(共22张PPT)
金属的腐蚀与防护(2)
高二年级
化学
每年，因金属腐蚀造成的经济损失远远超过因自然灾害和各类事故造成的经济损失总和。为引起人类对腐蚀的关注，2006年联合国成立了世界腐蚀组织(World
Corrosion
Organization,
WCO)，并把每年的4月24日定为“世界腐蚀日”。
如果你是世界腐蚀组织成员，你会关注什么？
正视危机
转危为机
核心问题1：金属腐蚀的原理
核心问题2：金属腐蚀的防护
核心问题3：电化学腐蚀原理的应用
物质变化
能量变化
电化学腐蚀原理的应用1：
“保暖贴”是冬日保暖防护措施之一，热敷还能缓解因寒冷造成的肩周炎等各种疼痛。你知道保暖贴的发热原理吗？
利用化学反应中的能量变化
请仔细阅读某品牌保暖贴使用说明书，思考以下问题：
Q1.
保暖贴在发热过程中，其主要成分分别起什么作用？
Q2.
为什么保暖贴能较持久而又稳定地提供热量？
Q3.
保暖贴使用的是双层包装。外层由不透气的明胶层制成，
内层由微孔透气膜制成，为什么要这样设计？
Q4.
为什么保暖贴使用后会变得较硬？
Q1.保暖贴在发热过程中其主要成分分别起什么作用？
交流·研讨
负极：
正极：
负极
正极
e-
e-
Na+
Cl-
Fe
–
2e-
Fe2+
O2
+
4e-
+
2H2O
4OH-
2Fe
+
O2
+
2H2O
2Fe(OH)2
请画出装置示意图，并书写相关电极反应式和总反应方程式。
Q2.
为什么保暖贴能较持久稳定地提供热量？
交流·研讨
蛭石是一种含镁的铝硅酸盐矿物，成分为Mg0.5(H2O)4Mg3[AlSi3O10](OH)2,
蛭石为层状结构，受热后能膨胀，是良好的隔热保温材料。
吸水性树脂具有高吸水性和保水性，能吸收自身重量的数百倍或上千倍的水分子，可以提供反应所需水分，维持持久反应。
Q3.
保暖贴使用的是双层包装。外层由不透气的明胶层制成，内
层由微孔透气膜制成。为什么要这样设计？
交流·研讨
放热时间的长短和温度高低是通过透气膜的透氧速率进行控制的。
Q4.
为什么保暖贴使用后会变得较硬？
交流·研讨
使用后保暖贴内袋中的物质变为深褐色固体，其主要成分为炭粉、氯化钠固体、三氧化二铁固体以及含镁和铝的盐，因而变得较硬。
使用前
使用后
电化学腐蚀原理的应用2：
“双吸剂”是一种吸收水和氧气的脱氧保鲜剂，主要成分为铁粉、生石灰、氯化钠、活性炭等，常用作食品包装袋内保鲜剂。
负极：
Fe
–
2e-
Fe2+
正极：
O2
+
2H2O
+
4e-
4OH-
2Fe
+
O2
+
2H2O
2Fe(OH)2
利用化学反应中的物质变化
电镀行业产生的酸性含铬Cr(VI)废水对环境有污染，可采用微电解技术法处理将其除去：向酸性含铬废水（Cr
O
）中按比例投放废铁屑和焦炭，利用原电池原理将Cr(VI)还原为Cr3+
，然后加碱调节pH，以氢氧化物的形式沉淀除去重金属离子。
任务：请结合化学用语分析
处理酸性含铬废水的化学原理。
电化学腐蚀原理的应用3.
酸性
含铬废水
(
Cr
O
)
①
焦炭-铁屑
②碱
达标水
2-
2
7
2-
2
7
任务：请结合化学用语分析处理酸性含铬废水的化学原理。
①
焦炭-铁屑
②碱
Cr
O
+
Fe2+
Cr3+
+
Fe3+
2-
2
7
e-
Fe
–
2e-
Fe2+
负极：
2H+
+
2e-
H2
正极：
酸性
含铬废水
(
Cr
O
)
2-
2
7
负极：
正极：
任务：请结合化学用语分析处理酸性含铬废水的化学原理。
e-
①
焦炭-铁屑
②碱
Fe
–
2e-
Fe2+
2H+
+
2e-
H2
Cr
O
+
6Fe2+
+
14H+
2Cr3+
+
6Fe3+
+
7H2O
2-
2
7
酸性
含铬废水
(
Cr
O
)
2-
2
7
3
×2
1
×6
负极：
正极：
任务：请结合化学用语分析处理酸性含铬废水的化学原理。
e-
①
焦炭-铁屑
Fe
–
2e-
Fe2+
2H+
+
2e-
H2
Cr
O
+
6Fe2+
+
14H+
2Cr3+
+
6Fe3+
+
7H2O
2-
2
7
Cr
O
+
6e-
+14H+
2Cr3+
+
7H2O
2-
2
7
②碱
酸性
含铬废水
(
Cr
O
)
2-
2
7
负极：
正极：
任务：请结合化学用语分析处理酸性含铬废水的化学原理。
①
焦炭-铁屑
Fe
–
2e-
Fe2+
2H+
+
2e-
H2
Cr3+
+
3OH-
Cr(OH)3↓
Fe3+
+
3OH-
Fe(OH)3↓
Cr
O
+
6e-
+14H+
2Cr3+
+
7H2O
2-
2
7
Cr
O
+
6Fe2+
+
14H+
2Cr3+
+
6Fe3+
+
7H2O
2-
2
7
②碱
酸性
含铬废水
(
Cr
O
)
2-
2
7
微电解技术是利用原电池原理处理废水的一种污水处理技术。该技术利用铁屑中的铁和碳形成微小的原电池，废水作为离子导体，新生成的电极反应产物具有很高的反应活性，能与废水中的某些污染物发生氧化还原反应，从而达到去除污染物的目的。
电化学腐蚀原理的应用3：
利用物质变化和能量变化
镁合金血管支架
一个月
五个月
三个月
聚合物涂层
降解产物
镁支架
科技在线
用Fe屑和焦炭去除水体中的硝酸盐（NO
）已成为环境修复研究的热点之一，其中水体中NO
被还原为NH
，请分析：
①作负极的物质是
.
②正极的电极反应式是
.
课后练习
Fe
-3
+
4
-3
用Fe屑和焦炭去除水体中的硝酸盐（NO
）已成为环境修复研究的热点之一，其中水体中NO
被还原为NH
，请分析：
①作负极的物质是
.
②正极的电极反应式是
.
课后练习
Fe
+5
-3
NO
NH
+
4
-3
+
4
-3
-3
课后练习
Fe
+5
-3
NO
+
8e-
NH
+
4
-3
用Fe屑和焦炭去除水体中的硝酸盐（NO
）已成为环境修复研究的热点之一，其中水体中NO
被还原为NH
，请分析：
①作负极的物质是
.
②正极的电极反应式是
.
+
4
-3
-3
课后练习
Fe
NO
+
8e-
+
10H+
NH
+
3H2O
+
4
-3
用Fe屑和焦炭去除水体中的硝酸盐（NO
）已成为环境修复研究的热点之一，其中水体中NO
被还原为NH
，请分析：
①作负极的物质是
.
②正极的电极反应式是
.
+
4
-3
-3
①自主制作保暖贴，研发最佳成分配比。
②设计实验方案对保暖贴使用后的物质回收再利用。
课后实践(共25张PPT)
金属的腐蚀与防护（1）
高一年级
化学
每年，因金属腐蚀的经济损失比所有的自然灾害和各类事故还要多。为了提高公众对金属腐蚀的重视程度，世界腐蚀组织把每年的4月24日，定为“世界腐蚀日”
。
核心问题1：什么是金属的腐蚀？
交流·研讨
铁生锈的现象随处可见。为什么铁在潮湿的环境中比在干燥的环境中更容易生锈？为什么当一块铜板上有铁铆钉时，铁铆钉特别容易锈？
铁
Fe
Cu
水膜
交流·研讨
铁、铜、水膜分别承担什么功能?
负极反应物负极材料
电子导体
正极材料
电子导体
离子导体
正极反应物？
Fe－2e-
Fe2+
负极
Fe－2e-
Fe2+
水膜酸度较高
2H+
+
2e-
H2
Fe
+
2H+
Fe2+
+
H2
析氢腐蚀
负极
正极
总反应
Fe－2e-
Fe2+
O2
+
4e-
+
2H2O
4OH-
吸氧腐蚀
负极
正极
总反应
水膜酸性很弱或呈中性
2Fe
+
O2
+2H2O
2Fe(OH)2
4Fe(OH)2
+
O2
+2H2O
4Fe(OH)3
铁锈
脱水
Fe2O3˙nH2O
Fe－2e-
Fe2+
O2
+
4e-
+
2H2O
4OH-
吸氧腐蚀
负极
正极
总反应
水膜酸性很弱或呈中性
2Fe
+
O2
+2H2O
2Fe(OH)2
4Fe(OH)2
+
O2
+2H2O
4Fe(OH)3
铁锈
脱水
Fe2O3˙nH2O
钢制燃气灶炉头使用一段时间后被腐蚀原因？
氧化性气体在高温条件下使钢材表面生成铁的氧化物
化学腐蚀
金属腐蚀的本质
M
–
ne-
Mn+
化学腐蚀
电化学腐蚀
金属与其表面接触的一些物质直接反应而引起的腐蚀。
形成原电池，金属作负极，失电子，被腐蚀。
普遍
为什么钢铁在潮湿的环境中比在干燥的环境中更容易生锈？
【资料】钢铁主要成分：铁及少量的碳。
想一想
为什么钢铁在潮湿的环境中比在干燥的环境中更容易生锈？
【资料】钢铁主要成分：铁及少量的碳。
想一想
Fe
C
电化学腐蚀
核心问题2：如何防止金属腐蚀？
我国每年因腐蚀而造成的经济损失占国民生产总值的5%左右。金属材料使用量的90%
以上是钢铁，由钢铁造成的损失约
7
000
亿美元。
——《中国腐蚀调查报告》
核心问题2：如何防止金属腐蚀？
你了解哪些金属防护的方法？
涂油漆
涂机油
隔绝氧化剂
破坏离子导体
你了解哪些金属防护的方法？
1.表面加保护层
油漆、机油、搪瓷、陶瓷、沥青、塑料、橡胶
电镀
交流·研讨
不同金属镀层对金属的保护作用一样吗？
如果在铁制品表面镀上锌保护层或锡保护层，请根据铁、锌、锡三种金属的原子失电子能力分析：当镀层局部破坏时，锌镀层或锡镀层还能对铁制品起保护作用吗？
不同金属镀层对金属的保护作用一样吗？
如果在铁制品表面镀上锌保护层或锡保护层，请根据铁、锌、锡三种金属的原子失电子能力分析：当镀层局部破坏时，锌镀层或锡镀层还能对铁制品起保护作用吗？
交流·研讨
不一样
不一样
Zn
>
Fe
>
Sn
交流·研讨
当镀层局部破坏时，锌镀层或锡镀层还能对铁制品起保护作用吗？
不一样
锌镀层
（+）
作正极材料
被保护
锡镀层
（-）
作负极反应物
加速腐蚀
2.牺牲阳极保护法
锌镀层
（+）
作正极材料
被保护
根据电化学腐蚀原理，你还能想到其他防止金属腐蚀的方法吗？请将你想到的防护方法用图表示出来，并说明其原理。
作阴极
被保护
交流·研讨
作阴极
被保护
3.阴极电保护法
4.阳极保护法
作阳极
钝化
被保护金属与外加电源的正极相连，使其成为阳极，并使电压维持在可使金属发生钝化作用的范围内，就能防止其腐蚀。
金属腐蚀
化学腐蚀
电化学腐蚀
金属防护
保护层
改变组成
电化学防护
避免
本质
M－ne－
Mn＋
牺牲阳极保护法
阴极电保护法
破坏离子导体、隔绝氧化剂
阳极保护法
＋
－
下图中铁片腐蚀由快到慢的顺序为②③④①，对此你有何启发？
想一想
A
海水
Fe
Zn
海水
Fe
C
海水
Fe
C
A
海水
Fe
C
①
②
③
④
阴
阳
被保护
被保护
加速腐蚀
加速腐蚀
更快
更慢
