人教版 选修4 高二化学 4.4金属的电化学腐蚀与防护 上课课件（共37张ppt）
文档属性
| 名称 | 人教版 选修4 高二化学 4.4金属的电化学腐蚀与防护 上课课件（共37张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 4.5MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2020-02-07 19:03:27 | ||
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文档简介
(共37张PPT)
被腐蚀的金属
在我们的生活中经常可以见到，一些美观的金属器皿使用一段时间后会失去表面的光泽，如铁器会生锈，铜会长出铜绿，这就是金属腐蚀的现象。
新课导入
一、金属的电化学腐蚀
二、金属的电化学防护
第4节 金属的电化学腐
蚀与防护
1.知道金属腐蚀的两种类型（化学腐蚀和电化学
腐蚀）。
3.能说出防护金属腐蚀的方法。
2.能解释金属发生电化学腐蚀的原因,认识金属腐
蚀的危害。
教学目标
知识目标
学会设计控制单一变量进行对比实验以及对实验
设计进行评价。
2.从实验探究过程中提高对实验现象的观察能力和
分析能力。
培养实事求是的科学精神，树立正确的科学态度。
能力目标
情感态度与价值观
金属的电化学腐蚀及金属的电化学防护。
电极反应式的写法 和金属发生吸氧腐蚀的电化学原理。
教学重难点
重点
难点
金属腐蚀：金属（或合金）跟周围接触到的气体（或液体）反应而腐蚀损耗的现象。
一、金属的电化学腐蚀
根据与金属接触的气体或液物质不同，一般可将金属腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀。
1.化学腐蚀
定义：金属与接触到的干燥气体（如O2、Cl2、SO2等）或非点解释溶液（如汽油）等直接发生化学反应而引起的腐蚀，叫做化学腐蚀。
例如，铁与氯气直接反应而腐蚀，钢管被原油中得含硫化合物腐蚀等。
2.电化学腐蚀
定义：不纯的金属或合金与电解质溶液接触，会发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。
例如，钢铁在潮湿的空气中生锈。
电化学腐蚀根据参加反应得气体不同，分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀。
2.1析氢腐蚀
钢铁在潮湿的空气中表面会形成一薄层水膜，水膜又溶解有来自大气中的CO2、SO2、H2S等气体，这些气体在水中发生电离，产生H+，即
因此在钢铁表面形成一层电解质溶液的薄膜，它与钢铁内的铁和少量的碳恰好构成了原电池。这些微小的原电池遍布钢铁表面。
在这些原电池中，铁是负极，碳是正极，其电极反应如下:
负极：
正极：
氧化反应
还原反应
总反应:
由于在腐蚀过程中不断有H2放出，所以叫做析氢腐蚀（如下图）。
Fe2+
H2
电解质溶液
C
钢铁的析氢腐蚀示意图
析氢腐蚀是在酸性环境中引起的腐蚀。
2.2吸氧腐蚀
如果钢铁表面的水膜酸性很弱或呈中性，且溶有一定量的氧气，那么此时就会发生吸氧腐蚀（如下图）。
Fe2+
H2
电解质溶液
C
钢铁的吸氧腐蚀示意图
其电极反应如下：
负极：
氧化反应
正极：
还原反应
总反应：
Fe(OH)2继续与空气中的O2作用，生成Fe(OH)3：
Fe(OH)3脱去一部分水生成Fe2O3·xH2O,它是铁锈的主要成分。铁锈疏松的覆盖在钢铁表面，不能阻止钢铁继续腐蚀。
将经过酸洗除去铁锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡以下，放入具支试管中（如下图）。
实 验
食盐水浸泡过的铁钉
导管内水柱上升。
因为发生了吸氧腐蚀，试管内空气减少。
实验现象：
原理：
观察导管中水柱变化，并思考原因？
化学腐蚀 电化学腐蚀
条件
现象
本质
相互关系
金属与非电解质等直接接触
不纯金属或合金与电解质溶液接触
无电流产生
有微弱电流产生
金属被氧化的过程
较活泼金属被氧化的过程
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，危害严重
2.3化学腐蚀与电化学腐蚀的比较
在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢可用下列规律判断：电解原理引起的腐蚀>原电池引起的腐蚀>化学腐蚀>有防腐蚀措施的腐蚀。
2.4金属腐蚀的快慢判断
二、金属的电化学防护
金属被腐蚀后，在外形、色泽以及机械性能等方面都将发生变化，会使机器设备、仪器、仪表的精密度和灵敏度降低，影响使用以至报废，甚至发生严重事故。每年由于钢铁生锈会使我国损失大约100～150亿元。
被腐蚀的设备
人们已经认识到金属发生电化学腐蚀的原因是在金属表面形成了原电池。那么反过来，人们也可以利用原电池原理来保护金属。
1.牺牲阳极的阴极保护法
锌板
（牺牲阳极）
e-
e-
钢闸门
（阴极）
海水
牺牲阳极的阴极保护法
牺牲阳极保护法是用比被保护金属更活泼的金属或合金做阳极，固定在被保护金属上，形成腐蚀电池，被保护金属作为阴极而得到保护。（如上图）
牺牲阳极一般常用的材料有铝、锌及其合金。此法常用于保护海轮外壳，海水中的各种金属设备、构件和防止巨型设备(如贮油罐)以及石油管路的腐蚀。如闸门、轮船连上锌块或锌皮等。
2.外加电流的阴极保护法
外加电流的阴极保护法示意图
e-
e-
辅助阳极
（不溶性）
钢闸门
（阴极）
海水
+
-
如上图所示，这种方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，两者均存在与电解质溶液（海水）中，接外加直流电源。
通电后，电子被强制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于零，从而起到保护作用。
在这个系统中，将原来的阳极被迫成为阴极而得到保护，所以也称阴极保护法。
除了电化学防腐蚀外，金属防腐蚀的方法还有很多种。例，把金属制成防腐蚀的合金（如不锈钢）。此外还有喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等其他方法使金属与空气、水等物质隔绝，来防治金属腐蚀。
1.金属腐蚀是指金属或合金跟接触的气体或液体发生氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。
2金属电化学腐蚀原因及分类。
3.析氢腐蚀与吸氧腐蚀得比较；化学腐蚀与电化学腐蚀的比较。
4.金属电化学腐蚀的防护
课堂小结
1. 如图, 水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：
若液面上升，则溶液呈______________ 性，发生_______腐蚀,电极反应式为：
负极：________________,
正极：_______________________。
中性或碱性
吸氧
Fe–2e-＝Fe2+
O2+2H2O+4e-＝4OH－
课堂练习
2.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)
3.下列有关纯铁的描述正确的是（ ）
A．熔点比生铁的低
B．与相同浓度的盐酸反应生成氢气的速率比生铁的快
C．在潮湿空气中比生铁容易被腐蚀
D．在冷的浓硫酸中可钝化
D
4. 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
5.比较析氢腐蚀和吸氧腐蚀的异同。
析氢腐蚀 吸氧腐蚀
条件
水膜呈酸性。
水膜呈中性或酸性很弱或碱性。
电极反应 负极(Fe- )：
正极(C+)：
总反应:
联系 通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。
Fe + 2H+ =
Fe2+ + H2 ↑
Fe-2e-=Fe2+
2H++2e-=H2↑
2Fe-4e-=2Fe2+
O2+2H2O+4e-=4OH-
2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2
Fe2O3 · nH2O
（铁锈）
4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
6.铁生锈除了必须有空气及水的参与外，还受其他一些因素的影响。请解释下列有关铁生锈现象的原因。相对于在内河行驶的轮船来说，海轮更容易被腐蚀？
因为海水中含有较多的氯化钠等盐类，导电能力比内河的水更强，而在电解质溶液中，电化学腐蚀更容易进行。
7.由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行试验。
根据实验现象回答下面问题：
（1）装置甲中负极的电极反应式为 。
（2）装置乙中正极的电极反应式为 。
（3）装置丙中溶液的PH （填“变大”、“变小”或“不变”）
变大
习题答案
1. 负极；Fe-2e- = Fe2+；正极；析氢腐蚀：2H++2e- = H2↑，析氧腐蚀：2H2O+O2+4e- = 4OH-
2. （1）电化腐蚀，铁和铁中的杂质碳以及残留盐溶液形成了原电池。
（2）提示：主要是析氧腐蚀。2Fe-4e- = 2Fe2+；2H2O+O2+4e- = 4OH-
Fe2++2OH- = Fe(OH)2，4Fe(OH) 2+O2+2H2O =4Fe(OH) 3
3. C；???? 4. B、D；????? 5. A、C；????? 6. A、D。
7. 金属跟接触到的干燥气体（如O2、Cl2、SO2）或非电解质液体直接发生化学反应而引起的腐蚀，叫做化学腐蚀。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，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。金属腐蚀造成的危害甚大，它能使仪表失灵，机器设备报废，桥梁、建筑物坍塌，给社会财产造成巨大损失。
8. 当钢铁的表面有一层水膜时，水中溶解有电解质，它跟钢铁中的铁和少量的碳形成了原电池。在这些原电池里，铁是负极，碳是正极。电解质溶液的H+在正极放电，放出H2，因此这样的电化腐蚀叫做析氢腐蚀。如果钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性，溶有一定量的氧气，此时就会发生吸氧腐蚀，其电极反应如下：
负极：2Fe-4e- = 2Fe2+?? 正极：2H2O+O2+4e- = 4OH-
总反应：2Fe+2H2O+O2 = 2Fe(OH) 2
9. 镀锌铁板更耐腐蚀。当镀锌铁板出现划痕时，暴露出来的铁将与锌形成原电池的两个电极，且锌为负极，铁为正极，故铁板上的镀锌层将先被腐蚀，镀锌层腐蚀完后才腐蚀铁板本身。镀锡铁板如有划痕，锡将成为原电池的正极，铁为负极，这样就会加速铁的腐蚀。
可设计如下实验：
取有划痕的镀锌铁片和镀锡铁片各一块，放在经过酸化的食盐水中浸泡一会儿，取出静置一段时间，即可见到镀锡铁片表面较快出现锈斑，而镀锌铁片没有锈斑。即说明上述推测是正确的。
被腐蚀的金属
在我们的生活中经常可以见到，一些美观的金属器皿使用一段时间后会失去表面的光泽，如铁器会生锈，铜会长出铜绿，这就是金属腐蚀的现象。
新课导入
一、金属的电化学腐蚀
二、金属的电化学防护
第4节 金属的电化学腐
蚀与防护
1.知道金属腐蚀的两种类型（化学腐蚀和电化学
腐蚀）。
3.能说出防护金属腐蚀的方法。
2.能解释金属发生电化学腐蚀的原因,认识金属腐
蚀的危害。
教学目标
知识目标
学会设计控制单一变量进行对比实验以及对实验
设计进行评价。
2.从实验探究过程中提高对实验现象的观察能力和
分析能力。
培养实事求是的科学精神，树立正确的科学态度。
能力目标
情感态度与价值观
金属的电化学腐蚀及金属的电化学防护。
电极反应式的写法 和金属发生吸氧腐蚀的电化学原理。
教学重难点
重点
难点
金属腐蚀：金属（或合金）跟周围接触到的气体（或液体）反应而腐蚀损耗的现象。
一、金属的电化学腐蚀
根据与金属接触的气体或液物质不同，一般可将金属腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀。
1.化学腐蚀
定义：金属与接触到的干燥气体（如O2、Cl2、SO2等）或非点解释溶液（如汽油）等直接发生化学反应而引起的腐蚀，叫做化学腐蚀。
例如，铁与氯气直接反应而腐蚀，钢管被原油中得含硫化合物腐蚀等。
2.电化学腐蚀
定义：不纯的金属或合金与电解质溶液接触，会发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。
例如，钢铁在潮湿的空气中生锈。
电化学腐蚀根据参加反应得气体不同，分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀。
2.1析氢腐蚀
钢铁在潮湿的空气中表面会形成一薄层水膜，水膜又溶解有来自大气中的CO2、SO2、H2S等气体，这些气体在水中发生电离，产生H+，即
因此在钢铁表面形成一层电解质溶液的薄膜，它与钢铁内的铁和少量的碳恰好构成了原电池。这些微小的原电池遍布钢铁表面。
在这些原电池中，铁是负极，碳是正极，其电极反应如下:
负极：
正极：
氧化反应
还原反应
总反应:
由于在腐蚀过程中不断有H2放出，所以叫做析氢腐蚀（如下图）。
Fe2+
H2
电解质溶液
C
钢铁的析氢腐蚀示意图
析氢腐蚀是在酸性环境中引起的腐蚀。
2.2吸氧腐蚀
如果钢铁表面的水膜酸性很弱或呈中性，且溶有一定量的氧气，那么此时就会发生吸氧腐蚀（如下图）。
Fe2+
H2
电解质溶液
C
钢铁的吸氧腐蚀示意图
其电极反应如下：
负极：
氧化反应
正极：
还原反应
总反应：
Fe(OH)2继续与空气中的O2作用，生成Fe(OH)3：
Fe(OH)3脱去一部分水生成Fe2O3·xH2O,它是铁锈的主要成分。铁锈疏松的覆盖在钢铁表面，不能阻止钢铁继续腐蚀。
将经过酸洗除去铁锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡以下，放入具支试管中（如下图）。
实 验
食盐水浸泡过的铁钉
导管内水柱上升。
因为发生了吸氧腐蚀，试管内空气减少。
实验现象：
原理：
观察导管中水柱变化，并思考原因？
化学腐蚀 电化学腐蚀
条件
现象
本质
相互关系
金属与非电解质等直接接触
不纯金属或合金与电解质溶液接触
无电流产生
有微弱电流产生
金属被氧化的过程
较活泼金属被氧化的过程
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，危害严重
2.3化学腐蚀与电化学腐蚀的比较
在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢可用下列规律判断：电解原理引起的腐蚀>原电池引起的腐蚀>化学腐蚀>有防腐蚀措施的腐蚀。
2.4金属腐蚀的快慢判断
二、金属的电化学防护
金属被腐蚀后，在外形、色泽以及机械性能等方面都将发生变化，会使机器设备、仪器、仪表的精密度和灵敏度降低，影响使用以至报废，甚至发生严重事故。每年由于钢铁生锈会使我国损失大约100～150亿元。
被腐蚀的设备
人们已经认识到金属发生电化学腐蚀的原因是在金属表面形成了原电池。那么反过来，人们也可以利用原电池原理来保护金属。
1.牺牲阳极的阴极保护法
锌板
（牺牲阳极）
e-
e-
钢闸门
（阴极）
海水
牺牲阳极的阴极保护法
牺牲阳极保护法是用比被保护金属更活泼的金属或合金做阳极，固定在被保护金属上，形成腐蚀电池，被保护金属作为阴极而得到保护。（如上图）
牺牲阳极一般常用的材料有铝、锌及其合金。此法常用于保护海轮外壳，海水中的各种金属设备、构件和防止巨型设备(如贮油罐)以及石油管路的腐蚀。如闸门、轮船连上锌块或锌皮等。
2.外加电流的阴极保护法
外加电流的阴极保护法示意图
e-
e-
辅助阳极
（不溶性）
钢闸门
（阴极）
海水
+
-
如上图所示，这种方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，两者均存在与电解质溶液（海水）中，接外加直流电源。
通电后，电子被强制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于零，从而起到保护作用。
在这个系统中，将原来的阳极被迫成为阴极而得到保护，所以也称阴极保护法。
除了电化学防腐蚀外，金属防腐蚀的方法还有很多种。例，把金属制成防腐蚀的合金（如不锈钢）。此外还有喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等其他方法使金属与空气、水等物质隔绝，来防治金属腐蚀。
1.金属腐蚀是指金属或合金跟接触的气体或液体发生氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。
2金属电化学腐蚀原因及分类。
3.析氢腐蚀与吸氧腐蚀得比较；化学腐蚀与电化学腐蚀的比较。
4.金属电化学腐蚀的防护
课堂小结
1. 如图, 水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：
若液面上升，则溶液呈______________ 性，发生_______腐蚀,电极反应式为：
负极：________________,
正极：_______________________。
中性或碱性
吸氧
Fe–2e-＝Fe2+
O2+2H2O+4e-＝4OH－
课堂练习
2.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)
3.下列有关纯铁的描述正确的是（ ）
A．熔点比生铁的低
B．与相同浓度的盐酸反应生成氢气的速率比生铁的快
C．在潮湿空气中比生铁容易被腐蚀
D．在冷的浓硫酸中可钝化
D
4. 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
5.比较析氢腐蚀和吸氧腐蚀的异同。
析氢腐蚀 吸氧腐蚀
条件
水膜呈酸性。
水膜呈中性或酸性很弱或碱性。
电极反应 负极(Fe- )：
正极(C+)：
总反应:
联系 通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。
Fe + 2H+ =
Fe2+ + H2 ↑
Fe-2e-=Fe2+
2H++2e-=H2↑
2Fe-4e-=2Fe2+
O2+2H2O+4e-=4OH-
2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2
Fe2O3 · nH2O
（铁锈）
4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
6.铁生锈除了必须有空气及水的参与外，还受其他一些因素的影响。请解释下列有关铁生锈现象的原因。相对于在内河行驶的轮船来说，海轮更容易被腐蚀？
因为海水中含有较多的氯化钠等盐类，导电能力比内河的水更强，而在电解质溶液中，电化学腐蚀更容易进行。
7.由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行试验。
根据实验现象回答下面问题：
（1）装置甲中负极的电极反应式为 。
（2）装置乙中正极的电极反应式为 。
（3）装置丙中溶液的PH （填“变大”、“变小”或“不变”）
变大
习题答案
1. 负极；Fe-2e- = Fe2+；正极；析氢腐蚀：2H++2e- = H2↑，析氧腐蚀：2H2O+O2+4e- = 4OH-
2. （1）电化腐蚀，铁和铁中的杂质碳以及残留盐溶液形成了原电池。
（2）提示：主要是析氧腐蚀。2Fe-4e- = 2Fe2+；2H2O+O2+4e- = 4OH-
Fe2++2OH- = Fe(OH)2，4Fe(OH) 2+O2+2H2O =4Fe(OH) 3
3. C；???? 4. B、D；????? 5. A、C；????? 6. A、D。
7. 金属跟接触到的干燥气体（如O2、Cl2、SO2）或非电解质液体直接发生化学反应而引起的腐蚀，叫做化学腐蚀。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，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。金属腐蚀造成的危害甚大，它能使仪表失灵，机器设备报废，桥梁、建筑物坍塌，给社会财产造成巨大损失。
8. 当钢铁的表面有一层水膜时，水中溶解有电解质，它跟钢铁中的铁和少量的碳形成了原电池。在这些原电池里，铁是负极，碳是正极。电解质溶液的H+在正极放电，放出H2，因此这样的电化腐蚀叫做析氢腐蚀。如果钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性，溶有一定量的氧气，此时就会发生吸氧腐蚀，其电极反应如下：
负极：2Fe-4e- = 2Fe2+?? 正极：2H2O+O2+4e- = 4OH-
总反应：2Fe+2H2O+O2 = 2Fe(OH) 2
9. 镀锌铁板更耐腐蚀。当镀锌铁板出现划痕时，暴露出来的铁将与锌形成原电池的两个电极，且锌为负极，铁为正极，故铁板上的镀锌层将先被腐蚀，镀锌层腐蚀完后才腐蚀铁板本身。镀锡铁板如有划痕，锡将成为原电池的正极，铁为负极，这样就会加速铁的腐蚀。
可设计如下实验：
取有划痕的镀锌铁片和镀锡铁片各一块，放在经过酸化的食盐水中浸泡一会儿，取出静置一段时间，即可见到镀锡铁片表面较快出现锈斑，而镀锌铁片没有锈斑。即说明上述推测是正确的。