【高效备课】人教A版（2019）高中化学选必修1同步课件 4.3电化学腐蚀与防护

新人教版 化学 选择性必修一
第四章 化学反应与电能
第三节 金属的腐蚀与防护
视频导入
模块一 金属的腐蚀
一、金属的腐蚀
1.定义

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。
2.本质

金属原子失去电子被氧化的过程。
M－ne－→Mn+
一、金属的腐蚀
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。
影响因素：和金属本性、接触物质的氧化性及温度有关。
化学腐蚀
铁与氯气直接反应而腐蚀；
输油、输气的钢管被原油、天然气中的含硫化合物腐蚀
一、金属的腐蚀
3.分类

不纯的金属跟电解质溶液接触时，发生原电池反比较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀
电化学腐蚀
钢铁制品在潮湿空气中的锈蚀就是电化学腐蚀
一、金属的腐蚀
3.分类

电化学腐蚀
析氢腐蚀
负极（Fe）： Fe-2e- = Fe2+
正极（C）： 2H++2e- = H2↑

在酸性环境中，由于在腐蚀过程中不断有H2放出，所以叫做析氢腐蚀。
总反应：Fe+ 2H+=Fe2+ +H2↑
一、金属的腐蚀
3.分类

电化学腐蚀
吸氧腐蚀
负极（Fe）： Fe-2e- = Fe2+
正极（C）：2H2O+O2+4e- = 4OH-
4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
Fe2O3 · nH2O
总反应：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2
钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性，但溶有一定量的氧气，此时就会发生吸氧腐蚀
一、金属的腐蚀
实验4-3
一、金属的腐蚀
类型
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条件


电极反应
负极

正极

总反应式

联系
更普遍
水膜酸性较强(pH≤4.3)
水膜酸性很弱或呈中性
Fe－2e－===Fe2＋
吸氧腐蚀
2H＋＋2e－===H2↑
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
模块二 金属的防护
二、金属的防护
金属的防护
金属防护主要是从金属、与金属接触的物质及两者反应条件等方面考虑
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

二、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
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
二、金属的防护
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。
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；
用电镀等方法在钢铁表面镀上一层锌、锡、铬、镍等金属；
非金属保护层
金属保护层
二、金属的防护
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。
用化学方法在钢铁部件表面进行发蓝处理
(生成一层致密的四氧化三铁薄膜)
利用阳极氧化处理铝制品的表面，使之形成致密的氧化膜而钝化
采用离子注入、表面渗镀等方式在金属表面也可以形成稳定的钝化膜。
发蓝处理
钝化处理
二、金属的防护
3.电化学防护

牺牲阳极法
正极：被保护金属
负极：活泼金属
牺牲阳极法通常是在被保护的钢铁设备上(如锅炉的内壁、船舶的外壳等)安装若干镁合金或锌块。镁、锌比铁活泼，它们就成为原电池的负极，不断遭受腐蚀(需要定期检查、更换),而作为正极的钢铁设备就被保护起来
原电池原理
二、金属的防护
实验4-4
二、金属的防护
实验4-4（1）
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}实验装置
电流表
阳极
阴极
现象
有关反应
指针偏转
逐渐溶解
质量不变，无气泡产生，
加入铁氰化钾溶液，无变化
Zn-2e-=Zn2+
O2+4e-+4H+=H2O
说明：Fe2+的检验：Fe2+与K3[Fe(CN)6]溶液(黄色)反应生成KFe[Fe(CN)6]沉淀(带有特征蓝色)。这是检验溶液中Fe2+的常用方法。
结论：Fe、Zn和经过酸化的NaCl溶液构成原电池；该装置中铁未被腐蚀
二、金属的防护
实验4-4（2）
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}
现象
解释
靠近锌皮处颜色无变化，靠近裸露在外的铁钉处出现红色
靠近铜丝处出现红色，靠近裸露在外的铁钉处出现蓝色。
构成原电池反应，Zn作阳极(负极)铁作阴极(正极),锌被腐蚀，铁被保护。
构成原电池应，铁作阳极(负极),铜作阴极(正极),铁被腐蚀，阳极上发生Fe-2e- =Fe2+, Fe2+与K3[Fe(CN)6]溶液反应生成KFe[Fe(CN)6]蓝色沉淀
（a）
（b）
二、金属的防护
3.电化学防护

外加电流法
原理：阴极：被保护金属
具体方法：外加电流法是把被保护的
钢铁设备作为阴极，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。
一、金属的腐蚀
电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞防腐措施的腐蚀
电解池的阳极>原电池的负极>化学腐蚀>原电池的正极>电解池的负极．
无保护措施的金属腐蚀 > 有一定保护措施的腐蚀
>牺牲阳极法引起的腐蚀 > 外加电流法引起的腐蚀。
微提醒
在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下：
不同保护措施的腐蚀快慢顺序：
一、金属的腐蚀
微提醒
对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快
对于活动性不同的两金属，活动性差别越大，氧化还原反应的速率越大，活泼金属腐蚀越快；纯度越高的金属，腐蚀速率越小。
课堂检测
1.如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为 (　　)

A．②①③④⑤⑥　　　　　B．⑤④③①②⑥
C．⑤④②①③⑥ D．⑤③②④①⑥
C
课堂检测
C
2.相同材质的铁在下列四种情况下最不易被腐蚀的是(　　)
课堂检测
A
3．如图所示为研究金属腐蚀的实验装置。下列相关说法正确的是(　　)
A．该实验研究的是铁板的吸氧腐蚀 B．铁表面的反应为Fe－3e－===Fe3＋ C．红色首先在食盐水滴的中心出现 D．食盐水中有气泡逸出
谢谢欣赏