鲁科版高中化学选择性必修1第1章化学反应与能量转化1.4金属的腐蚀与防护课件（26张）

(共26张PPT)
第4节 金属的腐蚀与防护
第1章 化学反应与能量转化
1．通过讨论钢铁腐蚀的现象，认识金属腐蚀的本质，能用电化学腐蚀的原理解释金属腐蚀的现象。
2．通过讨论日常生活中金属腐蚀的危害，能选择并设计防腐措施。
课标要求：
知识体系：
一、金属电化学腐蚀的原理
1、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。
2、金属腐蚀的类型：
电化腐蚀
(通过发生电化学反应产生的腐蚀)
化学腐蚀
(金属与化学物质直接接触发生反应而腐蚀)
3、金属腐蚀的本质：
失e-
氧化反应
金属原子
金属阳离子
M - ne- = Mn+
金属电化学腐蚀
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，铁铆钉特别容易生锈？阅读课本第30-31页了解金属的电化腐蚀。
负极：(Fe)
正极：(Cu)
Fe-2e=Fe2+
O2+2H2O+4e-=4OH-
电解质溶液：
空气中的SO2 ,CO2溶于水膜中
电池总反应：
2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2
Cu
Fe
2e-
Fe
Fe2+
2e-
Cu
Cu
OH-
H2O
O2
Cu
后续反应：
4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
铁锈(Fe2O3 · nH2O)
铜板上有铁铆钉时，铁铆钉特别容易生锈？
钢铁的析氢腐蚀示意图
钢铁的吸氧腐蚀示意图
水膜酸性较高的特殊环境（某些工厂的酸性环境）
金属电化学腐蚀的两种原理
水膜酸性不强的弱酸环境、中性环境、碱性环境
钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较
条件 析氢腐蚀
水膜呈酸性(PH＜4) 吸氧腐蚀
水膜呈中性或酸性很弱
电
极
反
应 负极Fe(- )
正极C(+) Fe-2e=Fe2+
2H++ 2e－ = H2↑ 2Fe-4e=2Fe2+
O2+2H2O+4e=4OH-
总反应 Fe + 2 H+ = 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·xH2O＋(3－x)H2O
联系 通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。
Fe2O3 · nH2O
4、金属电化学腐蚀的原理
金属腐蚀 化学腐蚀 电化学腐蚀
定义 金属与接触到的物质直接反应 不纯的金属在潮湿的空气或电解质溶液中形成原电池，发生氧化还原反应
现象 金属被腐蚀 较活泼金属被腐蚀
区别 无电流产生 有微弱电流产生
实质与联系 ①实质：都是金属原子失去电子被氧化而损耗；②化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍
总结：
实验1：将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放入下图所示的具支试管中。一段时间后，观察导管中水柱和铁钉的变化。如图1。
实验2：向100 mL烧杯中加入约50 mL饱和食盐水后，插入两个玻璃筒(无底)：将一个无锈铁钉和一个碳棒分别用导线与检流计连接后，再分别插入两个玻璃筒中。如图2。
实验探究：
问题探究1．实验1的实验现象是什么？铁钉为什么会生锈？说明什么问题？请分析变化的原因。
2.实验2的检流计的指针是否偏转？说明什么问题？
若向实验2的插入碳棒的玻璃筒内滴入酚酞溶液，将会看到什么现象？说明什么问题？请写出相关电极反应式。
检流计指针偏转。说明有电流通过。向碳棒一端加入酚酞，显红色。说明该极的电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。
3．若将实验1和实验2的溶液换为盐酸(均足量)。实验1存在哪些形式的化学腐蚀？实验2中是否有电流通过？写出相关电极反应式。
若换为盐酸，则实验1中会发生铁与盐酸的化学腐蚀，同时也有电化学腐蚀。实验2中则发生电化学腐蚀。正极：2H＋＋2e－=H2↑，负极：Fe－2e－=Fe2＋。
实验1中导管中的水柱上升，铁钉生锈。说明该过程铁钉被腐蚀。铁钉发生的是吸氧腐蚀。
(2)在不同溶液中，金属在电解质溶液中的腐蚀＞金属在非电解质溶液中的腐蚀；金属在强电解质溶液中的腐蚀＞金属在弱电解质溶液中的腐蚀。
5、金属腐蚀的快慢比较
(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。
例题1：下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是： 。
(5) (2) (1) (3) (4)
例题2：下列有关金属腐蚀的说法中正确的是 (　　)
①金属的腐蚀全部是氧化还原反应　
②金属的腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀，只有电化学腐蚀才是氧化还原反应　
③因为二氧化碳普遍存在，所以钢铁的电化学腐蚀以析氢腐蚀为主　
④无论是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，总是金属被氧化
A．①②　 B．②③ C．①④ D．①③④
C
例题3：家用炒菜铁锅用水清洗放置后,出现红棕色的锈斑,在此变化过程中不发生的化学反应是(　)
A．4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
B．2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
C．O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．Fe－3e－===Fe3＋
D
例题4：铜板上铁铆钉处的吸氧腐蚀原理如图所示，下列有关说法不正确的是 (　)
A．正极的电极反应为2H＋＋2e－ = H2↑
B．此过程中还涉及反应：4Fe(OH)2＋2H2O＋O2 = 4Fe(OH)3
C．此过程中铜并不被腐蚀
D．此过程中电子从Fe移向Cu
A
例题5：如图装置中,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．红墨水柱两边的液面变为左低右高
C．两试管中相同的电极反应式是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
例题6：相同材料的铁在图中的四种情况下最不易被腐蚀的是 (　　)
C
1、覆盖保护层
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。
自行车的钢圈和车铃是在钢上镀上一层既耐腐蚀又耐磨的Cr
二、金属腐蚀的防护
油漆、搪瓷、陶瓷、沥青、塑料、橡胶、电镀
2、改变金属的结构或组成
通过向金属中加入少量的特殊金属或非金属使金属的内部晶体结构发生改变而具有抗腐蚀性。如向金属铁中加入少量的镍、硅等使金属具有不易生锈、抗酸碱腐蚀等
不锈钢、硅钢、合金材料等
3、牺牲阳极的阴极保护法（牺牲阳极的保护法）
原理：形成原电池反应时，让被保护金属做正极，不反应，起到保护作用；而活泼金属反应充当阳极，受到腐蚀。航海船只的船底四周镶嵌锌块，就是利用牺牲阳极保护法来保护船体的。
航海的船只的船底四周镶嵌锌块（白色），就是利用牺牲阳极的保护法。
废 铁
原理：将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极，使被保护的金属作为阴极，在外加直流电的作用下使阴极得到保护。此法主要用于防止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。
4、外加电流的阴极电保护法
(5)阳极钝化保护法
原理：运用电化学方法使金属表面钝化，从而使内部金属得到保护。
方法：将被保护的金属接到外加电源的正极上，并使电压维持在使该金属发生钝化作用的范围内。
防腐措施由好到坏的顺序是：外接电源的阴极保护法＞牺牲阳极的阴极保护法＞有一般防腐条件的腐蚀＞无防腐条件的腐蚀＞原电池的负极＞电解池的阳极（非钝化状态）
三、电化腐蚀的应用
1、铁腐蚀原理的应用
①测定空气中氧气的含量的含量；
②食品包装袋中以铁粉为主要成分的双吸剂，延长食物的保质期；
③制成暖贴，使用后其主要成分为碳粉、氯化钠固体、三氧化二铁以及含镁、铝的盐。
例题7、下列各种方法中，能对金属起到防止或减缓腐蚀作用的是(　　)
①金属表面涂抹油漆②改变金属内部结构
③保持金属表面清洁干燥④金属表面进行电镀
⑤使金属表面形成致密的氧化物薄膜
A.①②③④ B.①③④⑤ C.①②④⑤ D.全部
D
例题8、为探究钢铁的吸氧腐蚀原理设计了如图所示的装置，下列有关说法中错误的是( )
A.正极的电极反应方程式为O2＋2H2O＋4e－ = 4OH－
B.将石墨电极改成Mg电极，难以观察到铁锈
生成
C.若向自来水中加入少量NaCl(s)，可较快地
看到铁锈
D.分别向铁、石墨电极附近吹入O2，前者铁锈出现得快
D
例题9、下列事实不能用电化学原理解释的是 (　　)
A．轮船水线以下的船壳上装一定数量的锌块
B．铝片不用特殊方法保护
C．纯锌与稀硫酸反应时，滴入少量硫酸铜溶液后反应速率增大
D．镀锌铁比镀锡铁耐用
B
例题10、如下图所示，水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：
(1)铁钉在逐渐生锈，则铁钉的腐蚀属于________腐蚀。
(2)若试管内液面上升，则原溶液是_ __性，
发生____腐蚀，电极反应：负极：__________________，
正极：______________________。
(3)若试管内液面下降，则原溶液呈_ ___性，发生_____腐蚀，电极反应：负极：_______________；正极：______________
(4)若水槽中液体甲为水，液体乙为海水，则铁钉在_____(填“甲”或“乙”)溶液中腐蚀的速率快。
2H＋＋2e－=H2↑
电化学
碱性、弱酸性或中
吸氧
2Fe－4e－=2Fe2＋
O2＋4e－＋2H2O=4OH－
较强的酸
析氢
Fe－2e－=Fe2＋
乙
例题11、用铝制饭盒盛放醋酸，一段时间后，饭盒被腐蚀，该种腐蚀属____ ____，反应的化学方程式表示
为___ _____________________________________；若用铝制饭盒盛放食盐(含水时)，一段时间后，饭盒被腐蚀，这种腐蚀叫__________，反应原理是(写电极反应式和离子方程式)__
________________________________________________。
负极：Al－3e－=Al3＋，正极：2H2O＋O2＋4e－=4OH－， 总反应：Al3＋＋3OH－=Al(OH)3↓
化学腐蚀
2Al＋6CH3COOH=2Al(CH3COO)3＋3H2↑　
电化学腐蚀