪些防止金属腐蚀的方法？请举例说明。
用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块必须定期更换
制成不锈钢，在金属表面镀一层比要保护的金属更活泼的金属。
用牺牲锌块的方法来保护船身，锌块必须定期更换
锌块
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。此法主要用于防止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。
答案
思考：电工操作中规定，不能把铜线和铝线拧在一起连接线路，这是因为:
铜线与铝线拧在一起时，铜与铝组成原电池，铝线被腐蚀而失去导电能力
P58请你当设计师，假设用钢材在杭州西湖内建造能使用20年左右的一座大桥，有三种防锈措施供选择，你优先选择哪种方法？各种方法有什么优、缺点？你还有没有其他的防锈措施？
（1）涂上油漆
（2）使用镀铬的钢
（3）使用不锈钢
如何选用防锈方法---请你决策2
方法 防腐效果 价格
镀塑 差 便宜
涂油漆 一般 便宜
镀锡 好 中等
镀铬 好 昂贵
镀锌 很好 中等
使用不锈钢 很好 昂贵
铁器烤蓝 好 中等
金属常用防腐蚀方法的比较
大家讨论
越王勾践剑因何千年不锈
1965年冬天，在湖北省荆州市附近的望山楚墓群中，出土了一把锋利无比的宝剑。专家通过对剑身八个鸟篆铭文的解读，证明此剑就是传说中的越王勾践剑。让人惊奇的是，这把青铜宝剑穿越了两千多年的历史长河，但剑身丝毫不见锈斑。它千年不锈的原因是什么呢？
越王勾践剑主要成分为铜，出土的墓室曾经长期被地下水浸泡，
剑完全隔绝氧气是其不锈的主要原因。
越王勾践剑的含铜量约为80%-83%、含锡量约为16%-17%，另外还有
少量的铅和铁，可能是原料中含的杂质。作为青铜剑的主要成分铜，
是一种不活泼的金属，在日常条件下一般不容易发生锈蚀。
该墓的墓室几乎成了一个密闭的空间，这么多的密封层基本上隔绝
了墓室与外界之间的空气交换。现代科学告诉我们：在完全隔绝氧
气的条件下，即使在中性或微酸性的水中，钢铁都不会生锈的。
望山一号楚墓处在现代荆州附近的漳河二干渠上，地下水位较高，
该墓的墓室曾经长期被地下水浸泡，地下水酸碱性不大，基本上为
中性。地下水浸泡后，墓室内空气的含量更少。
通过本节课的学习,我们认识到金属腐蚀的危害极大, 运用化学反应原理能对金属进行有效防护。然而，在复杂多变的自然环境中并非如此简单，“金属的腐蚀与防护”始终是一个世界性的异常棘手的科技难题。防止金属腐蚀，任重道远！
结束语