1.4 金属的腐蚀与防护 课件(共26张PPT) 2023-2024学年高二化学鲁科版（2019）选择性必修1

(共26张PPT)
第4节 金属的腐蚀与防护
第1章 物质的性质与转化
1.能从概念、本质上认识金属腐蚀及其分类，以钢铁腐蚀为例，了解金属腐蚀的危害；
2.掌握金属的析氢腐蚀和吸氧腐蚀；
3.了解金属腐蚀的防护措施。
联想·质疑
联想·质疑
钢铁生锈
铜器生锈
机器设备灵敏度降低
轮船船体损坏
金属腐蚀的现象普遍存在。每年，因金属腐蚀造成的经济损失比所有的自然灾害和各类事故还要多。
了解金属腐蚀的原因，并采取有效措施防止金属腐蚀具有重要意义。
一、金属的腐蚀
1.定义
2.本质
金属与周围的气体或液体物质发生氧化还原反应而引起损耗的现象。
金属原子失去电子被氧化的过程。
M－ne－→Mn+
3.分类
金属其表面接触的一些物质（如O2、Cl2、SO2等）直接反应而引起的腐蚀。
（1）化学腐蚀
例如：氧化性气体在高温条件下使钢材表面生成铁的氧化物。
（2）电化学腐蚀
不纯的金属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
例如：铁在潮湿的空气中生成铁锈
Fe2O3·nH2O
有微电流产生
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铁生锈的现象随处可见。为什么铁在潮湿的环境中比在干燥的环境中更容易生锈？为什么当一块铜板上有铁铆钉时，铁铆钉特别容易锈？
H2O
Fe
Cu
负极：
Fe－2e－＝Fe2＋
正极反应物？
4.吸氧腐蚀（水膜酸性很弱或呈中性）
负极：
正极：
Fe－2e－＝Fe2＋
O2＋4e－＋2H2O＝4OH－
总反应：
2Fe+O2+2H2O===2Fe(OH)2
Fe(OH)3
Fe2O3·nH2O
O2
5.析氢腐蚀（水膜酸性较强）
负极：
正极：
Fe－2e－＝Fe2＋
2H＋＋2e－＝H2↑
总反应：
Fe+2H+===Fe2++H2↑
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。
钢铁等金属的腐蚀主要是吸氧腐蚀。
思考与交流
为什么钢铁在潮湿的环境中比在干燥的环境中更容易生锈？
钢铁吸氧腐蚀原理示意图
Fe
C
二、金属的防护
汽车表面喷涂油漆
覆盖搪瓷
塑料包裹
电镀
钢铁进行发蓝处理
在金属表面覆盖保护层
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不同金属镀层对金属的保护作用一样吗？如果在铁制品表面镀上锌保护层或锡保护层，请根据铁、锌、锡三种金属的原子失电子能力分析：当镀层局部破坏时，锌镀层或锡镀层还能对铁制品起保护作用吗？
白铁皮（镀锌铁）
马口铁（镀锡铁）
Zn > Fe > Sn
白铁皮
负极：2Zn – 4e- = 2Zn2+
正极：O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-
总反应： 2Zn +O2 + 2H2O = 2Zn(OH)2
牺牲锌保护铁
马口铁
负极：2Fe – 4e- = 2Fe2+
正极：O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-
总反应： 2Fe +O2 + 2H2O = 2Fe(OH)2
牺牲铁保护锡
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不同金属镀层对金属的保护作用一样吗？如果在铁制品表面镀上锌保护层或锡保护层，请根据铁、锌、锡三种金属的原子失电子能力分析：当镀层局部破坏时，锌镀层或锡镀层还能对铁制品起保护作用吗？
不一样。锌的金属活动性比铁强，镀层局部破损时，铁作正极材料
被保护；锡的金属活动性比铁弱，镀层局部破损时，铁作负极反应物
加速腐蚀。由此可以看到要想保护铁，需要选用比铁更活泼的金属。
1.牺牲阳极保护法
(1)原理——原电池原理：
正极：被保护金属
负极：活泼金属
需要定期更换
正极
该法主要用来保护一些钢铁设备，如船体外壳上或铁管道装上锌块。
2.外加电流阴极保护法
(1)原理——电解池原理：
阴极：被保护金属
阳极：惰性电极作辅助阳极
废铁
铁管道
阴极
思路：避免被保护金属失电子
3.阳极保护法
作阳极
钝化
被保护金属与外加电源的正极相连，使其成为阳极，并使电压维持在可使金属发生钝化作用的范围内，就能防止其腐蚀。
三、电化学腐蚀原理的应用
铁腐蚀
快速测定空气中氧气的含量
食品包装中的双吸剂
一次性保暖贴
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请仔细阅读某品牌保暖贴使用说明书，思考以下问题：
1.保暖贴在发热过程中，其主要成分分别起什么作用？
铁粉——负极材料，发生氧化反应；食盐溶于水——离子导体；活性炭——正极材料；蛭石——保温材料；吸水性树脂——提供反应需要的水。
2.为什么保暖贴能较持久而又稳定地提供热量？
铁粉和氧气通过无数个微小的原电池发生反应且进行得很快将发热袋加热，蛭石做良好的隔热保温材料，吸水性树脂能吸收自身重量的数百倍或上千倍的水分子，以维持持久反应。
3.保暖贴使用的是双层包装。外层由不透气的明胶层制成，内层由微孔透气膜制成，为什么要这样设计？
放热时间的长短和温度高低是通过透气膜的透氧速率进行控制的。
4.为什么保暖贴使用后会变得较硬？
反应后的主要成分为炭粉、氯化钠固体、三氧化二铁固体以及含镁和铝的盐，因而变得较硬。
微电解技术处理工业废水
该技术利用铁屑中的铁和碳形成微小的原电池，废水作为离子导体，新生成的电极反应产物能与废水中的某些污染物发生氧化还原反应，从而达到去除污染物的目的。
电镀行业产生的酸性含铬Cr(VI)废水对环境有污染，可采用该处理：
①
焦炭-铁屑
②
碱
酸性
含铬废水
( )
Cr3+
负极：
Fe－2e－＝Fe2＋
正极：
2H＋＋2e－＝H2↑
＋6e－+14H+＝2Cr3++7H2O
＋6Fe2＋+14H+＝2Cr3++7H2O+6Fe3+
Cr(OH)3↓
Fe(OH)3↓
【练一练】
1.判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀时,负极反应均是Fe－3e－ === Fe3+。(　　)
(2)钢铁在潮湿的空气中发生电化学腐蚀时,正极发生的主要反应是
O2+2H2O+4e－ === 4OH－。(　　)
(3)发生吸氧腐蚀时正极放出O2,发生析氢腐蚀时正极放出H2。 (　　)
(4)纯铁在稀硫酸中发生析氢腐蚀。(　　)
(5)现实生活中电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍。(　　)
(6)金属作为原电池的负极或电解池的阴极时均被保护。(　　)
2.下列叙述错误的是(　　)
A.生铁中含有碳,抗腐蚀能力比纯铁弱
B.用锡焊接的铁质器件,焊接处易生锈
C.在铁制品上镀铜时,镀件为阳极,铜盐溶液为离子导体
D.铁管上镶嵌锌块,铁管不易被腐蚀
C
3.右图装置中,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(呈酸性),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
B
4.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(　　)
A.④>②>①>③ B.②>①>③>④
C.④>②>③>① D.③>②>④>①
A
金属腐蚀快慢的判断
电解原理（阳极腐蚀）＞原电池原理（负极腐蚀）＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀
金属的腐蚀与防护
金属的腐蚀
金属的防护
定义
本质
分类
电化学腐蚀
化学腐蚀
吸氧腐蚀
析氢腐蚀
无电流产生
牺牲阳极法
外加电流法
改变金属内部组织结构
在金属表面覆盖防护层
被保护金属作原电池正极
被保护金属作电解池阴极
制成合金等
涂油漆、电镀等