4.3.2 金属的防护 课件(共29张PPT) 2024-2025学年高二化学人教版（2019）选择性必修1

(共29张PPT)
章
四
第
化学反应与电能
第三节
金属的腐蚀与防护
第2课时
金属的防护
1965年冬天，在湖北省望山楚墓群中，出土了传说中的越王勾践剑。越王勾践剑的含铜量约为80%-83%、含锡量约为16%-17%。该剑出土时插在髹漆的木质剑鞘内。这座墓葬深埋在数米的地下，墓室四周用白膏泥填塞，其下部采用的还是经过人工淘洗过的白膏泥，致密性更好。加上墓坑上部填土夯实，墓室几乎成了一个密闭的空间。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，这从该墓出土的大量精美的漆木器保存情况较好而得到证实。让人惊奇的是，这把青铜宝剑穿越了两千多年的历史长河，但剑身几乎不见锈斑。它千年不锈的原因到底是什么呢？
千年不锈之谜
情境引入
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。
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，为什么不能用油漆
思考与交流
烤蓝
涂机油
烤漆
涂凡士林
镀锌
镀铬
属部件采用了什么样的防护措施吗
交流研讨
1、目的：防止金属被氧化
2、依据：依据金属腐蚀的化学反应原理和腐蚀类型来确定金属防护的方法
讲授新课
一、金属的防护
〖讨论〗鉴于金属发生腐蚀的原因，我们可以从哪些方面设想解决问题的思路 ？
讲授新课
思路一：改变本质
即改变金属的内部组成结构，使其具有较强的抗腐蚀性能。
在钢铁中加入一定比例的铬和镍(如14%～8%Cr，7%～9%Ni)，改变钢铁内部的组成和结构，可极大程度地提高钢铁抗腐蚀性能，这就是常见的“不锈钢”(合金)。
1、改变金属材料的组成
讲授新课
思路二：直接隔离
即可选用适当的材料使金属与空气或其他腐蚀性试剂隔离开，以阻止金属的腐蚀。
例如：①喷涂漆；②涂油脂；③表面钝化；④电镀(在钢铁表面形成铬等耐腐蚀性较强的金属镀层)等。
2、在金属表面覆盖保护层
2000年5月，保利集团在香港拍卖会上花费3000多万港币购回在火烧圆明园时流失的国宝：铜铸的牛首、猴首和虎首，普通铜器时间稍久容易出现铜绿，其主要成分是[Cu2(OH)2CO3]这三件1760年铜铸的国宝在240 年后看上去仍然熠熠生辉不生锈，下列对起原因的分析，最可能的是
A、它们的表面都电镀上了一层耐腐蚀的黄金；
B、环境污染日趋严重，它们表面的铜绿被酸雨溶解洗去；
C、铜的金属活动性比氢小，因此不宜被氧化；
D、它们是含一定比例金、银、锡、锌的合金；
D
随堂小练
思路三：因势利导
电化学腐蚀还是用电化学方法来解决，不回避金属与氧化剂的直接接触，采用还原性更强的物质或其他替代方式来满足氧化剂对电子的需求，从而保护主体金属构件免受腐蚀。
3、电化学防护法——重点
讲授新课
找另一种活泼性较强金属作 级
1.牺牲阳极法
原理：
应用 原理，让被保护金属作 极，
原电池
正
负
讲授新课
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
用牺牲锌块的方法来保护船身，锌块必须定期更换
锌块
讲授新课
验证牺牲阳极的阴极保护法实验装置
(1)以 Fe 作保护电极，Zn 作辅助电极，以经过酸化
的3% NaCl 溶液作电解质溶液，按图 4-26 所示连接装置。
观察电流表指针的变化，以及烧杯中两个电极附近发
生的现象。过一段时间，用胶头滴管从 Fe 电极区域取
少量溶液于试管中，再向试管中滴入 2 滴 K [Fe(CN)6]
（铁氰化钾）溶液，观察试管中溶液颜色的变化.
实验4-4
实验装置 电流表 阳极 阴极
现象
有关反应
2H＋＋2e=H2↑
Zn-2e-=Zn2＋
偏转
锌片逐渐溶解
铁电极上有气泡冒出
试管中滴入2滴K3[Fe(CN)6] (铁氰化钾)溶液，无明显变化
结论：Fe电极被保护，不发生反应
实验4-4
(2)将1 g琼脂加入250 mL烧杯中，再加入50 mL饱和食盐
水和150 mL水。搅拌、加热煮沸，使琼脂溶解。稍冷后，
趁热把琼脂溶液分别倒入两个培养皿中，各滴入5-6滴酚
酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液，混合均匀。取两个2~3 cm 的
铁钉，用砂纸擦光。如图4-27(a) 所示，将裹有锌皮的铁
钉放入上述的一个培养皿中；如图4-27(b)所示，将缠有
铜丝的铁钉放入另一个培养皿中。观察并解释实验现象。
实验4-4
实验现象：裹有锌片的铁钉，锌片逐渐溶解，铁钉附近溶液变红色；
实验结论：
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
实验现象：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；
实验结论：
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
实验4-4
相同材质的铁在图中四种情况下最不易被腐蚀的是 (　)
C
随堂小练
表面镀有保护金属层的铁片，当镀层有破损时比普通铁片更易腐蚀的是
A. 白铁（镀锌铁）
B. 马口铁（镀锡铁）
C. 镀镍铁
D. 镀铜铁
D
随堂小练
下列不能用于金属防腐处理的是（ ）
A.涂油
B. 改变金属内部结构
C.镀上一层耐腐蚀的金属
D.在海轮的船体上镶铜块
D
随堂小练
下列事实不能用电化学理论解释的是（ ）
A. 轮船水线以下的船壳上镶嵌有一定量的锌块
B．镀锌的铁制品比镀锡的铁制品耐用 　　
C. 铝片不用特殊方法保存
D．常温下铝跟稀硫酸快速反应，跟浓硫酸几乎不反应
CD
随堂小练
原理：应用 原理，将被保护的钢铁设备做 极，用惰性电极做辅助 极，在外加直流电作用下，电子被迫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。
2. 外加电流法
阴
阳
电解池
讲授新课
为保护地下钢管不被腐蚀，可采用的方法是( )
A、与直流电源负极相连接
B、与直流电源的正极相连接
C、与铜板相连接
D、与锌板相连接
AD
随堂小练
下列关于如图所示的实验装置的判断中错误的是（ ）
A.若X为碳棒，开关K置于A处可减缓铁的腐蚀
B.若X为锌棒，开关K置于A或B处都可减缓铁的腐蚀
C.若X为锌棒，开关K置于B处时，为牺牲阳极的阴极保护法
D.若X为碳棒，开关K置于B处时，铁电极上发生的反应为2H＋＋2e－=H2↑
D
随堂小练
金属腐蚀快慢的规律：
(1) 活泼性不同的两金属，活泼性差别越大，氧化还原反应的速率越 ，活泼金属被腐蚀的速度越 。
(2) 同一电解质溶液中, 电解原理引起的腐蚀(阳极）
原电池原理引起的腐蚀（负极） 化学腐蚀 有防腐措施的腐蚀(电解池的阳极、原电池的正极及加有镀层的金属）。
(3) 同一种金属的腐蚀：在强电解质中 弱电解质中 非电解质中
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>
>
>
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快
快
金属腐蚀速率的判断，首先应确定金属所处装置是原电池，还是电解池。其次判断该金属是原电池的正、负极，还是电解池的阴、阳极。最后利用金属腐蚀快慢的规律进行判断。
总结归纳
外接电源法＞牺牲阳极法＞有一般防腐条件保护＞无防腐条件
防腐措施由好到坏的顺序如下：
讲授新课
用“短线”将下列金属的防护方法连线。
(1)加保护层　　 　 A．钢闸门与直流电源负极相连
(2)牺牲阳极阴极保护法 B．电线外面包塑料法
(3)外加电源的阴极保护法 C．普通钢制镍铬钢
(4)改变内部结构 D．轮船外壳装上锌块
答案：(1)－B　(2)－D　(3)－A　(4)－C
随堂小练
金属防护的几种重要方法
①在金属表面覆盖保护层。
②改变金属内部的组织结构，制成合金。
③电化学保护法，即将金属作为原电池的正极或电解池的阴极而受到保护。
总结归纳
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