化学精品教案：4.4《金属的电化学腐蚀及防护》（新人教版选修4）
文档属性
| 名称 | 化学精品教案：4.4《金属的电化学腐蚀及防护》（新人教版选修4） |  | |
| 格式 | rar | ||
| 文件大小 | 3.9MB | ||
| 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 | 2012-02-02 14:20:36 | ||
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文档简介
(共30张PPT)
第4节：金属的电化学腐蚀与防护
新疆实验中学 马金辉
《选修4 第四章 电化学基础》
石器时代
材料与人类文明
铜器时代
铁器时代
今天的材料趋向于向功能型、复合型方向发展！
生活中的金属
一、金属腐蚀的危害
钢架桥
青铜文物
轮船
链条
一、金属腐蚀的危害
汽车刹车盘
配电箱
汽车油箱
输水管道
锅炉表面
液化气管道
看看这些，有何感想？【视频】
中国航天工业总公司第三十一研究所近日公布了一组数据：
1、全球每一分钟就有1吨钢腐蚀成铁锈。
2、全球每年钢铁腐蚀的经济损失约10000亿美元，占
各国国民生产总值GDP的2%～4%。
3、在美国，每年因钢铁腐蚀造成的损失就占国内生产
总值的3%，大约三分之一的化学设备因局部腐蚀而
停工。
4、在我国，钢铁腐蚀经济损失高达2800亿人民币，约
占国民生产总值的4%，每年约有30%的钢铁因腐蚀
而报废。
二、金属腐蚀的本质
【问题讨论1】我们通常使用的金属是纯金属 么？成分如何？
【问题讨论2】你了解铁锈、铜锈的主要成分么？
【问题探究3】用氧化还原的观点看，金属腐蚀的本质是什么？
铁锈成分：Fe2O3·xH2O
铜绿成分：Cu2(OH)2CO3
纯金属、合金。
如：钢铁（Fe、C等）；铜合金：(Cu、Zn、Sn等）
二、金属腐蚀的本质
【实验探究1】金属腐蚀的条件是什么？
二、金属腐蚀的本质
2、金属腐蚀的条件：
1、金属腐蚀的本质：
M - ne- = Mn+ （失电子，被氧化）
金属或合金与接触的气体或液体物质发生氧化还原反应而腐蚀损耗的现象。
三、金属腐蚀的分类
1、化学腐蚀：
【问题讨论1】Fe在Cl2条件下反应？铁是否被腐蚀？
Mg在O2中燃烧，Mg是否被腐蚀？
石油管道内壁被原油中的
含硫化合物严重腐蚀
在南极存放80多年的
食品罐头，很少生锈
家用燃气灶的
中心部位很容易生锈
【问题讨论2】以上事实，说明化学腐蚀受什么因素影响较大？
【金属+气体或非电解质】
三、金属腐蚀的分类
2、电化学腐蚀：
【不纯金属+电解质溶液】
【思考】为什么钢铁在干燥的空气中不易生锈，在潮湿空气中却易生锈？
电化学腐蚀
（1）析氢腐蚀
正极：
负极：
电池反应：
条件：水膜呈强酸性（溶有：CO2、SO2、H2S）
Fe - 2e- = Fe2+
2H++2e- =H2↑
Fe +2H+ =Fe2++H2↑
电化学腐蚀
（2）吸氧腐蚀
电化学腐蚀
【问题探究1】右侧改进实验的优点有哪些？
（Fe粉+C粉）替代铁钉； 锥形瓶替代具支试管
（2）吸氧腐蚀
电化学腐蚀
（2）吸氧腐蚀
负极：
正极：
电池反应：
进一步：
条件：水膜呈中性或弱酸性或碱性
2Fe - 4e- =2 Fe2+
O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-
2Fe+ O2+2H2O =2Fe(OH)2
4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O =4 Fe(OH)3
Fe(OH)3 Fe2O3·xH2O
钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较
Fe2O3 · xH2O
（铁锈）
通常两种腐蚀同时存在，但吸氧腐蚀更普遍。
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条件
水膜呈较强酸性
水膜呈中性或弱酸性
电极反应
负极Fe(- )
Fe-2e-=Fe2+
Fe-2e-=Fe2+
正极C(+)
2H++2e-=H2↑
O2+2H2O+4e-=4OH-
总反应:
Fe+2H+ =Fe2+ + H2 ↑
2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2
4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
联系
金属的化学腐蚀与电化腐蚀的比较
类型 化学腐蚀 电化学腐蚀
发生的条件
电流
本质
相互
关系
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
电化学腐蚀比化学腐蚀要普遍得多，腐蚀速度也快很多
四、金属的防护
【问题讨论】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 ？
1、隔离法：
①喷涂漆；
②涂油脂；
③表面钝化；
④电镀(铬等耐腐蚀性较强的金属镀层)
2、加入其他金属改变其组成
不锈钢等
四、金属的防护
健身器材刷油漆
电线外面包塑料
餐具做成不锈钢
转动部位涂油脂
四、金属的防护
烤蓝
涂机油
烤漆
涂凡士林
镀锌
镀铬
四、金属的防护
3、电化学防护
（1）牺牲阳极（负极）的阴极（正极）保护法
四、金属的防护
船舶、输水管道装上（连上）Zn块或Mg合金
3、电化学防护
（2）外加电流的阴极保护法
四、金属的防护
规律小结
1、在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢：
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
2、防腐措施由好到坏的顺序如下：
习题反馈
1.下列现象与电化学腐蚀无关的是（ ）
A．黄铜（Cu、Zn合金）制作的铜锣不易产生铜绿
B．生铁（含C较多）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
（1）相对于在内河行驶的轮船来说，海轮更容易被
腐蚀。
（2）用于连接铜板的铁螺丝容易生锈。
（3）当化工厂派出的废气为酸性气体时,工厂附近的
铁制品容易生锈。
习题反馈
2.解释下列事实。
习题反馈
3.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
4.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)
习题反馈
习题反馈
5、2000年5月，保利集团在香港拍卖会上花费3000多万港币购回在火烧圆明园时流失的国宝：铜铸的牛首、猴首和虎首，普通铜器时间稍久容易出现铜绿，其主要成分是[Cu2(OH)2CO3]这三件1760年铜铸的国宝在240年后看上去仍然熠熠生辉不生锈，下列对其原因的分析，最可能的是
A、它们的表面都电镀上了一层耐腐蚀的黄金；
B、环境污染日趋严重，它们表面的铜绿被酸雨溶解洗去；
C、铜的金属活动性比氢小，因此不宜被氧化；
D、它们是含一定比例金、银、锡、锌的合金；
（ D ）
谢谢！
第4节：金属的电化学腐蚀与防护
新疆实验中学 马金辉
《选修4 第四章 电化学基础》
石器时代
材料与人类文明
铜器时代
铁器时代
今天的材料趋向于向功能型、复合型方向发展！
生活中的金属
一、金属腐蚀的危害
钢架桥
青铜文物
轮船
链条
一、金属腐蚀的危害
汽车刹车盘
配电箱
汽车油箱
输水管道
锅炉表面
液化气管道
看看这些，有何感想？【视频】
中国航天工业总公司第三十一研究所近日公布了一组数据：
1、全球每一分钟就有1吨钢腐蚀成铁锈。
2、全球每年钢铁腐蚀的经济损失约10000亿美元，占
各国国民生产总值GDP的2%～4%。
3、在美国，每年因钢铁腐蚀造成的损失就占国内生产
总值的3%，大约三分之一的化学设备因局部腐蚀而
停工。
4、在我国，钢铁腐蚀经济损失高达2800亿人民币，约
占国民生产总值的4%，每年约有30%的钢铁因腐蚀
而报废。
二、金属腐蚀的本质
【问题讨论1】我们通常使用的金属是纯金属 么？成分如何？
【问题讨论2】你了解铁锈、铜锈的主要成分么？
【问题探究3】用氧化还原的观点看，金属腐蚀的本质是什么？
铁锈成分：Fe2O3·xH2O
铜绿成分：Cu2(OH)2CO3
纯金属、合金。
如：钢铁（Fe、C等）；铜合金：(Cu、Zn、Sn等）
二、金属腐蚀的本质
【实验探究1】金属腐蚀的条件是什么？
二、金属腐蚀的本质
2、金属腐蚀的条件：
1、金属腐蚀的本质：
M - ne- = Mn+ （失电子，被氧化）
金属或合金与接触的气体或液体物质发生氧化还原反应而腐蚀损耗的现象。
三、金属腐蚀的分类
1、化学腐蚀：
【问题讨论1】Fe在Cl2条件下反应？铁是否被腐蚀？
Mg在O2中燃烧，Mg是否被腐蚀？
石油管道内壁被原油中的
含硫化合物严重腐蚀
在南极存放80多年的
食品罐头，很少生锈
家用燃气灶的
中心部位很容易生锈
【问题讨论2】以上事实，说明化学腐蚀受什么因素影响较大？
【金属+气体或非电解质】
三、金属腐蚀的分类
2、电化学腐蚀：
【不纯金属+电解质溶液】
【思考】为什么钢铁在干燥的空气中不易生锈，在潮湿空气中却易生锈？
电化学腐蚀
（1）析氢腐蚀
正极：
负极：
电池反应：
条件：水膜呈强酸性（溶有：CO2、SO2、H2S）
Fe - 2e- = Fe2+
2H++2e- =H2↑
Fe +2H+ =Fe2++H2↑
电化学腐蚀
（2）吸氧腐蚀
电化学腐蚀
【问题探究1】右侧改进实验的优点有哪些？
（Fe粉+C粉）替代铁钉； 锥形瓶替代具支试管
（2）吸氧腐蚀
电化学腐蚀
（2）吸氧腐蚀
负极：
正极：
电池反应：
进一步：
条件：水膜呈中性或弱酸性或碱性
2Fe - 4e- =2 Fe2+
O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-
2Fe+ O2+2H2O =2Fe(OH)2
4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O =4 Fe(OH)3
Fe(OH)3 Fe2O3·xH2O
钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较
Fe2O3 · xH2O
（铁锈）
通常两种腐蚀同时存在，但吸氧腐蚀更普遍。
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条件
水膜呈较强酸性
水膜呈中性或弱酸性
电极反应
负极Fe(- )
Fe-2e-=Fe2+
Fe-2e-=Fe2+
正极C(+)
2H++2e-=H2↑
O2+2H2O+4e-=4OH-
总反应:
Fe+2H+ =Fe2+ + H2 ↑
2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2
4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
联系
金属的化学腐蚀与电化腐蚀的比较
类型 化学腐蚀 电化学腐蚀
发生的条件
电流
本质
相互
关系
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
电化学腐蚀比化学腐蚀要普遍得多，腐蚀速度也快很多
四、金属的防护
【问题讨论】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 ？
1、隔离法：
①喷涂漆；
②涂油脂；
③表面钝化；
④电镀(铬等耐腐蚀性较强的金属镀层)
2、加入其他金属改变其组成
不锈钢等
四、金属的防护
健身器材刷油漆
电线外面包塑料
餐具做成不锈钢
转动部位涂油脂
四、金属的防护
烤蓝
涂机油
烤漆
涂凡士林
镀锌
镀铬
四、金属的防护
3、电化学防护
（1）牺牲阳极（负极）的阴极（正极）保护法
四、金属的防护
船舶、输水管道装上（连上）Zn块或Mg合金
3、电化学防护
（2）外加电流的阴极保护法
四、金属的防护
规律小结
1、在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢：
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
2、防腐措施由好到坏的顺序如下：
习题反馈
1.下列现象与电化学腐蚀无关的是（ ）
A．黄铜（Cu、Zn合金）制作的铜锣不易产生铜绿
B．生铁（含C较多）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
（1）相对于在内河行驶的轮船来说，海轮更容易被
腐蚀。
（2）用于连接铜板的铁螺丝容易生锈。
（3）当化工厂派出的废气为酸性气体时,工厂附近的
铁制品容易生锈。
习题反馈
2.解释下列事实。
习题反馈
3.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
4.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)
习题反馈
习题反馈
5、2000年5月，保利集团在香港拍卖会上花费3000多万港币购回在火烧圆明园时流失的国宝：铜铸的牛首、猴首和虎首，普通铜器时间稍久容易出现铜绿，其主要成分是[Cu2(OH)2CO3]这三件1760年铜铸的国宝在240年后看上去仍然熠熠生辉不生锈，下列对其原因的分析，最可能的是
A、它们的表面都电镀上了一层耐腐蚀的黄金；
B、环境污染日趋严重，它们表面的铜绿被酸雨溶解洗去；
C、铜的金属活动性比氢小，因此不宜被氧化；
D、它们是含一定比例金、银、锡、锌的合金；
（ D ）
谢谢！