人教化学选修4第四章第四节 金属的电化学腐蚀与防护 课件 （共38张PPT）
文档属性
| 名称 | 人教化学选修4第四章第四节 金属的电化学腐蚀与防护 课件 （共38张PPT） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.5MB | ||
| 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 | 2020-06-22 22:00:50 | ||
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文档简介
(共38张PPT)
第四章
电化学基础
第四节
金属的电化
学腐蚀与防护
本内容学习目标
1．了解金属腐蚀的种类，探究金属发生
电化学腐蚀的原因。
2．认识金属腐蚀的危害及现代防腐施，
感
受化学对人类生产和生活的影响。
金属的腐蚀在生活中非常普遍
钢铁生锈
铜器生锈
铜器表面生成铜绿
金属腐蚀
我国作为世界上钢铁产量最多的国家（2011年全国生产钢材6.83亿吨）
，每年被腐蚀的铁占到我国钢铁年产量的十分之一，因为金属腐蚀而造成的损失占到国内生产总值的约4%；约合人民币：18862亿元（
2011年我国国内生产总值达471564亿元）
。
根据调查结果，全球每一分钟就有1吨钢腐蚀成铁锈。一般说来，金属腐蚀所造成的经济损失大致为发达国家国民生产总值的2%~
4%左右。
另据国外统计，金属腐蚀的年损失远远超过水灾、火灾、风灾和地震（平均值）损失的总和，在这里还不包括由于腐蚀导致的停工、减产和爆炸等造成的间接损失。
阅读：你有何感想？
金属腐蚀的主要害处，不仅在于金属本身的损失，更严重的是金属制品结构损坏所造成的损失比金属本身要大到无法估量。
腐蚀不仅造成经济损失，也经常对安全构成威胁。
国内外都曾发生过许多灾难性腐蚀事故，如飞机因某一零部件破裂而坠毁；桥梁因钢梁产生裂缝而塌陷；油管因穿孔或裂缝而漏油，引起着火爆炸；化工厂中储酸槽穿孔泄漏，造成重大环境污染；管道和设备跑、冒、滴、漏，破坏生产环境，有毒气体如Cl2、H2S、HCN等的泄漏，更会危及工作人员和附近居民的生命安全。
面对这样惊人的数据和金属腐蚀危害事实，大家有没有想过，铁怎么会被腐蚀？怎样防腐？
阅读课本
P84-86
回答以下问题：
1、什么是金属腐蚀？其本质是什么？
2、金属的腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀，两者有何不同？
3、电化学腐蚀可分为哪些种类？它们的区别在哪里？
归纳整理
一、金属的腐蚀
1、什么是金属腐蚀？
指金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。
2、金属腐蚀的本质是什么?
是金属本身失去电子变成阳离子的过程（发生氧化反应）。
M
-
ne-
=
Mn+
（氧化反应）
3、金属腐蚀的类型有哪些？
金属跟接触到的干燥气体（如SO2、Cl2、O2等）或非电解质溶液（石油）等直接发生化学反应而引起的腐蚀。
不纯的金属与电解质溶液接触时，发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子被氧化。
化学腐蚀：
电化学腐蚀：
——根据与金属接触的介质不同
升温可加快金属腐蚀
（1）化学腐蚀：
家用燃气灶的中心部位很容易生锈
食品罐头放在南极80多年了，却很少生锈
海边的铁制品比较容易生锈。
（2）
电化学腐蚀
〖讨论〗为什么钢铁在干燥的空气中不易生锈，
而在潮湿的空气中却易生锈？
阅读：课本
P84最后一段
[实验探究]
将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放入下图具支试管中，观察导管中水柱变化，并思考引起变化的原因？
吸氧腐蚀
电化学腐蚀
吸氧腐蚀：中性或酸性很弱条件下
2Fe
-
4e-
=
2Fe2+
O2
+
2H2O
+
4e-=
4OH-
2Fe+
O2+2H2O
=2Fe(OH)2
4Fe(OH)2
+O2
+
2H2O
=
4
Fe(OH)3
2Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O+(3-x)
H2O
进一步反应：
负极：
正极：
电池反应：
2H++
2e-
=H2
↑
Fe
-
2e-
=
Fe2+
Fe
+
2H+
=Fe2+
+
H2↑
析氢腐蚀：
负极：
正极：
电池反应：
当钢铁处于酸性环境中
析氢腐蚀和吸氧腐蚀都属于电化学腐蚀。
归纳整理
钢铁腐蚀
水膜呈强酸性
水膜呈中性或弱酸性
Fe-2e-=Fe2+
2Fe-4e-=2Fe2+
O2+2H2O+4e-=4OH-
2H++2e-=H2
2H++Fe=Fe2++H2
2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2
Fe2O3
·
xH2O
4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
金属的腐蚀以电化腐蚀为主，
电化腐蚀又以吸氧腐蚀为主
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条件
电极反应
负极Fe(-)
正极C(+)
总反应
联
系
金属与接触
物直接反应
不纯金属或合金与电解质溶液形成原电池
无电流产生
有电流产生
金属被腐蚀
较活泼金属被腐蚀
化学腐蚀与电化学腐蚀比较
电化学腐蚀比化学腐蚀要普遍得多，腐蚀速度也快很多
类型
化学腐蚀
电化学腐蚀
发生的条件
电流
本质
相互
关系
〖讨论〗鉴于金属发生腐蚀的原因，我们可以从哪些
方面设想解决问题的思路
？
思路一：直接隔离
即可选用适当的材料使金属与空气或其他腐蚀性试剂隔离开，以阻止金属的腐蚀。
1、给金属穿上“保护膜”
例如：①喷涂漆；②涂油脂；③表面钝化；④电镀(在钢铁表面形成铬等耐腐蚀性较强的金属镀层)等。
二、金属的防护
思路二：改变本质
即改变金属的内部组成结构，使其具有较强的抗腐蚀性能。
2、加入其他金属改变其组成
在钢铁中加入一定比例的铬和镍（如14%～8%Cr，7%～9%Ni），改变钢铁内部的组成和结构，可极大程度地提高钢铁抗腐蚀性能，这就是常见的“不锈钢”(合金)。
思路三：因势利导
电化学腐蚀还是用电化学方法来解决，不回避金属与氧化剂的直接接触，采用还原性更强的物质或其他替代方式来满足氧化剂对电子的需求，从而保护主体金属构件免受腐蚀。
3、电化学防护法——重点掌握
牺牲阳极的阴极保护法
外加直流电源的阴极保护法
牺牲阳极的阴极保护法：
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；而活泼金属反应受到腐蚀。
验证牺牲阳极的阴极保护法
用牺牲镁块的方法防
地下钢铁管道的腐蚀
镁块必须要定期更换
牺牲阳极的阴极保护法
用牺牲锌块的方法保护
船身，锌块须定期更换
外加电流的阴极保护法：
将被保护的钢铁设备（如钢闸门）做阴极，用惰性电极做辅助阳极，在外加直流电作用下，电子被迫流向被保护的钢铁设备，使钢铁表面的腐蚀电流降至零或接近等于零。
外加电流的阴极保护法示意图
①在金属表面覆盖保护层。
②改变金属内部的组成结构，制成合金。
③电化学保护法，即将金属作为原电池的正极或解
池的阴极而受到保护。
归纳整理
金属防护的几种重要方法:
自行车的金属部件采用了什么样的防护措施?
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)
规律
在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢：
防腐措施由好到坏的顺序如下：
电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防腐措施的腐蚀
外接电源的阴极保护法＞牺牲阳极的阴极保护法＞有一般防腐条件保护＞无防腐条件
1.埋在地下的输油铸铁管道，在下列各种情况下被腐蚀速率最慢的是
(
)
A．在潮湿疏松的土壤中；
B．在含铁元素较多的酸性土壤中；
C．在干燥致密不透气的土壤中；
D．在含碳较多的潮湿透气的中性土壤
C
2.下列现象与电化学腐蚀无关的是（
）
A．黄铜制作的铜锣不易产生铜绿
B．生铁比软铁芯（几乎是纯铁）容易生锈
C．铁制器件附有铜制配件，在接触处易生铁锈
D．银质奖章久置表面变暗
D
若液面上升，则溶液呈
，
发生
腐蚀,电极反应式为：
负极：
正极：
3.如图,
水槽中试管内有一枚铁钉，放置
数天观察：
(2)若液面下降，则溶液呈
，
发生
腐蚀，电极反应式为：
负极：
正极：
弱酸性或中性
吸氧
2Fe
－4e－＝2Fe2+
O2+2H2O+4e－＝4OH－
较强酸性
析氢
Fe
－
2e－＝Fe2+
2H++2e－＝H2↑
一.金属的腐蚀
1.定义
2.本质
3.分类
化学腐蚀
电化学腐蚀
钢铁的析氢腐蚀(次要)
钢铁的吸氧腐蚀（主要）
二.金属的防护
1.在金属表面覆盖保护层
2.改善金属的内部组织结构(内因)
3.电化学保护法
课堂小结
思考题
自20世纪以来，金属遭受腐蚀的现象更严重，其主要原因是什么？
[课后作业]
红对勾本节练习题
第四章
电化学基础
第四节
金属的电化
学腐蚀与防护
本内容学习目标
1．了解金属腐蚀的种类，探究金属发生
电化学腐蚀的原因。
2．认识金属腐蚀的危害及现代防腐施，
感
受化学对人类生产和生活的影响。
金属的腐蚀在生活中非常普遍
钢铁生锈
铜器生锈
铜器表面生成铜绿
金属腐蚀
我国作为世界上钢铁产量最多的国家（2011年全国生产钢材6.83亿吨）
，每年被腐蚀的铁占到我国钢铁年产量的十分之一，因为金属腐蚀而造成的损失占到国内生产总值的约4%；约合人民币：18862亿元（
2011年我国国内生产总值达471564亿元）
。
根据调查结果，全球每一分钟就有1吨钢腐蚀成铁锈。一般说来，金属腐蚀所造成的经济损失大致为发达国家国民生产总值的2%~
4%左右。
另据国外统计，金属腐蚀的年损失远远超过水灾、火灾、风灾和地震（平均值）损失的总和，在这里还不包括由于腐蚀导致的停工、减产和爆炸等造成的间接损失。
阅读：你有何感想？
金属腐蚀的主要害处，不仅在于金属本身的损失，更严重的是金属制品结构损坏所造成的损失比金属本身要大到无法估量。
腐蚀不仅造成经济损失，也经常对安全构成威胁。
国内外都曾发生过许多灾难性腐蚀事故，如飞机因某一零部件破裂而坠毁；桥梁因钢梁产生裂缝而塌陷；油管因穿孔或裂缝而漏油，引起着火爆炸；化工厂中储酸槽穿孔泄漏，造成重大环境污染；管道和设备跑、冒、滴、漏，破坏生产环境，有毒气体如Cl2、H2S、HCN等的泄漏，更会危及工作人员和附近居民的生命安全。
面对这样惊人的数据和金属腐蚀危害事实，大家有没有想过，铁怎么会被腐蚀？怎样防腐？
阅读课本
P84-86
回答以下问题：
1、什么是金属腐蚀？其本质是什么？
2、金属的腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀，两者有何不同？
3、电化学腐蚀可分为哪些种类？它们的区别在哪里？
归纳整理
一、金属的腐蚀
1、什么是金属腐蚀？
指金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。
2、金属腐蚀的本质是什么?
是金属本身失去电子变成阳离子的过程（发生氧化反应）。
M
-
ne-
=
Mn+
（氧化反应）
3、金属腐蚀的类型有哪些？
金属跟接触到的干燥气体（如SO2、Cl2、O2等）或非电解质溶液（石油）等直接发生化学反应而引起的腐蚀。
不纯的金属与电解质溶液接触时，发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子被氧化。
化学腐蚀：
电化学腐蚀：
——根据与金属接触的介质不同
升温可加快金属腐蚀
（1）化学腐蚀：
家用燃气灶的中心部位很容易生锈
食品罐头放在南极80多年了，却很少生锈
海边的铁制品比较容易生锈。
（2）
电化学腐蚀
〖讨论〗为什么钢铁在干燥的空气中不易生锈，
而在潮湿的空气中却易生锈？
阅读：课本
P84最后一段
[实验探究]
将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放入下图具支试管中，观察导管中水柱变化，并思考引起变化的原因？
吸氧腐蚀
电化学腐蚀
吸氧腐蚀：中性或酸性很弱条件下
2Fe
-
4e-
=
2Fe2+
O2
+
2H2O
+
4e-=
4OH-
2Fe+
O2+2H2O
=2Fe(OH)2
4Fe(OH)2
+O2
+
2H2O
=
4
Fe(OH)3
2Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O+(3-x)
H2O
进一步反应：
负极：
正极：
电池反应：
2H++
2e-
=H2
↑
Fe
-
2e-
=
Fe2+
Fe
+
2H+
=Fe2+
+
H2↑
析氢腐蚀：
负极：
正极：
电池反应：
当钢铁处于酸性环境中
析氢腐蚀和吸氧腐蚀都属于电化学腐蚀。
归纳整理
钢铁腐蚀
水膜呈强酸性
水膜呈中性或弱酸性
Fe-2e-=Fe2+
2Fe-4e-=2Fe2+
O2+2H2O+4e-=4OH-
2H++2e-=H2
2H++Fe=Fe2++H2
2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2
Fe2O3
·
xH2O
4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
金属的腐蚀以电化腐蚀为主，
电化腐蚀又以吸氧腐蚀为主
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条件
电极反应
负极Fe(-)
正极C(+)
总反应
联
系
金属与接触
物直接反应
不纯金属或合金与电解质溶液形成原电池
无电流产生
有电流产生
金属被腐蚀
较活泼金属被腐蚀
化学腐蚀与电化学腐蚀比较
电化学腐蚀比化学腐蚀要普遍得多，腐蚀速度也快很多
类型
化学腐蚀
电化学腐蚀
发生的条件
电流
本质
相互
关系
〖讨论〗鉴于金属发生腐蚀的原因，我们可以从哪些
方面设想解决问题的思路
？
思路一：直接隔离
即可选用适当的材料使金属与空气或其他腐蚀性试剂隔离开，以阻止金属的腐蚀。
1、给金属穿上“保护膜”
例如：①喷涂漆；②涂油脂；③表面钝化；④电镀(在钢铁表面形成铬等耐腐蚀性较强的金属镀层)等。
二、金属的防护
思路二：改变本质
即改变金属的内部组成结构，使其具有较强的抗腐蚀性能。
2、加入其他金属改变其组成
在钢铁中加入一定比例的铬和镍（如14%～8%Cr，7%～9%Ni），改变钢铁内部的组成和结构，可极大程度地提高钢铁抗腐蚀性能，这就是常见的“不锈钢”(合金)。
思路三：因势利导
电化学腐蚀还是用电化学方法来解决，不回避金属与氧化剂的直接接触，采用还原性更强的物质或其他替代方式来满足氧化剂对电子的需求，从而保护主体金属构件免受腐蚀。
3、电化学防护法——重点掌握
牺牲阳极的阴极保护法
外加直流电源的阴极保护法
牺牲阳极的阴极保护法：
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；而活泼金属反应受到腐蚀。
验证牺牲阳极的阴极保护法
用牺牲镁块的方法防
地下钢铁管道的腐蚀
镁块必须要定期更换
牺牲阳极的阴极保护法
用牺牲锌块的方法保护
船身，锌块须定期更换
外加电流的阴极保护法：
将被保护的钢铁设备（如钢闸门）做阴极，用惰性电极做辅助阳极，在外加直流电作用下，电子被迫流向被保护的钢铁设备，使钢铁表面的腐蚀电流降至零或接近等于零。
外加电流的阴极保护法示意图
①在金属表面覆盖保护层。
②改变金属内部的组成结构，制成合金。
③电化学保护法，即将金属作为原电池的正极或解
池的阴极而受到保护。
归纳整理
金属防护的几种重要方法:
自行车的金属部件采用了什么样的防护措施?
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)
规律
在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢：
防腐措施由好到坏的顺序如下：
电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防腐措施的腐蚀
外接电源的阴极保护法＞牺牲阳极的阴极保护法＞有一般防腐条件保护＞无防腐条件
1.埋在地下的输油铸铁管道，在下列各种情况下被腐蚀速率最慢的是
(
)
A．在潮湿疏松的土壤中；
B．在含铁元素较多的酸性土壤中；
C．在干燥致密不透气的土壤中；
D．在含碳较多的潮湿透气的中性土壤
C
2.下列现象与电化学腐蚀无关的是（
）
A．黄铜制作的铜锣不易产生铜绿
B．生铁比软铁芯（几乎是纯铁）容易生锈
C．铁制器件附有铜制配件，在接触处易生铁锈
D．银质奖章久置表面变暗
D
若液面上升，则溶液呈
，
发生
腐蚀,电极反应式为：
负极：
正极：
3.如图,
水槽中试管内有一枚铁钉，放置
数天观察：
(2)若液面下降，则溶液呈
，
发生
腐蚀，电极反应式为：
负极：
正极：
弱酸性或中性
吸氧
2Fe
－4e－＝2Fe2+
O2+2H2O+4e－＝4OH－
较强酸性
析氢
Fe
－
2e－＝Fe2+
2H++2e－＝H2↑
一.金属的腐蚀
1.定义
2.本质
3.分类
化学腐蚀
电化学腐蚀
钢铁的析氢腐蚀(次要)
钢铁的吸氧腐蚀（主要）
二.金属的防护
1.在金属表面覆盖保护层
2.改善金属的内部组织结构(内因)
3.电化学保护法
课堂小结
思考题
自20世纪以来，金属遭受腐蚀的现象更严重，其主要原因是什么？
[课后作业]
红对勾本节练习题