高二化学人教版选择性必修一第四章 第三节 金属的腐蚀与防护(共27张PPT)
文档属性
| 名称 | 高二化学人教版选择性必修一第四章 第三节 金属的腐蚀与防护(共27张PPT) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 56.7MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-09-18 11:29:58 | ||
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文档简介
(共27张PPT)
第三节 金属的腐蚀与防护
第四章 化学反应与电能
[学习目标]
1.了解金属腐蚀的现象及危害。
2.知道金属腐蚀的类型和本质及金属发生电化学腐蚀的条件，
能解释金属发生电化学腐蚀的原因(重、难点)。
3.掌握防止金属腐蚀的措施及原理(重点)。
新课导入
举例说明日常生活中金属腐蚀的现象，有哪些危害？
铁制品生锈
铜制品产生铜绿
一、金属的腐蚀
1．金属腐蚀的普遍性及危害
(1)金属腐蚀现象普遍存在，常自发进行。
(2)金属腐蚀的危害
①金属制品的外形、色泽及机械性能等方面都会发生变化，从而使机器设备、仪器、仪表的精度和灵敏度降低，甚至报废。
②桥梁、建筑物的金属构架强度降低而造成坍塌。
③地下金属管道发生泄漏、轮船船体损坏。
淹没岁月的南渡江铁桥
2．金属的腐蚀
(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。
(2)本质：
M－ne- →Mn+
氧化反应
被酸腐蚀过的管道
与铁管连接的铜阀门
(3)分类：
一、金属的腐蚀
①化学腐蚀：金属与其表面接触的一些物质直接反应而引起的腐蚀。
温度高腐蚀速率快。
②电化学腐蚀：不纯的金属与电解质溶液接触时会发生原电池反应。
比较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀。
(3)分类：
特别提醒：
电化学腐蚀和化学腐蚀往往同时发生，但绝大多数属于电化学腐蚀。
一、金属的腐蚀
2．金属的腐蚀
一、金属的腐蚀
3．钢铁的电化学腐蚀
水膜酸性较强
水膜酸性很弱或呈中性
正极：2H+ + 2e- == H2↑
负极
Fe－2e- == Fe2+
总反应：Fe + 2H+ == Fe2+ + H2↑
进一步反应：
2Fe(OH)3 == Fe2O3·xH2O＋(3-x)H2O
正极：O2 + 2H2O + 4e- == 4OH-
总反应：2Fe + O2+2H2O == 2Fe(OH)2
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O == 4Fe(OH)3
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍
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
①试管中产生气泡的速率____ Zn与CuSO4反应生成Cu，Zn、Cu和稀盐酸构成_______，发生_______腐蚀，产生气泡的速率更___
液面上升
原电池
吸氧
快
原电池
电化学
快
一、金属的腐蚀
4．实验探究
①电化学腐蚀中吸氧腐蚀更为普遍；
②电化学腐蚀速率比化学腐蚀大得多；
③通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍。
特别提醒
一、金属的腐蚀
4．实验探究
思考交流
1.正误判断
(1)无论化学腐蚀还是电化学腐蚀，金属的腐蚀都是金属失电子被
氧化的过程
(2)因为CO2普遍存在，所以钢铁腐蚀以析氢腐蚀为主
(3)铜在酸性条件下也可以发生析氢腐蚀
(4)纯铁不易被腐蚀，生铁易被腐蚀，是因为生铁中含碳能形成原电池发生电化学腐蚀
(5)铁的电化学腐蚀的负极反应为Fe－3e－===Fe3＋
√
×
×
√
×
一、金属的腐蚀
2.在一块抛光、干净的钢片上滴上一滴含有少量酚酞和铁氰化钾(K3[Fe(CN)6])的饱和食盐水，几分钟后，液滴中心部分主要呈现蓝色，液滴边缘为一红色圆环，而在两者之间有一棕褐色环。如图所示：
思考下列问题：
(1)液滴中心出现蓝色的原因：________________________________________
______________________________________________________________________________________。
中心氧气的浓度小，为负极，发生反应：
Fe－2e－===Fe2＋，后发生：Fe2＋＋K＋＋[Fe(CN)6]3－===KFe[Fe(CN)6]↓(蓝色沉淀)
一、金属的腐蚀
思考交流
2.在一块抛光、干净的钢片上滴上一滴含有少量酚酞和铁氰化钾(K3[Fe(CN)6])的饱和食盐水，几分钟后，液滴中心部分主要呈现蓝色，液滴边缘为一红色圆环，而在两者之间有一棕褐色环。如图所示：
(2)液滴边缘为一红色圆环的原因：____________________________________
___________________________________________________。
边缘氧气的浓度较大，为正极，
电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，使酚酞变红
一、金属的腐蚀
思考交流
2.在一块抛光、干净的钢片上滴上一滴含有少量酚酞和铁氰化钾(K3[Fe(CN)6])的饱和食盐水，几分钟后，液滴中心部分主要呈现蓝色，液滴边缘为一红色圆环，而在两者之间有一棕褐色环。如图所示：
(3)棕褐色环的主要成分为铁锈，用化学用语表示产生铁锈的过程：______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
一、金属的腐蚀
思考交流
中心区(负极)产生的Fe2＋向边缘(正极)移动，发生如下一系列变化：
Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
2Fe(OH)3===(3－x)H2O＋Fe2O3·xH2O(铁锈)
思考讨论
有哪些金属防护的方法？根据金属腐蚀实质，你能提出金属的防护方法吗？
涂油漆
烤蓝保护层
搪瓷盆
电镀轮毂
二、金属的防护
1．改变金属材料的组成
如普通钢中加入镍、铬等制成不锈钢产品，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。
二、金属的防护
2．在金属表面覆盖保护层
如在钢铁制品的表面喷涂油漆、矿物性油脂或覆盖搪瓷、塑料等；
电镀锌、锡、铬、镍等；
利用化学方法、离子注入、表面渗镀等方式在金属表面形成稳定的钝化膜。
涂油漆 铝塑管
烤蓝保护层
搪瓷盆
电镀轮毂
二、金属的防护
3．电化学保护法
(1)牺牲阳极法
原理：原电池原理，被保护的金属作正极，活泼性更强的金属作负极。
应用：锅炉内壁、船舶外壳、钢铁闸门安装镁合金或锌块。
二、金属的防护
(2)外加电流法
原理：电解池原理，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。
二、金属的防护
3．电化学保护法
4．电化学保护法实验探究
(1)实验探究一
实验操作：一段时间后在Fe电极区取少量溶液于试管中，再向试管中滴入
2滴黄色K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液。
实验现象 有关反应 实验结论
电流表：指针偏转 阳极： Zn－2e－===Zn2＋ 溶液中不含Fe2＋，铁作正极未被腐蚀
阳极(负极区)：Zn溶解
阴极(正极区)：有气泡产生，试管中无蓝色沉淀生成 阴极： 2H＋＋2e－===H2↑
二、金属的防护
4．电化学保护法实验探究
(2)实验探究二
二、金属的防护
①将裹有锌皮的铁钉放入混合了NaCl、酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液的琼脂中，铁钉周围变红。
②将缠有铜丝的铁钉放入混合了NaCl、酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液的琼脂中，铁钉周围生成蓝色沉淀，铜丝周围变红。
结论：铁作为负极时易被腐蚀，作为正极时未被腐蚀
思考交流
1.正误判断
(1)牺牲阳极法利用的是电解池原理
(2)在铁制品表面镀锌，是为了防止铁制品腐蚀，而且镀层有损坏
仍可对铁制品起到保护作用
(3)铁制品涂油脂、喷油漆是为了隔绝铁与氧气的接触，起到保护铁制品的作用
(4)铁闸门可与外加电源的正极相连，起到保护作用
×
√
√
×
二、金属的防护
思考交流
2.下图所示的各容器中均盛有海水，铁在其中被腐蚀时
由快到慢的顺序是________________。
④>②>①>③
二、金属的防护
金属腐蚀快慢的判断方法
(1)同一电解质溶液，同一种金属腐蚀由快到慢的顺序：
电解池的阳极＞原电池的负极＞化学腐蚀＞原电池的正极>电解池的阴极
(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＞弱电解质溶液＞非电解质溶液
(3)同一种电解质溶液：电解质溶液浓度越大，金属腐蚀越快。
(4)金属活动性差别越大，活泼性强的金属腐蚀越快。
归纳总结
二、金属的防护
思考交流
(1)若X为铜，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于____处，铁棒上发生的电极反应为________________________，该种防护方法称为_____________。
(2)若X为锌棒，开关K置于M处，铁棒上的电极反应为________________________，该电化学防护法称为_____________。
N
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
外加电流法
O2＋4e－＋2H2O===4OH－
牺牲阳极法
二、金属的防护
3.利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。
自我测试
1.下列关于金属腐蚀的说法正确的是
A.金属在潮湿空气中腐蚀的实质是M＋nH2O===M(OH)n＋H2↑
B.金属的化学腐蚀的实质是M－ne－===Mn＋，电子直接转移给氧化剂
C.金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行
D.在潮湿的环境中，金属的电化学腐蚀一定是析氢腐蚀
√
自我测试
2.如图装置中，U形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一段时间。下列有关描述错误的是
A.生铁块中的碳是原电池的正极
B.红墨水水柱两边的液面变为左低右高
C.两试管中相同的电极反应式是Fe－2e－===Fe2＋
D.a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀
√
a中中性环境
吸氧腐蚀
气体压强减小
b中酸性较强
析氢腐蚀
气体压强增大
本节内容结束
第三节 金属的腐蚀与防护
第四章 化学反应与电能
[学习目标]
1.了解金属腐蚀的现象及危害。
2.知道金属腐蚀的类型和本质及金属发生电化学腐蚀的条件，
能解释金属发生电化学腐蚀的原因(重、难点)。
3.掌握防止金属腐蚀的措施及原理(重点)。
新课导入
举例说明日常生活中金属腐蚀的现象，有哪些危害？
铁制品生锈
铜制品产生铜绿
一、金属的腐蚀
1．金属腐蚀的普遍性及危害
(1)金属腐蚀现象普遍存在，常自发进行。
(2)金属腐蚀的危害
①金属制品的外形、色泽及机械性能等方面都会发生变化，从而使机器设备、仪器、仪表的精度和灵敏度降低，甚至报废。
②桥梁、建筑物的金属构架强度降低而造成坍塌。
③地下金属管道发生泄漏、轮船船体损坏。
淹没岁月的南渡江铁桥
2．金属的腐蚀
(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。
(2)本质：
M－ne- →Mn+
氧化反应
被酸腐蚀过的管道
与铁管连接的铜阀门
(3)分类：
一、金属的腐蚀
①化学腐蚀：金属与其表面接触的一些物质直接反应而引起的腐蚀。
温度高腐蚀速率快。
②电化学腐蚀：不纯的金属与电解质溶液接触时会发生原电池反应。
比较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀。
(3)分类：
特别提醒：
电化学腐蚀和化学腐蚀往往同时发生，但绝大多数属于电化学腐蚀。
一、金属的腐蚀
2．金属的腐蚀
一、金属的腐蚀
3．钢铁的电化学腐蚀
水膜酸性较强
水膜酸性很弱或呈中性
正极：2H+ + 2e- == H2↑
负极
Fe－2e- == Fe2+
总反应：Fe + 2H+ == Fe2+ + H2↑
进一步反应：
2Fe(OH)3 == Fe2O3·xH2O＋(3-x)H2O
正极：O2 + 2H2O + 4e- == 4OH-
总反应：2Fe + O2+2H2O == 2Fe(OH)2
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O == 4Fe(OH)3
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍
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
①试管中产生气泡的速率____ Zn与CuSO4反应生成Cu，Zn、Cu和稀盐酸构成_______，发生_______腐蚀，产生气泡的速率更___
液面上升
原电池
吸氧
快
原电池
电化学
快
一、金属的腐蚀
4．实验探究
①电化学腐蚀中吸氧腐蚀更为普遍；
②电化学腐蚀速率比化学腐蚀大得多；
③通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍。
特别提醒
一、金属的腐蚀
4．实验探究
思考交流
1.正误判断
(1)无论化学腐蚀还是电化学腐蚀，金属的腐蚀都是金属失电子被
氧化的过程
(2)因为CO2普遍存在，所以钢铁腐蚀以析氢腐蚀为主
(3)铜在酸性条件下也可以发生析氢腐蚀
(4)纯铁不易被腐蚀，生铁易被腐蚀，是因为生铁中含碳能形成原电池发生电化学腐蚀
(5)铁的电化学腐蚀的负极反应为Fe－3e－===Fe3＋
√
×
×
√
×
一、金属的腐蚀
2.在一块抛光、干净的钢片上滴上一滴含有少量酚酞和铁氰化钾(K3[Fe(CN)6])的饱和食盐水，几分钟后，液滴中心部分主要呈现蓝色，液滴边缘为一红色圆环，而在两者之间有一棕褐色环。如图所示：
思考下列问题：
(1)液滴中心出现蓝色的原因：________________________________________
______________________________________________________________________________________。
中心氧气的浓度小，为负极，发生反应：
Fe－2e－===Fe2＋，后发生：Fe2＋＋K＋＋[Fe(CN)6]3－===KFe[Fe(CN)6]↓(蓝色沉淀)
一、金属的腐蚀
思考交流
2.在一块抛光、干净的钢片上滴上一滴含有少量酚酞和铁氰化钾(K3[Fe(CN)6])的饱和食盐水，几分钟后，液滴中心部分主要呈现蓝色，液滴边缘为一红色圆环，而在两者之间有一棕褐色环。如图所示：
(2)液滴边缘为一红色圆环的原因：____________________________________
___________________________________________________。
边缘氧气的浓度较大，为正极，
电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，使酚酞变红
一、金属的腐蚀
思考交流
2.在一块抛光、干净的钢片上滴上一滴含有少量酚酞和铁氰化钾(K3[Fe(CN)6])的饱和食盐水，几分钟后，液滴中心部分主要呈现蓝色，液滴边缘为一红色圆环，而在两者之间有一棕褐色环。如图所示：
(3)棕褐色环的主要成分为铁锈，用化学用语表示产生铁锈的过程：______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
一、金属的腐蚀
思考交流
中心区(负极)产生的Fe2＋向边缘(正极)移动，发生如下一系列变化：
Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
2Fe(OH)3===(3－x)H2O＋Fe2O3·xH2O(铁锈)
思考讨论
有哪些金属防护的方法？根据金属腐蚀实质，你能提出金属的防护方法吗？
涂油漆
烤蓝保护层
搪瓷盆
电镀轮毂
二、金属的防护
1．改变金属材料的组成
如普通钢中加入镍、铬等制成不锈钢产品，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。
二、金属的防护
2．在金属表面覆盖保护层
如在钢铁制品的表面喷涂油漆、矿物性油脂或覆盖搪瓷、塑料等；
电镀锌、锡、铬、镍等；
利用化学方法、离子注入、表面渗镀等方式在金属表面形成稳定的钝化膜。
涂油漆 铝塑管
烤蓝保护层
搪瓷盆
电镀轮毂
二、金属的防护
3．电化学保护法
(1)牺牲阳极法
原理：原电池原理，被保护的金属作正极，活泼性更强的金属作负极。
应用：锅炉内壁、船舶外壳、钢铁闸门安装镁合金或锌块。
二、金属的防护
(2)外加电流法
原理：电解池原理，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。
二、金属的防护
3．电化学保护法
4．电化学保护法实验探究
(1)实验探究一
实验操作：一段时间后在Fe电极区取少量溶液于试管中，再向试管中滴入
2滴黄色K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液。
实验现象 有关反应 实验结论
电流表：指针偏转 阳极： Zn－2e－===Zn2＋ 溶液中不含Fe2＋，铁作正极未被腐蚀
阳极(负极区)：Zn溶解
阴极(正极区)：有气泡产生，试管中无蓝色沉淀生成 阴极： 2H＋＋2e－===H2↑
二、金属的防护
4．电化学保护法实验探究
(2)实验探究二
二、金属的防护
①将裹有锌皮的铁钉放入混合了NaCl、酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液的琼脂中，铁钉周围变红。
②将缠有铜丝的铁钉放入混合了NaCl、酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液的琼脂中，铁钉周围生成蓝色沉淀，铜丝周围变红。
结论：铁作为负极时易被腐蚀，作为正极时未被腐蚀
思考交流
1.正误判断
(1)牺牲阳极法利用的是电解池原理
(2)在铁制品表面镀锌，是为了防止铁制品腐蚀，而且镀层有损坏
仍可对铁制品起到保护作用
(3)铁制品涂油脂、喷油漆是为了隔绝铁与氧气的接触，起到保护铁制品的作用
(4)铁闸门可与外加电源的正极相连，起到保护作用
×
√
√
×
二、金属的防护
思考交流
2.下图所示的各容器中均盛有海水，铁在其中被腐蚀时
由快到慢的顺序是________________。
④>②>①>③
二、金属的防护
金属腐蚀快慢的判断方法
(1)同一电解质溶液，同一种金属腐蚀由快到慢的顺序：
电解池的阳极＞原电池的负极＞化学腐蚀＞原电池的正极>电解池的阴极
(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＞弱电解质溶液＞非电解质溶液
(3)同一种电解质溶液：电解质溶液浓度越大，金属腐蚀越快。
(4)金属活动性差别越大，活泼性强的金属腐蚀越快。
归纳总结
二、金属的防护
思考交流
(1)若X为铜，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于____处，铁棒上发生的电极反应为________________________，该种防护方法称为_____________。
(2)若X为锌棒，开关K置于M处，铁棒上的电极反应为________________________，该电化学防护法称为_____________。
N
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
外加电流法
O2＋4e－＋2H2O===4OH－
牺牲阳极法
二、金属的防护
3.利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。
自我测试
1.下列关于金属腐蚀的说法正确的是
A.金属在潮湿空气中腐蚀的实质是M＋nH2O===M(OH)n＋H2↑
B.金属的化学腐蚀的实质是M－ne－===Mn＋，电子直接转移给氧化剂
C.金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行
D.在潮湿的环境中，金属的电化学腐蚀一定是析氢腐蚀
√
自我测试
2.如图装置中，U形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一段时间。下列有关描述错误的是
A.生铁块中的碳是原电池的正极
B.红墨水水柱两边的液面变为左低右高
C.两试管中相同的电极反应式是Fe－2e－===Fe2＋
D.a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀
√
a中中性环境
吸氧腐蚀
气体压强减小
b中酸性较强
析氢腐蚀
气体压强增大
本节内容结束