化学人教版（2019）选择性必修1 4.3金属的腐蚀和防护（共43张ppt）

第三节 金属的腐蚀与防护
第四章 化学反应与电能
金属的腐蚀在生活中非常普遍
钢铁生锈
铁锈的主要成分：
Fe2O3·XH2O
铜器生锈
铜器表面生成铜绿,主要成分：Cu2(OH)2CO3
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你知道吗?
金属腐蚀的危害
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
[阅读教材P107，并回答]
1、什么是金属的腐蚀？
2、金属的腐蚀可分为哪几类？
一、金属的腐蚀
1.定义：
金属阳离子
失e-
,氧化反应
金属原子
2.本质：
金属跟周围接触到的气体或液体发生氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。
一、金属的腐蚀
M – ne- → Mn+
3.分类：
化学腐蚀
电化学腐蚀
[主要]
:金属跟接触到的干燥气体(如O2、Cl2、SO2)或非电解质液体(如石油)等直接发生化学反应引起的腐蚀叫做化学腐蚀。
①Fe在高温下直接被O2氧化
②化工厂Fe与Cl2直接反应
③钢管被原油中的含S化合物腐蚀
:不纯的金属跟电解质溶液接触时，发生原电池反应，
比较活泼的金属失电子而被氧化的腐蚀叫做电化学腐蚀。
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
[主要]
一、金属的腐蚀
化学腐蚀
电化学腐蚀
条件
现象
本质
联系
化学腐蚀与电化腐蚀的比较:
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(直接反应)
较活泼金属被氧化(原电池反应)
两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍，速率更快
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金属的腐蚀
化学腐蚀
电化学腐蚀
金属与其表面接触的一些物质（如O2、Cl2、SO2）直接反应而引起的腐蚀。
高温条件被腐蚀的燃气灶
当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还原反应而被腐蚀。
电化学腐蚀的过程是如何发生的呢？
P108 【实验4-3 】金属的吸氧腐蚀和析氢腐蚀
P108 【实验4-3 】金属的吸氧腐蚀和析氢腐蚀
实验探究(1)——铁钉的吸氧腐蚀
实验操作
实验现象
实验解释
导管中液面上升
装置中铁、碳、饱和食盐水构成原电池，铁钉发生吸氧腐蚀，导致压强变小
P108 【实验4-3 】金属的吸氧腐蚀和析氢腐蚀
实验探究(2)——锌粒的析氢腐蚀
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，能加快反应速率
钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较
条件
电极反应
联系
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
水膜呈较强 性(pH≤4.3)
负极Fe(- )
Fe-2e-=Fe2+
正极C(+)
2H++2e-=H2↑
总反应:
Fe+2H+=Fe2++H2↑
酸
其他
钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较
条件
电极反应
联系
Fe2O3 · nH2O
(铁锈)
通常两种腐蚀同时存在，但吸氧腐蚀更普遍。
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
水膜呈较强 性(pH≤4.3)
水膜呈 性或 性
负极Fe(- )
Fe-2e-=Fe2+
正极C(+)
2H++2e-=H2↑
O2+2H2O+4e-=4OH-
总反应:
Fe+2H+=Fe2++H2↑
2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2
4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
Fe-2e-=Fe2+
2Fe-4e-=2Fe2+
酸
中
弱酸
其他
(1)化学腐蚀和电化学腐蚀同时发生，电化学腐蚀更普遍，速率更大。
(2)析氢腐蚀和吸氧腐蚀取决于溶液的酸碱性，以吸氧腐蚀为主。
(3)钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀时，负极都是铁，失电子生成Fe2＋。
注：①只有位于氢前的金属才可能发生析氢腐蚀，氢后的金属不能发生
②氢前和氢后的金属都可发生吸氧腐蚀
【思考讨论】连接铜板的铁制品更容易生锈？
铁与铜及潮湿的空气构成原电池，铁作负极，因此更容易被腐蚀。
1、如图, 水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：
①若液面上升，则溶液呈 性，
发生 腐蚀,电极反应式为：
负极： ,
正极： 。
②若液面下降，则溶液呈 性，发生　　　腐蚀，电极反应式为：
负极： ，
正极： 。
中性或弱酸
吸氧
Fe–2e-=Fe2+
O2+2H2O+4e-=4OH－
酸
析氢
Fe–2e-=Fe2+
2H++2e-=H2↑
2.下列现象与电化学腐蚀无关的是:( )
A.黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿
B.生铁比纯铁更易生锈
C.铁质器件附有铜质配件,在接触处易生锈
D.银质奖牌久置表面变暗
E.铝片不用特殊方法保护
DE
[化学腐蚀]
二、金属的腐蚀的快慢规律
[达标检测1]如图所示，各烧杯中均盛的是海水，铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序为(　　)
A．②①③④⑤⑥
B．⑤④③①②⑥
C．⑤④②①③⑥
D．⑤③②④①⑥
C
二、金属的防护
①改变金属材料的组成
②在金属表面覆盖保护层
③电化学防护
——合金（不锈钢、钛合金）
利用“原电池”和“电解池”保护金属
——电镀(镀Zn、镀Sn、镀Cr等)、涂油脂、钝化等
交流与讨论
:请大家根据铁生锈的原理，
思考应采取什么措施防止铁生锈？
请大家阅读课本Ｐ108-111
二、金属的防护
衣架和电线的外面包上一层塑料层
生活中常见的一些防护措施
给链条涂上机油, 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
钢圈和车铃是在钢上镀上一层既耐腐蚀又耐磨的Cr
图
课本P109页
白铁皮
马口铁
白铁皮（镀锌铁）
负极：2Zn – 4e- = 2Zn2+
正极：O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-
总反应： 2Zn +O2 + 2H2O = 2Zn(OH)2
结论：牺牲锌保护铁
-
+
马口铁（镀锡铁）
负极：2Fe – 4e- = 2Fe2+
正极：O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-
总反应： 2Fe +O2 + 2H2O = 2Fe(OH)2
结论：牺牲铁保护锡
-
+
III_电化学保护法
[1-牺牲阳极的阴极保护法]
牺牲阳极的阴极保护法
用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块须定期更换
【实验4-4】
实验装置
电流表
阳极
阴极
现象
有关反应
偏转
锌片逐渐溶解
铁电极上有气泡冒出
Zn-2e- =Zn2＋
2H＋＋2e=H2↑
【现象】试管中滴入2滴K3[Fe(CN)6] (铁氰化钾)溶液，无明显变化，即溶液中无Fe2+
【实验4-4(1)】
【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。
Fe2+与铁氰化钾（K3[Fe(CN)6]）溶液（黄色） 反应生成带有特征蓝色的铁氰化亚铁（ FeK [Fe(CN)6] ）沉淀
Fe2+的检验
实验装置
实验现象
实验解释及结论
裹有铜丝的铁钉，铁钉逐渐溶解，铁钉附近溶液中产生蓝色固体。
裹有锌片的铁钉，锌片逐渐溶解，铁钉附近溶液变红色。
铁作负极，发生反应：Fe-2e-=Fe2+；
铜作正极，发生反应：
O2+2H2O+4e-=4OH-
Fe2+与[Fe(CN)6]3－反应生成带有特征蓝色的铁氰化亚铁沉淀
铁作负极，发生氧化反应，被腐蚀
锌作负极，发生反应：Zn-2e-=Zn2+；
铁作正极，发生反应：
O2+2H2O+4e-=4OH-
铁作正极，不反应，被保护
【实验4—4(2)】
书P110 牺牲阳极法的实验探究
【资料卡片】Fe2＋的检验方法：Fe2＋与黄色K3[Fe(CN)6] (铁氰化钾)溶液反应生成特征蓝色沉淀。
科学实验表明，实验过程中，可以看到溶液中产生了蓝色沉淀。你知道这是为什么吗？
∵ Fe+2H+=Fe2++H2↑
说明化学腐蚀和电化学腐蚀同时发生。
课堂练习1、结合如图判断，下列叙述正确的是(　　)
?



A．Ⅰ和Ⅱ中正极均被保护
B．Ⅰ和Ⅱ中负极反应均是Fe－2e－===Fe2＋
C．Ⅰ和Ⅱ中正极反应均是O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．Ⅰ和Ⅱ中分别加入少量K3[Fe(CN)6]溶液，均有蓝色沉淀
A　
[2-外加电流的阴极保护法]
通电后，强制电子流向被保护的钢铁设备，使钢铁表面的腐蚀电流降至零或接近等于零。在这个系统中，钢铁设备被迫成为阴极而受到保护。
用外加电流方法防止地下钢铁管道的腐蚀
课本P111页
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}比较
牺牲阳极法
外加电流法
原理
辅助阳极的
化学性质
辅助阳极发生的电极反应类型
原电池原理
电解原理
活泼
惰性
氧化反应
氧化反应
金属的防护
改变金属的内部组织结构。
金属表面覆盖保护层。
牺牲阳极法
外加电流法
金属材料
与金属接触的物质
被保护金属成为阴极
电化学保护法
课堂小结
防腐措施由好到坏的顺序如下：
在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢：
规律小结
&电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防腐措施的腐蚀
&外接电源的阴极保护法(电解池)＞牺牲阳极的阴极保护法(原电池)＞有一般防腐条件保护＞无防腐条件
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1、下面各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是 　 　.
⑤
④>②>①>③>⑤
电解池阳极腐蚀>原电池负极腐蚀>化学腐蚀>原电池的正极>电解池的阴极
2、海港、码头的钢制管桩会受到海水的长期侵袭，常用外加电流法对其进行保护（如下图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极），下列有关叙述中错误的是（ ）
A. 高硅铸铁是作为损耗阳极材料发挥作用的
B. 通电后外电路的电子被强制流向钢制管桩
C. 保护电流应该根据环境条件变化进行调整
D. 通电后使钢制管桩表面的腐蚀电流接近零
A
3、将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在题图所示的情境中，下列有关说法正确的是（ ）
A．阴极的电极反应式为
B．金属M的活动性比Fe的活动性弱
C．钢铁设施表面因积累大量电子而被保护
D．钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快
Fe – 2e- = Fe2+
C
阴极(正极)得电子发生还原反应
改为强
改为慢
4、利用如图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，密封好，放置一段时间，下列说法不正确的是
A．a管发生吸氧腐蚀，b管发生析氢腐蚀
B．一段时间后，a管液面高于b管液面
C．a、b处溶液的pH增大
D．a、b两处具有相同的电极反应式：Fe-3e-=Fe3+
D
5.家用炒菜铁锅用水清洗放置后，出现红棕色的锈斑，在此变化过程中不发生的化学反应是( )
A.4Fe(OH)2＋2H2O＋O2= 4Fe(OH)3↓
B.2Fe＋2H2O＋O2= 2Fe(OH)2↓
C.2H2O＋O2＋4e－= 4OH－
D.Fe－3e－= Fe3＋