人教版高中化学必修1-3-2金属的腐蚀与保护(25张PPT)

(共26张PPT)
金属腐蚀的现象
锈蚀的大桥
锈蚀的闸门
锈蚀的轮船
锈蚀的楼梯
金属的腐蚀现象非常普遍：
1、钢铁生锈：
铁锈的主要成分：
金属腐蚀的不利后果有哪些？
Fe2O3·xH2O
Cu2(OH)2CO3
2、铜器表面生成铜绿：
铜绿的主要成分：
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。
一、金属的腐蚀
定义：
本质：
金属失去电子被氧化。
根据接触的介质不同、发生腐蚀的化学原理不同
金属跟接触到的物质（如O2、Cl2、SO2等）直接发生化学反应而引起的腐蚀。
1、化学腐蚀
原理：
定义：
影响因素：
金属跟氧化剂直接发生氧化还原反应。
金属越活泼，越易被腐蚀；
金属所处的环境温度越高，腐蚀速率越快；
氧化剂浓度越大，腐蚀速率越快。
图3-14
左边家用燃气灶的中心部位很容易生锈，而右边的食品罐头放在南极已差不多90年了，却很少生锈，你知道为什么吗
升温可加快金属腐蚀
在新疆吐鲁番和海南省两地，哪个地区铁生锈相对慢一些？为什么？
新疆吐鲁番，因为该地区相对干燥，水分稀少，而海南地区潮湿多雨，温度高，易发生电化学腐蚀。
2、电化学腐蚀
不纯的金属（或合金）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。
定义：把化学能转化为电能的装置
原理：较活泼的金属发生氧化反应，电子从较活泼的金属（负极）通过导线流向较不活泼的金属（正极）
原电池复习回忆
构成条件:
1、自发进行的氧化还原反应
2、有两种活动性不同的金属（或一种是非金属导体如碳棒）做电极。
3、两极材料均插入电解质溶液中。
（一般负极与电解质发生氧化还原反应）
4、两极相连形成闭合回路
科学探究
现有洁净无锈的铁钉，试管、植物油、NaCl溶液、CH3COOH溶液和煮沸后迅速冷却的蒸馏水，你也可以选用其他物品，设计实验探究铁钉锈蚀需要哪些条件，以及在什么条件下锈蚀速率快。
不同条件下铁钉的腐蚀
实验方案
记录
结论
有气泡产生，反应速率快
相当长时间铁钉未被腐蚀
铁钉被腐蚀最快
由于无O2，较长时间铁钉未被腐蚀
铁钉渐渐生锈
铁钉被腐蚀
无现象
由于无O2，铁钉未被腐蚀
无现象
由于无O2、H2O，铁钉不能被腐蚀
植物油
实验方案
CH3COOH溶液
煮沸后迅速冷却的蒸馏水
NaCl溶液
煮沸后迅速冷却的蒸馏水
植物油
记录
结论
总结：
铁钉遇到强酸或有O2、H2O存在的情况下，铁均可被腐蚀，遇到电解质时，一般腐蚀速率更快。
不会，因为月球上缺少水分和氧气。
请你预测一下，铁在月球上会不会生锈？为什么？
钢铁在干燥的空气里长时间不易被腐蚀,但在潮湿的空气里却很快被腐蚀,这是什么原因呢?
在潮湿的空气里,钢铁表面吸附了一层薄薄的水膜。水能电离出少量的H+和OH-,同时由于空气中CO2的溶解,使水里的H+
增多：
这样在钢铁表面形成了一层电解质溶液的薄膜,它跟钢铁里的铁和少量的碳构成无数微小的原电池。
其中，铁是负极，碳是正极。
在负极，铁失去电子而被氧化成Fe2+
。
正极上发生反应有两种情况：
负极:
Fe
–
2e-
=
Fe2+
正极:
2H+
+
2e-
=
H2↑
电解质溶液：
弱酸性、中性、碱性
负极:
Fe
–
2e-
=
Fe2+
正极:
2H2O
+
O2
+
4
e-
=
4OH–
(1)
吸氧腐蚀
电解质溶液：
强酸性
(2)
析氢腐蚀
水膜呈弱酸性或中性或碱性
O2+2H2O+4e-=4OH-
Fe-2e-=Fe2+
水膜呈酸性
2H++2e-=H2↑
Fe-2e-=Fe2+
Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓
4Fe(OH)2
+2H2O+
O2=
4Fe(OH)3
Fe(OH)3失去部分水转化为铁锈
吸氧腐蚀与析氢腐蚀（以钢铁为例）
类型
吸氧腐蚀
析氢腐蚀
条件
正极反应(C)
负极反应(Fe)
其他反应
化学腐蚀和电化学腐蚀都是金属的原子失去电子变成阳离子的过程。也就是说,金属在腐蚀过程中,发生了氧化还原反应。
金属腐蚀的本质
注意：
（1）电化学腐蚀是通过构成无数微小的原电池而发生的，作为负极的较活泼金属将不断被腐蚀。而不活泼的金属（或非金属或其它杂质）则被保护。
（2）电化学腐蚀，只有当金属跟电解质溶液接触时，才会发生，并伴有微电流产生。
（3）升温、原电池反应都可加快金属腐蚀
烧过菜的铁锅如果未及时洗净（残液中含
NaCl），第二天便出现红棕色锈斑（主要成分为Fe2O3?nH2O）。请问这种腐蚀是化学腐蚀还是电化学腐蚀?为什么?
解析：属于电化学腐蚀。
因为铁锅是由生铁做成的,铁锅生锈是因为Fe-C-NaCl
形成原电池。铁作负极，失去电子变成亚铁离子，从而被腐蚀。
二、金属的防护
1、影响金属腐蚀的因素
①本性
金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀；如果金属中能导电的杂质不如该金属活泼，则容易形成原电池而使金属发生电化学腐蚀。
②介质
金属在潮湿的空气中、接触腐蚀性气体或电解质溶液，都容易被腐蚀。
2、金属防护的常用方法
——排除造成腐蚀的因素
（1）在金属表面覆盖保护层，如：涂油漆、镀Zn、镀Sn、镀Cr等,或制成氧化膜。
（2）在要保护的金属上连接一种比该金属更易失去电子的金属。
（3）改变金属的内部组织结构，如：将钢铁制成不锈钢。
刷油漆
外面包上一层塑料层
选用油脂，不能用油漆
自行车钢圈和车铃镀Cr
你还知道哪些防止金属腐蚀的方法？请举例说明。
制成不锈钢，在金属表面镀一层比要保护的金属更活泼的金属。
假如你是设计师，正计划用钢材在杭州西湖内建造能使用20年左右的一座大桥，有三种防锈措施供选择，你优先选择哪种方法？各种方法有什么优、缺点？
（1）涂上油漆
（2）使用镀铬的钢
（3）使用不锈钢
（1）的优点是成本较高，缺点是油漆层容易脱落，保护作用一般，不太适合大桥要使用多年的要求，而且也不适合在风景区使用。
（2）的优点是保护作用优良，外表美观，适合在风景区使用。
（3）的优点是保护作用优良，外表美观，但成本较高，应酌情考虑。
练习
1．下列方法可用于金属防护的是（
）
①原电池反应
②涂油漆
③电镀
④置于干燥环境
A．①③④
B．①②③
C．②③④
D．全部
D
2．有关金属腐蚀的论述，正确的是（
）
A．金属的腐蚀一定伴有电流产生
B．Fe在干燥的氯气里比在潮湿的空气里更易被腐蚀
C．发生化学能转变为电能的腐蚀时较活泼的金属总是作正极而被腐蚀
D．发生电化腐蚀时都有能量的转变，且被腐蚀的金属总是失电子
D
3、钢铁发生吸氧腐蚀时，发生还原反应的电极反应式是（
）
A、
Fe
–
2e-=Fe
2+
B、
2H+
+
2e-
=H2
↑
C、
4OH-
-
4e-=
2H2O
+
O2
↑
D、
2H2O
+
O2
+
4e-
=
4OH-
D
4、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、②>①>③
B、③>②>①
C、②>③>①
A
B
5、下列事实不能用电化学理论解释的是
(
）
A、轮船吃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，滴入少量的CuSO4溶液后速率加快
D、镀锌铁（在铁上镀一层锌）比镀锡耐用
7、如图,
水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：
若液面下降，则溶液呈________性，发生_________腐蚀，电极反应式为：
负极：__________________________，
正极：_________________________________
（1）
（2）
若液面上升，则溶液呈____________性，发生________腐蚀,电极反应式为：
负极：____________________________,
正极：_______________________________
中或碱
吸氧
Fe
–
2e－
＝
Fe2+
O2
+
2H2O
+
4e-
＝
4OH-
酸
析氢
Fe
–
2e-＝
Fe2+
2H+
+
2e－
＝
H2↑
　　狐死必首丘上一句　　鸟飞反故乡兮，狐死必首丘。　　出自《九章·哀郢》　　作者：屈原　　狐死必首丘全文　　皇天之不纯命兮，何百姓之震愆。　　民离散而相失兮，方仲春而东迁。　　去故乡而就远兮，遵江夏以流亡。　　出国门而轸怀兮，甲之朝吾以行。　　发郢都而去闾兮，怊荒忽之焉极。　　楫齐杨以容与兮，哀见君而不再得。　　望长楸而太息兮，涕淫淫其若霰。　　过夏首而西浮兮，顾龙门而不见。　　心婵媛而伤怀兮，眇不知其所跖。　　顺风波以从流兮，焉洋洋而为客。　　凌阳侯之泛滥兮，忽翱翔之焉薄。　　心絓\结而不解兮，思蹇产而不释。　　将运舟而下浮兮，上洞庭而下江。　　去终古之所居兮，今逍遥而来东。　　羌灵魂之欲归兮，何须臾而忘反。　　背夏浦而西思兮，哀故都之日远。　　登大坟以远望兮，聊以舒吾忧心。　　哀州土之平乐兮，悲江介之遗风。　　当陵阳之焉至兮，淼南渡之焉知。　　曾不知夏之为丘兮，孰两东门之可芜。　　心不怡之长久兮，忧与愁其相接。　　惟郢路之辽远兮，江与夏之不可涉。　　忽若去不信兮，至今九年而不复。　　惨郁郁而不通兮，蹇侘傺而含戚。　　外承欢之汋约兮，谌荏弱而难持。　　忠湛湛而愿进兮，妒被离而障之。　　尧舜之抗行兮，了杳杳而薄天。　　众谗人之嫉妒兮，被以不慈之伪名。　　憎愠惀之修美兮，好夫人之慷慨。　　众踥蹀而日进兮，美超远而逾迈。　　乱曰：曼余目以流观兮，冀一反之何时。　　鸟飞反故乡兮，狐死必首丘。　　信非吾罪而弃逐兮，何日夜而忘之。