金属的腐蚀与防护
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(共20张PPT)
专题1
化学反应与能量变化
金属的腐蚀与防护
金属腐蚀现象在日常生活生产中非常普遍，你知道什么是金属腐蚀吗？其原因是什么吗？
阅读课文P23，思考下列问题：
1、什么是金属腐蚀，它的实质是什么？
2、金属腐蚀可分几类？它们原理有何不同？
3、电化学腐蚀根据什么来划分为几种？
金属的电化学腐蚀
一、金属的腐蚀
1-3-1、金属的电化学腐蚀
是指金属或合金与周围环境中的物质发生化学反应而腐蚀损耗的现象。
1、定义
3、分类
化学腐蚀
电化学腐蚀
2、实质
是金属原子失去电子被氧化的过程。
吸氧腐蚀
析氢腐蚀
活动与探究 P23
向铁粉中加入少量的炭粉，混合均匀后，撒入内壁分别用氯化钠溶液和稀醋酸润湿过的两支试管分别标记为a、b中，按图组装好仪器。几分钟后，打开止水夹，观察、比较导管中水柱（在水中滴加几滴红墨水）的变化和试管中的现象。
实验现象：
装置a中的导管中水柱上升，
装置b中的导管中水柱下降。
说明装置a中有气体参加反应。
说明装置b中有气体生成。
O2
H2
学生活动
请大家根据原电池原理，写出a、b电极反应式及电池反应方程式。
a装置中：
负极： 2Fe - 4e- = 2Fe2+
正极： O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
电池反应： 2Fe+ O2+2H2O =2Fe(OH)2
分析：中性或酸性很弱的环境中，易发生吸氧腐蚀。
正极： 2H++ 2e- =H2 ↑
负极： Fe - 2e- = Fe2+
b装置中:
电池反应： Fe + 2H+ =Fe2+ + H2 ↑
分析：酸性较强的环境中，易发生析氢腐蚀；
析氢腐蚀和吸氧腐蚀都属于电化学腐蚀。
钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较
Fe2O3 · nH2O
（铁锈）
通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。
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
电极反应
负极Fe(- )
Fe-2e=Fe2+
2Fe-4e=2Fe2+
正极C(+)
2H+ + 2e－ = H2↑
O2+2H2O+4e=4OH-
总反应:
Fe + 2 H+ == Fe2++ H2↑
2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2
4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
联系
［交流与讨论］
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.
1、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，电化学腐蚀更易进行。
2. 1910年遗留在南极的食品罐头盒，其表面至今很少有铁锈出现.
由于南极的温度常年在0℃以下，说明在较低温度下，腐蚀较难进行.
3.用于连接铜板的铁螺丝容易生锈
由于铁与铜及空气中的水蒸气构成了原电池，铁作电池的负极，因此更容易腐蚀而生锈.
4.当化工厂排出的废气为酸性气体时,工厂附近的铁制品容易生锈.
因为铁制品在酸性条件下比在中性条件下更易被腐蚀.
课堂练习
1、如图, 水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：
（1）
若试管中液面上升，则溶液呈 性，
发生 腐蚀,电极反应式为：负极：
正极：
若试管液面下降，则溶液呈 性，发生 腐蚀，电极反应式为：负极：
正极：
（2）
中性或弱酸
吸氧
2Fe–4e-=2Fe2+
O2+2H2O+4e-＝4OH－
酸
析氢
Fe–2e-＝Fe2+
2H++2e-＝H2↑
请大家根据铁生锈的原理，思考应采取什么措施防止铁生锈？
交流与讨论
①在金属表面覆盖保护层
②电化学保护法
③改变金属内部的组织结构，制成合金(如不锈钢）
1-3-2、金属的电化学防护
1、金属防护的几种重要方法
如涂油、涂漆、覆盖塑料，镀不活泼金属等。
即将被保护金属作为原电池的正极（牺牲阳极的阴极
保护法）或电解池的阴极（外加电流的阴极保护法）
牺牲阳极的阴极保护法：
原理 ：
形成原电池反应时，让被保护金属做正极，不反应，得到保护，而活泼金属反应受到腐蚀。
牺牲阳极的阴极保护法示意图
外加电源的阴极保护法：
辅助阳极（不溶性）
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。
小结：
防止金属腐蚀的措施 能防止金属腐蚀的原理
在金属制品表面覆盖保护层
牺牲阳极的阴极保护法
外加电流的阴极保护法
改变金属组成和结构
与活动性更强的金属形成原电池作正极
利用电解池原理，被保护金属作阴极
改变结构改变性质，如不锈钢中加入镍、铬等耐蚀金属形成合金
隔绝空气和水
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)
在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下：
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
防腐措施由好到坏的顺序如下：
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．下列叙述中正确的是（ ）
①锌跟稀硫酸制取氢气，加入少量硫酸铜溶液能加快反应速率
②镀层破坏后，白铁（镀锌的铁）比马口铁（镀锡的铁）更易腐蚀
③钢铁表面常易锈蚀生成 Fe2O3·xH2O
A．都正确 B．①③ C．① D．②③
2．以下现象与电化学腐蚀无关的是（ ）
A. 黄铜（铜锌合金）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. 银制奖牌久置后表面变暗
巩固练习
B
D
专题1
化学反应与能量变化
金属的腐蚀与防护
金属腐蚀现象在日常生活生产中非常普遍，你知道什么是金属腐蚀吗？其原因是什么吗？
阅读课文P23，思考下列问题：
1、什么是金属腐蚀，它的实质是什么？
2、金属腐蚀可分几类？它们原理有何不同？
3、电化学腐蚀根据什么来划分为几种？
金属的电化学腐蚀
一、金属的腐蚀
1-3-1、金属的电化学腐蚀
是指金属或合金与周围环境中的物质发生化学反应而腐蚀损耗的现象。
1、定义
3、分类
化学腐蚀
电化学腐蚀
2、实质
是金属原子失去电子被氧化的过程。
吸氧腐蚀
析氢腐蚀
活动与探究 P23
向铁粉中加入少量的炭粉，混合均匀后，撒入内壁分别用氯化钠溶液和稀醋酸润湿过的两支试管分别标记为a、b中，按图组装好仪器。几分钟后，打开止水夹，观察、比较导管中水柱（在水中滴加几滴红墨水）的变化和试管中的现象。
实验现象：
装置a中的导管中水柱上升，
装置b中的导管中水柱下降。
说明装置a中有气体参加反应。
说明装置b中有气体生成。
O2
H2
学生活动
请大家根据原电池原理，写出a、b电极反应式及电池反应方程式。
a装置中：
负极： 2Fe - 4e- = 2Fe2+
正极： O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
电池反应： 2Fe+ O2+2H2O =2Fe(OH)2
分析：中性或酸性很弱的环境中，易发生吸氧腐蚀。
正极： 2H++ 2e- =H2 ↑
负极： Fe - 2e- = Fe2+
b装置中:
电池反应： Fe + 2H+ =Fe2+ + H2 ↑
分析：酸性较强的环境中，易发生析氢腐蚀；
析氢腐蚀和吸氧腐蚀都属于电化学腐蚀。
钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较
Fe2O3 · nH2O
（铁锈）
通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。
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
电极反应
负极Fe(- )
Fe-2e=Fe2+
2Fe-4e=2Fe2+
正极C(+)
2H+ + 2e－ = H2↑
O2+2H2O+4e=4OH-
总反应:
Fe + 2 H+ == Fe2++ H2↑
2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2
4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
联系
［交流与讨论］
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.
1、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，电化学腐蚀更易进行。
2. 1910年遗留在南极的食品罐头盒，其表面至今很少有铁锈出现.
由于南极的温度常年在0℃以下，说明在较低温度下，腐蚀较难进行.
3.用于连接铜板的铁螺丝容易生锈
由于铁与铜及空气中的水蒸气构成了原电池，铁作电池的负极，因此更容易腐蚀而生锈.
4.当化工厂排出的废气为酸性气体时,工厂附近的铁制品容易生锈.
因为铁制品在酸性条件下比在中性条件下更易被腐蚀.
课堂练习
1、如图, 水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：
（1）
若试管中液面上升，则溶液呈 性，
发生 腐蚀,电极反应式为：负极：
正极：
若试管液面下降，则溶液呈 性，发生 腐蚀，电极反应式为：负极：
正极：
（2）
中性或弱酸
吸氧
2Fe–4e-=2Fe2+
O2+2H2O+4e-＝4OH－
酸
析氢
Fe–2e-＝Fe2+
2H++2e-＝H2↑
请大家根据铁生锈的原理，思考应采取什么措施防止铁生锈？
交流与讨论
①在金属表面覆盖保护层
②电化学保护法
③改变金属内部的组织结构，制成合金(如不锈钢）
1-3-2、金属的电化学防护
1、金属防护的几种重要方法
如涂油、涂漆、覆盖塑料，镀不活泼金属等。
即将被保护金属作为原电池的正极（牺牲阳极的阴极
保护法）或电解池的阴极（外加电流的阴极保护法）
牺牲阳极的阴极保护法：
原理 ：
形成原电池反应时，让被保护金属做正极，不反应，得到保护，而活泼金属反应受到腐蚀。
牺牲阳极的阴极保护法示意图
外加电源的阴极保护法：
辅助阳极（不溶性）
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。
小结：
防止金属腐蚀的措施 能防止金属腐蚀的原理
在金属制品表面覆盖保护层
牺牲阳极的阴极保护法
外加电流的阴极保护法
改变金属组成和结构
与活动性更强的金属形成原电池作正极
利用电解池原理，被保护金属作阴极
改变结构改变性质，如不锈钢中加入镍、铬等耐蚀金属形成合金
隔绝空气和水
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)
在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下：
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
防腐措施由好到坏的顺序如下：
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．下列叙述中正确的是（ ）
①锌跟稀硫酸制取氢气，加入少量硫酸铜溶液能加快反应速率
②镀层破坏后，白铁（镀锌的铁）比马口铁（镀锡的铁）更易腐蚀
③钢铁表面常易锈蚀生成 Fe2O3·xH2O
A．都正确 B．①③ C．① D．②③
2．以下现象与电化学腐蚀无关的是（ ）
A. 黄铜（铜锌合金）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. 银制奖牌久置后表面变暗
巩固练习
B
D