金屬的腐蝕與防護【知識精講精研+備課精準突破】 上學(xué)期高二化學(xué)人教版（2019）選擇性必修1

－+Cl2Cl2Cl—H2Na+H+OH—淡鹽水NaOH溶液精制飽和NaCl溶液H2O（含少量NaOH）陽離子交換膜陽極室陰極室【思考】若將陽離子交換膜換成陰離子交換膜？如圖所示,乙裝置是簡易“84”消毒液發(fā)生器,X為鐵電極,Y為石墨電極。下列判斷中正確的是()A.鈷(Co)的金屬性比銅的強B.工作時,SO42-向Cu電極移動C.電子流動路徑:

Co電極→X→溶液→Y→Cu電極D.轉(zhuǎn)移0.2mole-,

乙中生成0.2molNaClO第三節(jié)

金屬的腐蝕與防護第1課時

金屬的腐蝕

鐵銹主要成分：Fe2O3

?xH2O銅綠主要成分：Cu2(OH)2CO3在日常生活中，我們經(jīng)常見到鋼鐵制品生銹，銅制品長出銅綠，這就是金屬腐蝕的現(xiàn)象。我國每年因為金屬腐蝕所造成的經(jīng)濟損失約占國民生產(chǎn)總值的5%，全世界每年因生銹損失的鋼鐵約占世界鋼鐵年產(chǎn)量的1/4，超過每年各項大災(zāi)（火災(zāi)、風(fēng)災(zāi)及地震等）損失的總和。①機器設(shè)備、儀器、儀表的精度和靈敏度降低，直至報廢。②飛機的某一零部件破損而造成墜毀；③橋梁、建筑物的金屬構(gòu)架強度降低而造成塌陷；④地下金屬管道破裂而發(fā)生泄漏；⑤輪船的船體損壞等。2、什么是金屬腐蝕？1、金屬腐蝕有哪些危害？思考與討論金屬或合金與周圍的氣體或液體發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起損耗的現(xiàn)象。3、金屬腐蝕的實質(zhì)是什么？4、金屬腐蝕的種類是有哪些？0+3Fe

→Fe2O3

?xH2O0+2Cu

→

Cu2(OH)2CO3金屬原子失去電子，被氧化。

M-ne-=Mn+由于與金屬接觸的氣體或液體物質(zhì)不同，發(fā)生腐蝕的情況也不同，一般可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。

如鐵與氯氣直接反應(yīng)而腐蝕，輸油、輸氣的鋼管被原油、天然氣的含硫化合物腐蝕等。1、化學(xué)腐蝕：金屬與其表面接觸的一些物質(zhì)（如O2、Cl2、SO2）直接反應(yīng)而引起的腐蝕。家用燃氣灶的中心部位很容易生銹食品罐頭放在南極80多年卻很少生銹溫度對化學(xué)腐蝕的影響較為明顯。一、金屬腐蝕特點無電流產(chǎn)生、如鋼材高溫下易被氧化，表面生成FeO、Fe2O3、Fe3O42、電化學(xué)腐蝕：當(dāng)不純的金屬與電解質(zhì)溶液接觸時會發(fā)生原電池反應(yīng)，比較活潑的金屬發(fā)生氧化還原反應(yīng)而被腐蝕。【思考】鋼鐵在潮濕的空氣里很快被腐蝕，這是為什么？在潮濕的空氣中，鋼鐵表面吸附了一薄層水膜。水膜中溶有O2、CO2、SO2等氣體，這樣在鋼鐵表面形成了一層電解質(zhì)溶液的薄膜，它跟鋼鐵中的鐵和少量的單質(zhì)碳構(gòu)成無數(shù)微小的原電池。①鋼鐵的成分：

鐵碳合金②鋼鐵所處的環(huán)境：潮濕的空氣電化學(xué)腐蝕條件不同析氫腐蝕吸氧腐蝕酸性環(huán)境弱酸性或中性1）析氫腐蝕在酸性環(huán)境中，在腐蝕過程中不斷有H2放出（pH≤4.3）Fe-2e-===Fe2+2H++

2e-

===H2↑Fe+2H+===Fe2++

H2↑總反應(yīng)：負極（Fe）：正極（C）： 如酸雨嚴重的地方。2）吸氧腐蝕鋼鐵表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性或堿性，但溶有一定量的氧氣，此時就會發(fā)生吸氧腐蝕Fe2O3·xH2O4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3Fe-2e-=Fe2+O2+

2H2O+4e-=4OH-2Fe+O2+

2H2O=2Fe(OH)2負極（Fe）：正極（C）： 總反應(yīng)：實驗4－3現(xiàn)象：(1)導(dǎo)管中水面_______,形成一段________。在中性條件下，鐵釘發(fā)生吸氧腐蝕，消耗具支試管中的氧氣，使具支試管內(nèi)氣壓減小，水被壓入導(dǎo)管形成水柱。上升水柱(2)加入CuSO4溶液的試管生成H2的速率______。加快

被Zn置換出來的Cu與Zn、稀鹽酸構(gòu)成很多微小的原電池，發(fā)生原電池反應(yīng)，使生成H2的速率加快。水膜酸性較強c(H+)較大水膜酸性較弱或呈中性c(H+)較小氧化性H+＞O2析氫腐蝕2H++2e－

=H2↑氧化性H+＜O2吸氧腐蝕O2+4e－+2H2O=4OH－析氫腐蝕和吸氧腐蝕的比較濃度性質(zhì)反應(yīng)影響決定【總結(jié)】化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕兩者往往同時發(fā)生，__________腐蝕更普遍；電化學(xué)而析氫腐蝕和吸氧腐蝕中，__________腐蝕更普遍。吸氧第三節(jié)

金屬的腐蝕與防護第2課時

金屬的防護

思考角度切斷原電池反應(yīng)給予電子改變金屬材料組成在金屬表面覆蓋保護層金屬防護的本質(zhì)：阻止M-ne-=Mn+

的發(fā)生思考與討論根據(jù)金屬腐蝕的實質(zhì)M-ne-=Mn+，你能提出金屬的防護方法嗎？1、改變金屬材料的組成如：含__________等合金元素的不銹鋼具有很好的抗腐蝕性能。在金屬中添加其他金屬或非金屬可以制成性能優(yōu)異的合金。鈦合金抗腐蝕性，生物相容性不銹鋼二、金屬的防護鉻、鎳2、在金屬表面覆蓋保護層在金屬表面覆蓋致密的保護層，將金屬制品與周圍物質(zhì)隔開。表面噴涂油漆/油脂，覆蓋搪瓷、塑料等；電鍍：表面鍍上一層鋅、錫、鉻、鎳等化學(xué)方法：生成致密的四氧化三鐵薄膜.陽極氧化：使鋁制品形成致密的氧化膜非金屬保護層金屬保護層發(fā)藍處理鈍化處理二、金屬的防護"烤藍"方法很多，常用堿性或酸性藥液使金屬表面產(chǎn)生藍黑色保護層。我國舊時做銀飾常用烤藍這種方法，將銀放入堿或酸液，進行加熱，視藥液種類濃度，溫度一般達到90--110度，銀開始發(fā)黃，然后發(fā)藍紅色，接著是藍黑色、最后變成黑色，需要哪種顏色，就適時取出，然后清洗，這樣不管得到的是藍黑色或黑色才都可以叫做"烤藍"。白鐵皮：鋅比鐵活潑，破損時與水膜構(gòu)成原電池時，馬口鐵：鐵比錫活潑，破損時與水膜構(gòu)成原電池時，鋅作______極失電子被氧化而腐蝕，鐵作______極被保護。負正鐵作______極失電子被氧化而易腐蝕。負(1)犧牲陽極法——

原理

原電池找替罪“陽”犧牲鋅塊來保護鋼閘門，鋅塊必須定期更換

極：比被保護金屬活潑的金屬；

極：被保護的金屬設(shè)備。負正鋼閘門(陰極)海水鋅板(犧牲陽極)e-e-Zn3、電化學(xué)保護法經(jīng)過酸化的3％NaCl溶液ZnAFe【實驗4-4】（1）以Fe作保護電極，Zn作輔助電極，以經(jīng)過酸化的3%NaCl溶液作電解質(zhì)溶液，按圖所示連接好裝置。觀察電流表指針的變化，以及燒杯中兩個電極附近發(fā)生的現(xiàn)象。過一段時間，用膠頭滴管從Fe電極區(qū)域取少量溶液于試管中，再向試管中滴入2滴K3[Fe(CN)6]（鐵氰化鉀）溶液，觀察試管中溶液顏色變化？酸化的3％NaCl溶液pH大約為5Fe2+檢驗：Fe2+與K3[Fe(CN)6]

(黃色)反應(yīng)生成KFe[Fe(CN)6]沉淀(帶有特征藍色)。（1）犧牲陽極法實驗裝置現(xiàn)象有關(guān)反應(yīng)電流表陽極(負極)陰極(正極)指針偏轉(zhuǎn)逐漸溶解鐵電極上無氣泡；加入鐵氰化鉀溶液，無變化Zn-2e-=Zn2+O2+4e-+4H+=H2O——Fe、Zn和經(jīng)過酸化的NaCl溶液構(gòu)成原電池；該裝置中鐵未被腐蝕結(jié)論：Fe2+檢驗：Fe2+與K3[Fe(CN)6]

(黃色)反應(yīng)生成KFe[Fe(CN)6]沉淀(帶有特征藍色)。3、電化學(xué)保護法【實驗4-4】（2）將1g瓊脂加入250mL燒杯中，再加入50mL飽和食鹽水和150mL水。攪拌、加熱煮沸，使瓊脂溶解。稍冷后，趁熱把瓊脂溶液分別倒入兩個培養(yǎng)皿中，各滴入5～6滴酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液，混合均勻。取兩個2～3cm的鐵釘，用砂紙擦光。如圖(a)所示，將裹有鋅皮的鐵釘放入上述的一個培養(yǎng)皿中；如圖(b)所示，將纏有銅絲的鐵釘放入另一個培養(yǎng)皿中。觀察并解釋實驗現(xiàn)象。ab實驗現(xiàn)象：裹有鋅片的鐵釘，鋅片逐漸溶解，鐵釘附近溶液變紅色；實驗現(xiàn)象：裹有銅絲的鐵釘，鐵釘逐漸溶解，鐵釘附近溶液有藍色沉淀生成；實驗結(jié)論：鋅作負極：Zn-2e-=Zn2+鐵作正極：O2+2H2O+4e-=4OH-鐵作正極，不反應(yīng)，被保護實驗結(jié)論：鐵作負極：Fe-2e-=Fe2+銅作正極：O2+2H2O+4e-=4OH-鐵作負極，發(fā)生氧化反應(yīng)，被腐蝕實驗4-4ab想一想：為什么鋼制管道的內(nèi)部要鑲嵌鎂塊？＋－NaCl溶液MgAFee-試一試：如何防止鐵鍋生銹？1.使用完畢后保持干燥或涂一層植物油2.使用完畢后懸掛或倒扣3.可以使用不銹鋼鍋思考角度切斷原電池反應(yīng)給予電子改變金屬材料組成在金屬表面覆蓋保護層金屬防護的本質(zhì)：阻止M-ne-=Mn+

的發(fā)生思考與討論鋼閘門(陰極)海水輔助陽極(不溶性)e-NaCl溶液陰極Fe+-A陽極C電解池

極：被保護的金屬設(shè)備；

極：惰性金屬或石墨。陰陽

-+e?（2）外加電流法——

原理

e?3、電化學(xué)保護法調(diào)整外加電壓，強制電子流向被保護的鋼鐵設(shè)備，使鋼鐵表面腐蝕電流降至零或接近零。鋼閘門(陰極)海水輔助陽極(不溶性)思考與討論犧牲陽極法和外加電流法都要采用輔助陽極，將被保護的金屬作為陰極。在這兩種方法中，輔助陽極發(fā)生的電極反應(yīng)類型是否相同？對于用作輔助陽極的金屬化學(xué)性質(zhì)各有什么要求？-+e?e?鋼閘門(陰極)海水鋅板(犧牲陽極)e-e-犧牲陽極法外加電流法原理

保護方法

保護電流

注意事項

電化學(xué)保護法的對比原電池電解池使被保護的金屬與比它活潑的金屬接觸