1.4.1金属电化学腐蚀的原理（教学课件）(共26张PPT)—高中化学鲁科版（2019）选择性必修一

(共26张PPT)
化学反应与能量转化
第一章
1.4金属的腐蚀与防护
章节脉络
金属腐蚀的防护
金属电化学腐蚀的原理
第一章
化学反应与能量转化
1.2化学能转化为电能——电池
1.1化学反应的热效应
1.3电能转化为化学能——电解
1.4金属的腐蚀与防护
电化学腐蚀原理的应用
金属的腐蚀与防护
核心素养目标
1. 宏观辨识与微观探析
能从宏观现象识别电化学腐蚀类型，通过微观分析电子转移、离子迁移及电极反应，建立认知关联，揭示腐蚀本质。
2. 证据推理与模型认知
依据实验现象和环境数据，推理腐蚀类型及反应规律；构建金属电化学腐蚀分析模型，预测不同介质中金属的腐蚀倾向与产物。
3. 科学探究与创新意识
针对金属腐蚀问题，设计探究实验分析影响因素；结合腐蚀原理，提出减缓腐蚀的创新策略，培养实践能力。
学习重难点
重点：
1. 掌握金属电化学腐蚀的类型，准确区分析氢腐蚀和吸氧腐蚀的发生条件、反应原理及现象。
2. 理解金属电化学腐蚀的本质是形成原电池，明确腐蚀过程中电子转移、离子迁移规律及电极反应式的书写。
难点：
1. 深入理解吸氧腐蚀和析氢腐蚀的微观反应机理，准确判断不同环境下金属腐蚀的主导类型。
2. 建立金属电化学腐蚀与原电池原理、氧化还原反应之间的联系，运用相关知识解释实际场景中的腐蚀现象。
课前导入
金属腐蚀现象在生产和生活中普遍存在。据统计，每年因金属腐蚀造成的经济损失远远超过因自然灾害和各类事故造成的经济损失的总和。那么，造成金属腐蚀的原因是什么？有哪些防止金属腐蚀的措施？任何事物都有两面性，你能说出金属腐蚀原理的一些应用吗？
常见的金属腐蚀现象
金属电化学腐蚀的原理
金属电化学腐蚀的原理
金属腐蚀定义
金属表面与周围的物质发生化学反应或因电化学作用而遭到破坏，称为金属腐蚀。
金属腐蚀的本质
金属原子失去电子，被氧化的过程。
失e-
氧化反应
金属原子
金属阳离子
M - ne- = Mn+
金属腐蚀的类型
金属电化学腐蚀的原理
化学腐蚀
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。
由于与金属接触的气体或液体物质不同，发生腐蚀的情况也不同，一般金属腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。
金属电化学腐蚀的原理
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
金属电化学腐蚀的原理
化学腐蚀和电化学腐蚀的对比
化学腐蚀 电化学腐蚀
条件
现象
本质
影响因素
联系 金属腐蚀过程中，化学腐蚀和电化学腐蚀同时发生，只是电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍，速率更大，危害更大。
金属跟干燥气体或非电解质液体直接接触
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
较活泼金属被氧化
与接触物质的氧化性及温度有关
与电解质溶液的酸碱性及金属活性有关
两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍
吸氧腐蚀与析氢腐蚀
金属电化学腐蚀的原理
铁生锈的现象随处可见。你有没有想过，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，铁铆钉特别容易生锈？
金属电化学腐蚀的原理
铜板上铁铆钉的腐蚀原理
溶有CO2、SO2、NaCl的水膜做电解质溶液
负极材料
负极反应物
正极材料
正极反应物
金属电化学腐蚀的原理
O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
溶有CO2、SO2、NaCl的水膜做电解质溶液
负极材料
负极反应物
正极材料
正极反应物
正极：
2Fe - 4e- = 2Fe2+
负极：
总反应：
2Fe+ O2+2H2O =2Fe(OH)2
进一步反应：
4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O = 4 Fe(OH)3
2Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O+(3-x) H2O
铁锈的主要成分
白色变为灰绿色，
后迅速变为红褐色
吸氧腐蚀
金属电化学腐蚀的原理
吸氧腐蚀
条件 —
电解质溶液为弱酸性、中性或碱性
原理
负极—活泼性强金属失电子被腐蚀
正极—活泼性较弱金属
（反应物—氧气）
离子导体—潮湿空气或电解质溶液
特点 —
正极反应物主要为氧气，铁生成含氧化合物
（碱性、中性或弱酸性）
金属电化学腐蚀的原理
水膜酸性较强
正极反应物
正极材料
负极材料
负极反应物
负极：
正极：
Fe－2e－＝Fe2＋
2H＋＋2e－＝H2↑
总反应：
Fe+2H+===Fe2++H2↑
析氢腐蚀
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。
金属电化学腐蚀的原理
析氢腐蚀
原理
负极—活泼性强金属失电子被腐蚀
正极—活泼性较弱金属
(反应物—H+)
离子导体—潮湿空气或电解质溶液
正极反应主要是H+(被还原为H2)
（酸性较强）
2H+ + 2e－ = H2↑
条件 —
电解质溶液或水膜酸性较强
特点 —
金属电化学腐蚀的原理
条件 析氢腐蚀 水膜呈强酸性(PH＜4) 吸氧腐蚀
水膜呈碱性、中性或弱酸性
电极 反应 负极（Fe） 正极(Cu或C ) Fe -2e- = Fe2+ 2H+ + 2e－ = H2↑ 2Fe - 4e- = 2Fe2+
O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-
总反应 Fe + 2H+ = Fe2+ H2↑ 2Fe + 2H2O + O2 = 2 Fe(OH)2
生成铁锈的反应 4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 = 4Fe(OH)3 2Fe(OH)3===Fe2O3·nH2O＋(3－n)H2O 联系 通常两种腐蚀同时存在，但吸氧腐蚀更普遍 铁锈的主要成分
金属电化学腐蚀的原理
(2)同一种金属在不同介质(浓度相等)中腐蚀由快到慢的顺序为:
强电解质溶液 > 弱电解质溶液 > 非电解质溶液
金属腐蚀的快慢比较
电化学腐蚀 > 化学腐蚀
(1)在同一种电解质溶液中，金属腐蚀由快到慢的顺序是:
电解池的阳极＞原电池的负极＞化学腐蚀＞原电池的正极＞电解池的阴极
(3)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。
(4)纯度越高的金属，腐蚀越慢；不纯的金属或合金，在潮湿的空气中，氧气浓度
越大，腐蚀越快。
(5)活泼性不同的两种金属做原电池的电极时，活泼性差别越大，活泼金属腐蚀的越快
课堂小结
金属电化学
腐蚀的原理
金属腐蚀定义
金属腐蚀的类型
金属腐蚀的本质
吸氧腐蚀
析氢腐蚀
化学腐蚀
电化学腐蚀
1. 某学生为探究铜生锈的过程设计如图所示装置，下列选项正确的是（　　）
A.一段时间后C棒上有气泡冒出，附近的溶液变为红色
B.一段时间后溶液中会有蓝色沉淀产生
C.Cu棒为正极，电极反应式：Cu－2e－===Cu2＋
D.C棒为正极，电极反应式：2H＋＋2e－===H2↑
B
随堂训练
随堂训练
2. 下列防腐措施中，属于电化学保护法的是(　　)
A．用氧化剂使金属表面生成致密稳定的氧化物保护膜
B．在金属中加入一些铬或镍制成金属合金
C．在轮船的船壳水线以下部分，装上一定数量的锌锭
D．金属表面喷漆
C
随堂训练
3. 如图所示,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.④②①③ B.②①③④
C.④②③① D.③②④①
A
随堂训练
4. 研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法
错误的是(　　)
A.d为石墨，铁片腐蚀加快
B.d为石墨，石墨上电极反应为O2+2H2O+4e-====4OH-
C.d为锌块，铁片不易被腐蚀
D.d为锌块，铁片上电极反应为2H++2e-====H2↑
D
随堂训练
5. 如图是研究铁钉腐蚀的装置图，下列说法不正确的是 (　　)
A.铁钉在两处的腐蚀速率:aB.a、b两处铁钉中碳均为正极
C.a、b两处铁钉中的铁均失电子被氧化
D.a、b两处的正极反应式均为O2+4e-+4H+====2H2O
D
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