4.3 金属的腐蚀与防护 课件(41张ppt)+内嵌视频
文档属性
| 名称 | 4.3 金属的腐蚀与防护 课件(41张ppt)+内嵌视频 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 6.2MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2020-11-20 16:16:22 | ||
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文档简介
金属的腐蚀与防护
金属腐蚀带来的问题
我国每年因为金属腐蚀所造成的经济损失约占国民生产总值的5%，全世界每年因生锈损失的钢铁约占世界钢铁年产量的1/4，超过每年各项大灾（火灾、风灾及地震等）损失的总和。
什么是金属的腐蚀？
金属的腐蚀
Fe
Fe2O3·xH2O
0
+3
钢铁的腐蚀
想一想：根据以下装置进行实验，请你预测导管中溶有碘单质的煤油柱的移动情况。
什么原因导致
煤油柱的左移？
煤油柱的左移
能否代表一定是氧气参与了反应？
用铁粉和碳粉代替铁钉进行实验
试管中氧气浓度随时间变化图像
一段时间后，试管内壁出现铁锈。
1.钢铁的成分
铁碳合金
2.钢铁生锈时所处的环境
潮湿的空气
任务一 研究钢铁是如何生锈的
3.借助原电池原理分析钢铁是如何生锈的
如何证明有电
化学反应发生？
灵敏电流计指针偏转
3.借助原电池原理分析钢铁是如何生锈的
负极(Fe): Fe ? 2e? Fe2+
负极产物该如何检验？
资料：Fe2+可以与K3[Fe(CN)6]溶液产生
特征蓝色沉淀。
取铁电极周围的溶液于试管中，加入K3[Fe(CN)6]溶
液，发现产生特征蓝色沉淀，证明负极有Fe2+生成。
正极反应式应该如何书写？
资料：电池工作一段时间后，取正极周围的溶液于试管中，加入酚酞溶液后变红。
正极（C）: O2 + 4e? + 2H2O 4OH?
3.借助原电池原理分析钢铁是如何生锈的
正极：C : O2 + 4e? + 2H2O 4OH?
总反应：2Fe + O2 + 2H2O 2Fe(OH)2
后续反应：4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O 4Fe(OH)3
Fe2O3·xH2O
3.借助原电池原理分析钢铁是如何生锈的
负极：Fe: Fe ? 2e? Fe2+
（吸氧腐蚀）
4.如果水膜酸性较强，会发生怎样的腐蚀呢？请你根据图示用电极反应来表达。
- +
正极（C） : 2H+ + 2e? H2↑
负极（Fe）: Fe ? 2e? Fe2+
如果水膜酸性较弱时，会发生什么样的腐蚀？
（析氢腐蚀）
4.如果水膜酸性较强，会发生怎样的腐蚀呢？请你根据图示用电极反应来表达。
正极（C） : 2H+ + 2e? H2↑
负极（Fe）: Fe ? 2e? Fe2+
写出pH＝2.0～3.5和4.0时发生的主要正极反应。
不同pH下，试管中气体压强随时间变化情况
2H＋ + 2e? H2↑
想一想：为什么钢铁吸附的水膜呈现不同性质的时候，正极的电极反应不同？
pH=2.0、3.0、3.5
pH=4.0
O2 + 4e? + 4H+ 2H2O
（析氢腐蚀）
（吸氧腐蚀）
水膜酸性较强，
c(H+)较大
氧化性
H+＞O2
析氢腐蚀
2H+ + 2e－ H2↑
水膜酸性较弱或呈中性，c(H+)较小
氧化性
H+＜O2
吸氧腐蚀
O2 + 4e－ + 2H2O 4OH－
或O2 + 4e－ + 4H+ 2H2O
浓度
性质
反应
影响
决定
金属的腐蚀
铜板上的铁铆钉生锈
输送原油的钢管在无水、
无氧的情况下被腐蚀而漏油
想一想：两种腐蚀的共性是什么？区别是什么？
金属的腐蚀
直接发生化学反应引起金属腐蚀——化学腐蚀
金属的腐蚀
腐蚀过程中有电化学反应发生——电化学腐蚀
金属腐蚀过程中，两种腐蚀往往同时发生，但绝大多数属于电化学腐蚀，电化学腐蚀比化学腐蚀的速率也大得多。
＋
＋
－
化学腐蚀与电化学腐蚀的比较
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}
化学腐蚀
电化学腐蚀
条件
特征
速率
结果
金属与氧化性物质
直接接触
不纯金属与电解质溶液
及氧化剂接触
无电流产生
有微弱电流产生
金属被氧化
相对活泼的金属被氧化
小
大
金属的腐蚀
金属腐蚀：金属或合金与周围的气体或液体发生氧化
还原反应而引起损耗的现象。
实质：M - n e? Mn+
根据金属腐蚀的实质，你能提出金属的防护方法吗？
思考角度
切断原电池反应
给予金属电子
改变金属材料组成
在金属表面覆盖保护层
喷漆
镀铬
搪瓷
发蓝处理
制成不锈钢（改变金属材料组成）
（在金属表面覆盖保护层）
切断原电池反应
按照下列装置进行实验，画出你预测的现象
任务二 利用电化学原理保护铁
资料：Fe2+可以与K3[Fe(CN)6]溶液产生特征蓝色沉淀。
实验现象1
思考：如何证明铁被保护？什么现象证明是原电池保护？
铁钉的裸露部分周围溶液没有特征蓝色物质生成。铁钉周围变红，说明氧气在铁的表面得电子，生成
了氢氧根离子，铁做正极，证明了原电池保护。
思考：生成蓝色物质说明了什么？
铁钉的裸露部分周围有亚铁离子生成，氧气在铜
丝的表面得到电子，生成氢氧根离子，铜丝附近变红。
铁没有得到保护。
实验现象2
想一想：通过以上实验，你能得出什么结论？
铁与活动性不同的金属接触时，其腐蚀程度是有差异
的，要避免铁受到腐蚀，需要与较活泼的金属相连。
1.利用原电池原理来保护铁
A
NaCl溶液
— Fe
Zn—
＋
e－
－
牺牲阳极法
想一想：为什么钢制管道的内部要镶嵌镁块？
NaCl溶液
— Fe
Mg—
e－
2.利用电解池原理来保护铁
NaCl溶液
— Fe
C —
e－
阴极
辅助阳极
外加电流法
电源的哪个电极是提供电子的电极呢？
试一试：设计装置，采用外加电流法为长期浸泡在海水
中的钢闸门进行保护，画出装置图，并解释你的装置是如何
对钢闸门进行保护的。
- +
e? e?
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}
牺牲阳极法
外加电流法
原理
保护方法
保护电流
注意事项
牺牲阳极法和外加电流法的比较
原电池
电解池
使被保护的金属与比
它活泼的金属接触，被保
护的金属做正极。
使被保护的金属与电源
负极接触，被保护的金属做
阴极。
较小
较大
负极（阳极）材料需要
定期更换
辅助阳极需要定期检查
任务三 船舶与海水接触部分的钢制船体长期受到强烈的腐
蚀，请你为船舶的防腐蚀提出合理化建议。
思考要点：
1.小型船舶和大型船舶防护方法的选择（牺牲阳极？
外加电流？）
2.船底漆的选择（普通底漆？富锌底漆？）
3.水下金属连接件的选择（同种金属？不同种金属？）
思考要点：
1.小型船舶和大型船舶防护方法的选择
小型船舶—船体小—航行距离短—时间短—牺牲阳极法
大型船舶—船体大—航行距离长—时间长—外加电流法
任务三 船舶与海水接触部分的钢制船体长期受到强烈的腐
蚀，请你为船舶的防腐提出合理化建议。
船底漆—富锌底漆—牺牲阳极法
任务三 船舶与海水接触部分的钢制船体长期受到强烈的腐
蚀，请你为船舶的防腐提出合理化建议。
思考要点：
2.船底漆的选择（普通底漆？富锌底漆？）
任务三 船舶与海水接触部分的钢制船体长期受到强烈的腐
蚀，请你为船舶的防腐提出合理化建议
水下金属连接件—同种金属—避免形成原电池加速腐蚀
思考要点：
3.水下金属连接件的选择（同种金属？不同种金属？）
试一试：如何防止铁锅生锈？
1.使用完毕后保持干燥或涂一层植物油
2.使用完毕后悬挂或倒扣
3.可以使用不锈钢锅
总结
金属的腐蚀
化学腐蚀
电化学腐蚀
吸氧腐蚀(水膜呈中性或酸性较弱）
析氢腐蚀(水膜呈酸性)
金属的防护
改变金属材料的组成
在金属表面覆盖保护层
电化学保护法
牺牲阳极法(利用原电池原理)
外加电流法(利用电解池原理)
金属腐蚀带来的问题
我国每年因为金属腐蚀所造成的经济损失约占国民生产总值的5%，全世界每年因生锈损失的钢铁约占世界钢铁年产量的1/4，超过每年各项大灾（火灾、风灾及地震等）损失的总和。
什么是金属的腐蚀？
金属的腐蚀
Fe
Fe2O3·xH2O
0
+3
钢铁的腐蚀
想一想：根据以下装置进行实验，请你预测导管中溶有碘单质的煤油柱的移动情况。
什么原因导致
煤油柱的左移？
煤油柱的左移
能否代表一定是氧气参与了反应？
用铁粉和碳粉代替铁钉进行实验
试管中氧气浓度随时间变化图像
一段时间后，试管内壁出现铁锈。
1.钢铁的成分
铁碳合金
2.钢铁生锈时所处的环境
潮湿的空气
任务一 研究钢铁是如何生锈的
3.借助原电池原理分析钢铁是如何生锈的
如何证明有电
化学反应发生？
灵敏电流计指针偏转
3.借助原电池原理分析钢铁是如何生锈的
负极(Fe): Fe ? 2e? Fe2+
负极产物该如何检验？
资料：Fe2+可以与K3[Fe(CN)6]溶液产生
特征蓝色沉淀。
取铁电极周围的溶液于试管中，加入K3[Fe(CN)6]溶
液，发现产生特征蓝色沉淀，证明负极有Fe2+生成。
正极反应式应该如何书写？
资料：电池工作一段时间后，取正极周围的溶液于试管中，加入酚酞溶液后变红。
正极（C）: O2 + 4e? + 2H2O 4OH?
3.借助原电池原理分析钢铁是如何生锈的
正极：C : O2 + 4e? + 2H2O 4OH?
总反应：2Fe + O2 + 2H2O 2Fe(OH)2
后续反应：4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O 4Fe(OH)3
Fe2O3·xH2O
3.借助原电池原理分析钢铁是如何生锈的
负极：Fe: Fe ? 2e? Fe2+
（吸氧腐蚀）
4.如果水膜酸性较强，会发生怎样的腐蚀呢？请你根据图示用电极反应来表达。
- +
正极（C） : 2H+ + 2e? H2↑
负极（Fe）: Fe ? 2e? Fe2+
如果水膜酸性较弱时，会发生什么样的腐蚀？
（析氢腐蚀）
4.如果水膜酸性较强，会发生怎样的腐蚀呢？请你根据图示用电极反应来表达。
正极（C） : 2H+ + 2e? H2↑
负极（Fe）: Fe ? 2e? Fe2+
写出pH＝2.0～3.5和4.0时发生的主要正极反应。
不同pH下，试管中气体压强随时间变化情况
2H＋ + 2e? H2↑
想一想：为什么钢铁吸附的水膜呈现不同性质的时候，正极的电极反应不同？
pH=2.0、3.0、3.5
pH=4.0
O2 + 4e? + 4H+ 2H2O
（析氢腐蚀）
（吸氧腐蚀）
水膜酸性较强，
c(H+)较大
氧化性
H+＞O2
析氢腐蚀
2H+ + 2e－ H2↑
水膜酸性较弱或呈中性，c(H+)较小
氧化性
H+＜O2
吸氧腐蚀
O2 + 4e－ + 2H2O 4OH－
或O2 + 4e－ + 4H+ 2H2O
浓度
性质
反应
影响
决定
金属的腐蚀
铜板上的铁铆钉生锈
输送原油的钢管在无水、
无氧的情况下被腐蚀而漏油
想一想：两种腐蚀的共性是什么？区别是什么？
金属的腐蚀
直接发生化学反应引起金属腐蚀——化学腐蚀
金属的腐蚀
腐蚀过程中有电化学反应发生——电化学腐蚀
金属腐蚀过程中，两种腐蚀往往同时发生，但绝大多数属于电化学腐蚀，电化学腐蚀比化学腐蚀的速率也大得多。
＋
＋
－
化学腐蚀与电化学腐蚀的比较
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}
化学腐蚀
电化学腐蚀
条件
特征
速率
结果
金属与氧化性物质
直接接触
不纯金属与电解质溶液
及氧化剂接触
无电流产生
有微弱电流产生
金属被氧化
相对活泼的金属被氧化
小
大
金属的腐蚀
金属腐蚀：金属或合金与周围的气体或液体发生氧化
还原反应而引起损耗的现象。
实质：M - n e? Mn+
根据金属腐蚀的实质，你能提出金属的防护方法吗？
思考角度
切断原电池反应
给予金属电子
改变金属材料组成
在金属表面覆盖保护层
喷漆
镀铬
搪瓷
发蓝处理
制成不锈钢（改变金属材料组成）
（在金属表面覆盖保护层）
切断原电池反应
按照下列装置进行实验，画出你预测的现象
任务二 利用电化学原理保护铁
资料：Fe2+可以与K3[Fe(CN)6]溶液产生特征蓝色沉淀。
实验现象1
思考：如何证明铁被保护？什么现象证明是原电池保护？
铁钉的裸露部分周围溶液没有特征蓝色物质生成。铁钉周围变红，说明氧气在铁的表面得电子，生成
了氢氧根离子，铁做正极，证明了原电池保护。
思考：生成蓝色物质说明了什么？
铁钉的裸露部分周围有亚铁离子生成，氧气在铜
丝的表面得到电子，生成氢氧根离子，铜丝附近变红。
铁没有得到保护。
实验现象2
想一想：通过以上实验，你能得出什么结论？
铁与活动性不同的金属接触时，其腐蚀程度是有差异
的，要避免铁受到腐蚀，需要与较活泼的金属相连。
1.利用原电池原理来保护铁
A
NaCl溶液
— Fe
Zn—
＋
e－
－
牺牲阳极法
想一想：为什么钢制管道的内部要镶嵌镁块？
NaCl溶液
— Fe
Mg—
e－
2.利用电解池原理来保护铁
NaCl溶液
— Fe
C —
e－
阴极
辅助阳极
外加电流法
电源的哪个电极是提供电子的电极呢？
试一试：设计装置，采用外加电流法为长期浸泡在海水
中的钢闸门进行保护，画出装置图，并解释你的装置是如何
对钢闸门进行保护的。
- +
e? e?
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}
牺牲阳极法
外加电流法
原理
保护方法
保护电流
注意事项
牺牲阳极法和外加电流法的比较
原电池
电解池
使被保护的金属与比
它活泼的金属接触，被保
护的金属做正极。
使被保护的金属与电源
负极接触，被保护的金属做
阴极。
较小
较大
负极（阳极）材料需要
定期更换
辅助阳极需要定期检查
任务三 船舶与海水接触部分的钢制船体长期受到强烈的腐
蚀，请你为船舶的防腐蚀提出合理化建议。
思考要点：
1.小型船舶和大型船舶防护方法的选择（牺牲阳极？
外加电流？）
2.船底漆的选择（普通底漆？富锌底漆？）
3.水下金属连接件的选择（同种金属？不同种金属？）
思考要点：
1.小型船舶和大型船舶防护方法的选择
小型船舶—船体小—航行距离短—时间短—牺牲阳极法
大型船舶—船体大—航行距离长—时间长—外加电流法
任务三 船舶与海水接触部分的钢制船体长期受到强烈的腐
蚀，请你为船舶的防腐提出合理化建议。
船底漆—富锌底漆—牺牲阳极法
任务三 船舶与海水接触部分的钢制船体长期受到强烈的腐
蚀，请你为船舶的防腐提出合理化建议。
思考要点：
2.船底漆的选择（普通底漆？富锌底漆？）
任务三 船舶与海水接触部分的钢制船体长期受到强烈的腐
蚀，请你为船舶的防腐提出合理化建议
水下金属连接件—同种金属—避免形成原电池加速腐蚀
思考要点：
3.水下金属连接件的选择（同种金属？不同种金属？）
试一试：如何防止铁锅生锈？
1.使用完毕后保持干燥或涂一层植物油
2.使用完毕后悬挂或倒扣
3.可以使用不锈钢锅
总结
金属的腐蚀
化学腐蚀
电化学腐蚀
吸氧腐蚀(水膜呈中性或酸性较弱）
析氢腐蚀(水膜呈酸性)
金属的防护
改变金属材料的组成
在金属表面覆盖保护层
电化学保护法
牺牲阳极法(利用原电池原理)
外加电流法(利用电解池原理)