【課件】金屬的腐蝕與防護++課件高二上學(xué)期化學(xué)人教版（2019）選擇性必修1

第三節(jié)

金屬的腐蝕與防護1．通過實驗科學(xué)探究金屬腐蝕的本質(zhì)及其原因，認識金屬腐蝕的主要類型，能正確書寫析氫腐蝕和吸氧腐蝕的電極反應(yīng)式。2．認識金屬腐蝕產(chǎn)生的危害和影響，樹立防止金屬腐蝕的意識，熟知金屬腐蝕常用的防護方法。學(xué)習(xí)目標(biāo)1min自學(xué)指導(dǎo)

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練一練3min××××Fe2O3·nH2OCu(OH)2CO3Fe2+

鐵上鍍鋅，鋅表面形成致密氧化膜，保護層破損后，在電解質(zhì)環(huán)境下形成原電池，鐵作正極被保護鋼鐵外殼作負極加速腐蝕電化學(xué)弱酸性或中吸氧2Fe－4e－=2Fe2＋O2＋4e－＋2H2O=4OH－較強的酸析氫Fe－2e－=Fe2＋2H＋＋2e－=H2↑C鑄鐵管作陽極，加速腐蝕A、B都是鐵作負極，加速鋼鐵腐蝕鐵作正極，被保護。教師點撥25min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輪船的船體損壞等；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。2、金屬腐蝕1、金屬腐蝕的危害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。一、金屬的腐蝕3、金屬腐蝕的實質(zhì)4、金屬腐蝕的類型0+3Fe

→Fe2O3

?xH2O0+2Cu

→

Cu2(OH)2CO3金屬原子失去電子，被氧化。

M-ne-

=Mn+化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕金屬腐蝕與金屬接觸的氣體或液體不同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。例如，鐵與氯氣直接反應(yīng)而腐蝕，輸油、輸氣的鋼管被原油、天然氣中的含硫化合物腐蝕等。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。②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。4、金屬腐蝕的類型本質(zhì)：氧化還原反應(yīng)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：潮濕的空氣思考與討論

【實驗4-3】

(1)將經(jīng)過酸洗除銹的鐵釘用飽和食鹽水浸泡一下，放入圖4-21所示的具支試管中。幾分鐘后，觀察導(dǎo)管中水柱的變化，解釋引起這種變化的原因。設(shè)計方案檢驗中性條件下鐵的腐蝕正極和負極反應(yīng)的產(chǎn)物，并書寫電極反應(yīng)。導(dǎo)管液面上升消耗氣體A鐵棒石墨棒Na+Cl-NaCl溶液①取鐵電極附近的溶液于試管中，加入K3[Fe(CN)6]溶液，產(chǎn)生特征藍色沉淀，證明負極有Fe2+生成。②取石墨電極附近的溶液于試管中，加入酚酞溶液后變紅。負極(Fe):Fe?2e?=Fe2+正極(C):O2+4e?+2H2O=4OH?資料：Fe2+可以與K3[Fe(CN)6]溶液產(chǎn)生特征藍色沉淀。O2+4e?+2H2O=4OH?2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3Fe2O3·xH2O(鐵銹)2Fe?4e?=2Fe2+二、鋼鐵的腐蝕1、吸氧腐蝕水膜酸性很弱或呈中性在鋼鐵表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性，但溶有一定量的氧氣，此時會發(fā)生吸氧腐蝕。負極(Fe)：正極(

C

)：總反應(yīng)：后續(xù)反應(yīng)：應(yīng)用：保暖貼的原理若把食鹽水換成稀鹽酸作電解質(zhì)溶液，現(xiàn)象是否相同？

【實驗4-3】

(1)取兩支試管，分別放入兩顆鋅粒和等體積、等濃度的稀鹽酸，觀察現(xiàn)象。然后，向其中一支試管中滴加1～2滴硫酸銅溶液，再觀察現(xiàn)象。解釋產(chǎn)生不同現(xiàn)象的原因。現(xiàn)象：兩只試管均冒出氣泡，且①試管中產(chǎn)生氣泡的速率更快。原因：Zn置換出Cu，Zn、Cu、稀鹽酸構(gòu)成原電池，形成

電化學(xué)腐蝕，能加快反應(yīng)速率，Zn作負極，Cu作正極，

電解質(zhì)溶液稀鹽酸呈酸性，發(fā)生析氫腐蝕二、鋼鐵的腐蝕2、析氫腐蝕在酸性環(huán)境中，由于鋼鐵在腐蝕過程中不斷有H2放出，所以叫做析氫腐蝕。負極(Fe)：正極(H+)：Fe-2e-=Fe2+2H++2e-=H2↑Fe+2H+＝Fe2++H2↑

總反應(yīng)：水膜酸性較強K3[Fe(CN)6]鐵氰化鉀溶液檢驗Fe2＋：K＋+Fe2＋+[Fe(CN)6]3－=KFe[Fe(CN)6]

↓+3赤血鹽(溶液黃色)K4[Fe(CN)6]亞鐵氰化鉀溶液檢驗Fe3＋：K＋+Fe3＋+[Fe(CN)6]4－=KFe[Fe(CN)6]

↓+2黃血鹽滕氏藍普魯士藍思考與討論生活中的鋼鐵發(fā)生的是化學(xué)腐蝕還是電化學(xué)腐蝕？如何證明？食鹽水浸泡過的鐵釘導(dǎo)管中水柱液面上升，鐵釘表面有鐵銹生成裝置中Fe、C以及飽和食鹽水構(gòu)成了原電池，F(xiàn)e作負極，C作正極，飽和食鹽水作電解質(zhì)溶液，由于NaCl溶液呈中性，發(fā)生吸氧腐蝕。食鹽水浸泡過的純鐵銅板上的鐵鉚釘生銹電化學(xué)腐蝕＋＋－無明顯現(xiàn)象化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的比較類型化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕條件金屬與接觸到的干燥氣體（如O2、Cl2、SO2等）或非電解質(zhì)液體（如石油）等直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)不純金屬或合金跟______________

接觸，發(fā)生原電池反應(yīng)現(xiàn)象

電流產(chǎn)生有

電流產(chǎn)生本質(zhì)金屬原子

電子而被

。速率聯(lián)系兩者往往同時發(fā)生，

腐蝕更普遍電解質(zhì)溶液無微弱失去氧化電化學(xué)慢快1、本質(zhì)：M-ne-=Mn+

發(fā)生氧化反應(yīng)金屬的腐蝕化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕吸氧腐蝕(水膜呈中性或酸性較弱）析氫腐蝕(水膜呈酸性)金屬的腐蝕2、類型根據(jù)金屬腐蝕的實質(zhì)M-ne-=Mn+，你能提出金屬的防護方法嗎？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(電化學(xué)保護法)一、改變金屬材料組成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。例如，把鉻、鎳等加入普通鋼中制成不銹鋼產(chǎn)品。不銹鋼盆鈦合金髖關(guān)節(jié)不銹鋼菜刀改變金屬的組成結(jié)構(gòu)，使其具有較強的抗腐蝕性能。二、在金屬表面覆蓋保護層涂油漆搪瓷包裹塑料涂油脂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。(1)在鋼鐵表面涂油脂、油漆或覆蓋搪瓷、塑料等物質(zhì)。搪瓷是將無機玻璃質(zhì)材料通過熔融凝于基體金屬上并與金屬牢固結(jié)合在一起的一種復(fù)合材料?？舅{處理二、在金屬表面覆蓋保護層(3)工業(yè)上常利用一些溶液的氧化作用，在機器零件、精密儀器、槍炮等鋼鐵制件的表面上形成一層致密的黑色的四氧化三鐵薄膜?？舅{是鋼鐵零件表面處理的一種防腐蝕的工藝。其原理就是在鋼鐵表面生成一定厚度和強度的致密的氧化層，成分主要是Fe3O4。(4)利用陽極氧化處理鋁制品的表面，使之形成致密氧化膜而鈍化。(5)采用離子注入，表面滲鍍等方式在金屬表面形成穩(wěn)定的鈍化膜。鍍鉻(2)用電鍍的方法，在鋼鐵制品表面鍍上一層不易被腐蝕的金屬，如鋅、錫、鉻、鎳等。烤藍涂機油噴漆鍍鋅鍍鉻給金屬穿“防彈衣”車座彈簧車架和擋泥板鏈條和齒輪車把、鋼圈和車輻條白鐵皮馬口鐵思考與討論常用的白鐵皮是在薄鋼板表面鍍上一層鋅，罐裝食品用的馬口鐵是在薄鋼板表面鍍上一層錫。若上述兩種鋼鐵制品的表面出現(xiàn)劃痕破損時，請分析并說明白鐵皮、馬口鐵的腐蝕情況。＋－ZnAFe＋－SnAFee-e-我們知道，金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕時，總是作為原電池負極（陽極）的金屬被腐蝕，作為正極（陰極）的金屬不被腐蝕。經(jīng)酸化的3％NaCl溶液減緩腐蝕加速腐蝕白鐵皮（鍍鋅鐵）結(jié)論：犧牲鋅保護鐵馬口鐵（鍍錫鐵）結(jié)論：犧牲鐵保護錫

金屬在發(fā)生電化學(xué)腐蝕時，總是作為原電池負極(陽極)的金屬被腐蝕，作為正極(陰極)的金屬不被腐蝕，如果能使被保護的金屬成為正極(陰極)，則該金屬就不易被腐蝕。(1)犧牲陽極法陰極保護法(2)外加電流法三、電化學(xué)保護法經(jīng)過酸化的3％NaCl溶液ZnAFe(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？實驗4-4實驗裝置電流表陽極（負極）陰極（正極）現(xiàn)象有關(guān)反應(yīng)偏轉(zhuǎn)鋅片逐漸溶解鐵電極上有氣泡冒出Zn-2e-=Zn2＋2H＋＋2e=H2↑試管中滴入2滴K3[Fe(CN)6]溶液，無明顯變化，即溶液中無Fe2+結(jié)論：Fe電極被保護，不發(fā)生反應(yīng)。Fe、Zn和經(jīng)過酸化的NaCl溶液構(gòu)成原電池；Zn作負極被腐蝕，F(xiàn)e作正極被保護。實驗4-4犧牲鎂塊來防止地下鋼鐵管道的腐蝕，鎂塊必須定期更換1、犧牲陽極法——

原理

三、電化學(xué)保護法原電池找替罪“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-船身嵌入鋅塊(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。實驗4-4ab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三、電化學(xué)保護法電解池

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?利用電解原理把被保護的金屬作為電解池的陰極，惰性電極作為輔助陽極。通電后，電子被強制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，從而被保護。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-氧化反應(yīng)

氧化反應(yīng)活動性強

惰性電極

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，被保護的金屬做正極。

使被保護的金屬與電源負極接觸，被保護的金屬做陰極。較小

較大負極（陽極）材料需要定期更換輔助陽極需要定期檢查4．其他方法(1)根據(jù)不同的設(shè)計條件選用不同的金屬或非金屬材料；(2)控制和改善環(huán)境介質(zhì)因素(如選用緩蝕劑)等。(3)金屬防護包括生產(chǎn)設(shè)計、選材、防腐措施、施工、監(jiān)測、管理和維護等環(huán)節(jié)，需要進行綜合評價和決策。練習(xí)、下面各容器中盛有海水，鐵在其中被腐蝕時由快到慢的順序是

.⑤④>②>①>③>⑤電解池的陰極＜原電池的正極＜化學(xué)腐蝕＜原電池負極腐蝕＜電解池陽極腐蝕小結(jié)：金屬被保護的比較規(guī)律總納歸結(jié)一、金屬的腐蝕1.本質(zhì)：M-ne-=Mn+

發(fā)生氧化反應(yīng)2.類型金屬的腐蝕化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕吸氧腐蝕(水膜呈中性或酸性較弱）析氫腐蝕(水膜呈酸性)二、金屬的防護1.本質(zhì)：阻止M-ne-=Mn+

的發(fā)生金屬的防護改變金屬材料的組成在金屬表面覆蓋保護層電化學(xué)保護法犧牲陽極法(利用原電池原理)外加電流法(利用電解池原理)探究金屬的腐蝕與防護發(fā)生偏轉(zhuǎn)有氣泡產(chǎn)生不顯特征藍色2H＋＋2e－=H2↑Zn－2e－=Zn2＋