【核心素养目标】人教版（2019）高中化学 选择性必修1 4.3 金属的腐蚀与防护（第2课时 金属的防护）
文档属性
| 名称 | 【核心素养目标】人教版（2019）高中化学 选择性必修1 4.3 金属的腐蚀与防护（第2课时 金属的防护） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 21.5MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2024-07-22 13:13:17 | ||
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文档简介
(共25张PPT)
第三节 金属的腐蚀与防护
第2课时 金属的防护
人教版选择性必修1
榆次一中 李金虎
学习目标
了解防止金属腐蚀的措施。
学习目标
通过认识金属腐蚀产生的危害和影响，树立防止金属腐蚀的意识，熟知金属腐蚀常用的防护方法。培养学生“科学态度与社会责任”的学科素养。
素养目标
情境引入
这些铁牛是唐朝时期铸造的，用于固定蒲津渡浮桥的绳索。而如今，浮桥已不在，但铁牛依然如故，镇守着黄河的东岸。这些铁牛能够保存至今实属罕见。
山西40吨唐代铁牛，镇守黄河1200年未生锈实属罕见
据专家分析，铁牛1200年来没有被河水侵蚀，一是因为古代工匠在铸造铁牛的过程中，注重了防腐蚀、防生锈的工艺；二是因为历朝历代的当地百姓都注重保护铁牛，长期进行防锈维护。这些铁牛不仅是历史的见证者，也是文化的传承者。
情境引入
教学过程
思考角度
切断原电池反应
电化学保护
改变金属材料组成
在金属表面覆盖保护层
金属防护的本质：阻止 M-ne-=Mn+ 的发生
思考与讨论
根据金属腐蚀的实质M-ne-=Mn+，你能提出金属的防护方法吗？
教学过程
一、金属的防护
1. 改变金属材料的组成
在金属中添加其他金属或非金属可以制成性能优异的合金。例如，把铬、镍等加入普通钢中制成不锈钢产品；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。
不锈钢高压锅
教学过程
2. 在金属表面覆盖保护层
在金属表面覆盖致密的保护层，将金属制品与周围物质隔开是一种普遍采用的防护方法。
喷漆
搪瓷
包裹塑料
涂矿物性油脂
发蓝处理
镀铬
烤蓝
涂机油
烤漆
涂凡士林
镀锌
镀铬
思考与讨论：自行车部件采用了什么样的防护措施吗
教学过程
教学过程
常用的白铁皮是在薄钢板表面镀上一层锌，罐装食品用的马口铁是在薄钢板表面镀上一层锡。若上述两种钢铁制品的表面出现破损时，请分析并说明白铁皮、马口铁的腐蚀情况。
思考与讨论
白铁皮
马口铁
教学过程
3. 电化学保护法
金属在发生电化学腐蚀时，总是作为原电池负极（阳极）的金属被腐蚀，作为正极（阴极）的金属不被腐蚀。如果能使被保护的金属成为阴极，则该金属就不易被腐蚀。要达到这个目的，通常可以采用下列两种阴极保护法。
牺牲阳极法（原电池原理保护）
外加电流法（电解池原理保护）
教学过程
3. 电化学保护法
（1）牺牲阳极法（原电池原理保护）
形成原电池反应时，让被保护金属作正极，不反应，起到保护作用；而活泼金属作负极，参加反应受到腐蚀。这种保护法牺牲了阳极(原电池负极)，保护了阴极(原电池的正极)
牺牲阳极法示意图
牺牲船体上镶嵌的锌块，避免船体遭受腐蚀
教学过程
实验一： 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，按图所示连接好装置。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，用胶头滴管从和Fe电极区域取少量溶液于试管中，再向试管中滴入2滴K3[Fe(CN)6] (铁氰化钾)溶液，观察试管中溶液颜色变化？
实验验证：牺牲阳极法
注意：Fe2+与K3[Fe(CN)6]溶液(黄色)反应生成带有特征蓝色的铁氰化亚铁KFe[Fe(CN)6]沉淀
教学过程
教学过程
实验1 电流表 阳极 阴极
现象
有关反应
实验2 偏转
锌片逐渐溶解
铁电极上有气泡冒出
Zn-2e- = Zn2＋
2H＋＋2e- = H2↑
试管中滴入2滴K3[Fe(CN)6] (铁氰化钾)溶液，无明显变化
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
实验现象：
实验结论：
教学过程
实验二：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(a)所示，将裹有锌皮的铁钉放入上述的一个培养皿中；如图(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。
(a)裹有锌皮的铁钉
(b)缠有铜丝的铁钉
教学过程
教学过程
铁钉的裸露部分周围出现特征蓝色，铜丝附近变红
裹有锌片的铁钉，锌片逐渐溶解，铁钉附近溶液变红色
教学过程
3. 电化学保护法
（2）外加电流法（电解池原理保护）
外加电流法是把被保护的钢铁设备（如钢闸门）作为阴极，用惰性电极作为辅助阳极，两者均放在电解质溶液（如海水）里，外接直流电源。通电后，调整外加电压，强制电子流向被保护的钢铁设备，使钢铁表面腐蚀电流降至零或接近零。在这个系统中，钢铁设备被迫成为阴极而受到保护。
教学过程
思考与讨论：
牺牲阳极法和外加电流法都要采用辅助阳极，将被保护的金属作为阴极。在这两种方法中，辅助阳极发生的电极反应类型是否相同？对于用作辅助阳极的金属的化学性质各有什么要求？
牺牲阳极法和外加电流法采用的辅助阳极，在电极上发生的反应类型是相同的，都是发生氧化反应。采用的辅助阳极在化学性质上要求是不同的，牺牲阳极法采用的辅助阳极金属材料的活动性必须比被保护的金属的活动性要强，外加电流法的辅助阳极只起导电作用，惰性电极和金属均可作辅助阳极，但最好选用惰性电极。
港珠澳大桥设计寿命120年，对桥体钢构件采用了多种防腐方法。下列分析错误的是( )
A．防腐原理主要是避免发生反应：2Fe＋O2＋2H2O = 2Fe(OH)2
B．钢构件表面喷涂环氧树脂涂层，是为了隔绝空气、水等防止形成原电池
C．采用外加电流法时需外接镁、锌等作辅助阳极
D．钢构件可采用不锈钢材料以减缓电化学腐蚀
典例1．
【答案】C
课堂练习
支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是( )
A．通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零
B．通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩
C．高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流
D．通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整
典例2．
【答案】C
课堂练习
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Fe－2e－= Fe2＋
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
典例3．
课堂练习
【答案】C
课堂小结
金属的腐蚀与防护
金属的腐蚀
化学腐蚀
电化学腐蚀
1）析氢腐蚀
2）吸氧腐蚀
金属的防护
金属表面覆盖保护层
改变金属材料的组成
电化学保护法
1）牺牲阳极法
2）外加电流法
课后小任务
城镇地面下常埋有纵横交错的金属管道，地面上还铺有铁轨等。当金属管道或铁轨在潮湿土壤中形成电流回路时，就会引起这些金属制品的腐蚀。
为了防止这类腐蚀的发生，某同学设计了右图所示的装置，请分析其工作的原理。
感 谢 倾 听
第三节 金属的腐蚀与防护
第2课时 金属的防护
人教版选择性必修1
榆次一中 李金虎
学习目标
了解防止金属腐蚀的措施。
学习目标
通过认识金属腐蚀产生的危害和影响，树立防止金属腐蚀的意识，熟知金属腐蚀常用的防护方法。培养学生“科学态度与社会责任”的学科素养。
素养目标
情境引入
这些铁牛是唐朝时期铸造的，用于固定蒲津渡浮桥的绳索。而如今，浮桥已不在，但铁牛依然如故，镇守着黄河的东岸。这些铁牛能够保存至今实属罕见。
山西40吨唐代铁牛，镇守黄河1200年未生锈实属罕见
据专家分析，铁牛1200年来没有被河水侵蚀，一是因为古代工匠在铸造铁牛的过程中，注重了防腐蚀、防生锈的工艺；二是因为历朝历代的当地百姓都注重保护铁牛，长期进行防锈维护。这些铁牛不仅是历史的见证者，也是文化的传承者。
情境引入
教学过程
思考角度
切断原电池反应
电化学保护
改变金属材料组成
在金属表面覆盖保护层
金属防护的本质：阻止 M-ne-=Mn+ 的发生
思考与讨论
根据金属腐蚀的实质M-ne-=Mn+，你能提出金属的防护方法吗？
教学过程
一、金属的防护
1. 改变金属材料的组成
在金属中添加其他金属或非金属可以制成性能优异的合金。例如，把铬、镍等加入普通钢中制成不锈钢产品；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。
不锈钢高压锅
教学过程
2. 在金属表面覆盖保护层
在金属表面覆盖致密的保护层，将金属制品与周围物质隔开是一种普遍采用的防护方法。
喷漆
搪瓷
包裹塑料
涂矿物性油脂
发蓝处理
镀铬
烤蓝
涂机油
烤漆
涂凡士林
镀锌
镀铬
思考与讨论：自行车部件采用了什么样的防护措施吗
教学过程
教学过程
常用的白铁皮是在薄钢板表面镀上一层锌，罐装食品用的马口铁是在薄钢板表面镀上一层锡。若上述两种钢铁制品的表面出现破损时，请分析并说明白铁皮、马口铁的腐蚀情况。
思考与讨论
白铁皮
马口铁
教学过程
3. 电化学保护法
金属在发生电化学腐蚀时，总是作为原电池负极（阳极）的金属被腐蚀，作为正极（阴极）的金属不被腐蚀。如果能使被保护的金属成为阴极，则该金属就不易被腐蚀。要达到这个目的，通常可以采用下列两种阴极保护法。
牺牲阳极法（原电池原理保护）
外加电流法（电解池原理保护）
教学过程
3. 电化学保护法
（1）牺牲阳极法（原电池原理保护）
形成原电池反应时，让被保护金属作正极，不反应，起到保护作用；而活泼金属作负极，参加反应受到腐蚀。这种保护法牺牲了阳极(原电池负极)，保护了阴极(原电池的正极)
牺牲阳极法示意图
牺牲船体上镶嵌的锌块，避免船体遭受腐蚀
教学过程
实验一： 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，按图所示连接好装置。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，用胶头滴管从和Fe电极区域取少量溶液于试管中，再向试管中滴入2滴K3[Fe(CN)6] (铁氰化钾)溶液，观察试管中溶液颜色变化？
实验验证：牺牲阳极法
注意：Fe2+与K3[Fe(CN)6]溶液(黄色)反应生成带有特征蓝色的铁氰化亚铁KFe[Fe(CN)6]沉淀
教学过程
教学过程
实验1 电流表 阳极 阴极
现象
有关反应
实验2 偏转
锌片逐渐溶解
铁电极上有气泡冒出
Zn-2e- = Zn2＋
2H＋＋2e- = H2↑
试管中滴入2滴K3[Fe(CN)6] (铁氰化钾)溶液，无明显变化
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
实验现象：
实验结论：
教学过程
实验二：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(a)所示，将裹有锌皮的铁钉放入上述的一个培养皿中；如图(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。
(a)裹有锌皮的铁钉
(b)缠有铜丝的铁钉
教学过程
教学过程
铁钉的裸露部分周围出现特征蓝色，铜丝附近变红
裹有锌片的铁钉，锌片逐渐溶解，铁钉附近溶液变红色
教学过程
3. 电化学保护法
（2）外加电流法（电解池原理保护）
外加电流法是把被保护的钢铁设备（如钢闸门）作为阴极，用惰性电极作为辅助阳极，两者均放在电解质溶液（如海水）里，外接直流电源。通电后，调整外加电压，强制电子流向被保护的钢铁设备，使钢铁表面腐蚀电流降至零或接近零。在这个系统中，钢铁设备被迫成为阴极而受到保护。
教学过程
思考与讨论：
牺牲阳极法和外加电流法都要采用辅助阳极，将被保护的金属作为阴极。在这两种方法中，辅助阳极发生的电极反应类型是否相同？对于用作辅助阳极的金属的化学性质各有什么要求？
牺牲阳极法和外加电流法采用的辅助阳极，在电极上发生的反应类型是相同的，都是发生氧化反应。采用的辅助阳极在化学性质上要求是不同的，牺牲阳极法采用的辅助阳极金属材料的活动性必须比被保护的金属的活动性要强，外加电流法的辅助阳极只起导电作用，惰性电极和金属均可作辅助阳极，但最好选用惰性电极。
港珠澳大桥设计寿命120年，对桥体钢构件采用了多种防腐方法。下列分析错误的是( )
A．防腐原理主要是避免发生反应：2Fe＋O2＋2H2O = 2Fe(OH)2
B．钢构件表面喷涂环氧树脂涂层，是为了隔绝空气、水等防止形成原电池
C．采用外加电流法时需外接镁、锌等作辅助阳极
D．钢构件可采用不锈钢材料以减缓电化学腐蚀
典例1．
【答案】C
课堂练习
支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是( )
A．通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零
B．通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩
C．高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流
D．通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整
典例2．
【答案】C
课堂练习
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Fe－2e－= Fe2＋
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
典例3．
课堂练习
【答案】C
课堂小结
金属的腐蚀与防护
金属的腐蚀
化学腐蚀
电化学腐蚀
1）析氢腐蚀
2）吸氧腐蚀
金属的防护
金属表面覆盖保护层
改变金属材料的组成
电化学保护法
1）牺牲阳极法
2）外加电流法
课后小任务
城镇地面下常埋有纵横交错的金属管道，地面上还铺有铁轨等。当金属管道或铁轨在潮湿土壤中形成电流回路时，就会引起这些金属制品的腐蚀。
为了防止这类腐蚀的发生，某同学设计了右图所示的装置，请分析其工作的原理。
感 谢 倾 听