【高中化學(xué)】金屬的腐蝕和防護(hù) 2023-2024學(xué)年高二上學(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(hù)第四章

化學(xué)反應(yīng)與電能1．通過討論鋼鐵腐蝕的現(xiàn)象，認(rèn)識金屬腐蝕的本質(zhì)，能用電化學(xué)腐蝕的原理解釋金屬腐蝕的現(xiàn)象。2．通過討論日常生活中金屬腐蝕的危害，能選擇并設(shè)計防腐措施。課標(biāo)要求：知識體系：金屬腐蝕現(xiàn)象在生產(chǎn)生活中普遍存在。金屬腐蝕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.類型化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕燃?xì)庠畹闹行牟课灰咨P化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕海邊的鐵制品比較容易生銹（不純的金屬跟電解質(zhì)溶液接觸時，會發(fā)生原電池反應(yīng)，比較活潑的金屬失電子而被氧化的腐蝕叫做電化學(xué)腐蝕。）(金屬與化學(xué)物質(zhì)直接接觸發(fā)生反應(yīng)而腐蝕)1.定義2.實質(zhì)（記到標(biāo)題旁邊）金屬原子失去電子變成陽離子的過程（更普遍，速率更快?。㎝-ne-→Mn+P1112Fe+3Cl2==2FeCl3溫度：溫度越高，腐蝕速率越快。金屬腐蝕類型化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕定義純金屬與接觸到的物質(zhì)直接反應(yīng)不純的金屬在潮濕的空氣或電解質(zhì)溶液中形成原電池，發(fā)生氧化還原反應(yīng)現(xiàn)象金屬被腐蝕較活潑金屬被腐蝕區(qū)別無電流產(chǎn)生有微弱電流產(chǎn)生實質(zhì)與聯(lián)系①實質(zhì)：都是金屬原子失去電子被氧化而損耗；②化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕往往同時發(fā)生，但電化學(xué)腐蝕更普遍判斷方法：①看金屬：純金屬發(fā)生化學(xué)腐蝕②看接觸物：非電解質(zhì)發(fā)生化學(xué)腐蝕，電解質(zhì)溶液發(fā)生電化學(xué)腐蝕M–ne-→Mn+記到P111下面一、電化學(xué)腐蝕的原理鋼鐵潮濕空氣水膜CO2、SO2、H2S電解質(zhì)溶液鐵C

原電池電化學(xué)腐蝕：由于形成原電池而使金屬發(fā)生的腐蝕Fe+2H+=Fe2++H2↑總反應(yīng)：2H++2e-=H2↑正極：負(fù)極：Fe-2e-=Fe2+C正極材料Fe負(fù)極材料負(fù)極反應(yīng)物酸性較強(qiáng)水膜或電解質(zhì)溶液

H+鋼鐵析氫腐蝕酸性環(huán)境酸性很弱或中性的電解質(zhì)溶液

負(fù)極材料負(fù)極反應(yīng)物正極材料正極反應(yīng)物2Fe-4e-=2Fe2+負(fù)極：O2+2H2O+4e-=4OH-正極：2Fe+

O2+2H2O

=2Fe(OH)2總反應(yīng)：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3·nH2O+(3-n)H2O鋼鐵吸氧腐蝕進(jìn)一步反應(yīng)：（記下來）現(xiàn)象？白色變?yōu)榛揖G色，后迅速變?yōu)榧t褐色鐵銹的主要成分酸性很弱或中性環(huán)境條件析氫腐蝕水膜呈酸性(PH＜4)，且酸性較強(qiáng)吸氧腐蝕水膜呈中性或酸性很弱電極反應(yīng)負(fù)極（Fe）正極(Cu或C)Fe-2e-=Fe2+2H++2e－

=H2↑2Fe-4e-=2Fe2+O2+2H2O+4e-=4OH-總反應(yīng)Fe+2H+=Fe2++H2↑2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2生成鐵銹的反應(yīng)4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3·nH2O＋(3－n)H2O聯(lián)系通常兩種腐蝕同時存在，但吸氧腐蝕更普遍，且負(fù)極反應(yīng)相同F(xiàn)e2O3·nH2O歸納總結(jié)【微點撥】通常情況下,潮濕空氣中水膜酸性較弱,發(fā)生的主要是吸氧腐蝕氯化銨溶液(呈酸性)若為堿性環(huán)境，仍發(fā)生吸氧腐蝕，負(fù)極：Fe-2e-+2OH-=Fe(OH)2（記112）判斷方法：①看環(huán)境②只有氫前金屬才會發(fā)生析氫腐蝕，氫前和氫后金屬都會發(fā)生吸氧腐蝕吸氧腐蝕，壓強(qiáng)減小，滴加硫酸銅溶液的試管產(chǎn)生氣泡的速率快，Zn把Cu置換出來，構(gòu)成原電池，加快反應(yīng)速率典例1、如圖所示,將緊緊纏繞不同金屬的鐵釘放入培養(yǎng)皿中,再加入含有適量酚酞的NaCl溶液,一段時間后觀察發(fā)生的變化。下列敘述正確的是(

)A.a中鐵釘附近溶液呈現(xiàn)紅色B.b中鐵釘上發(fā)生還原反應(yīng)C.a中銅絲上發(fā)生氧化反應(yīng)D.b中鋁條附近有氣泡產(chǎn)生B解析:依據(jù)原電池原理分析可知:a中鐵釘附近不變紅色,銅絲上發(fā)生還原反應(yīng)b中鐵釘上發(fā)生還原反應(yīng),鋁條附近沒有氣泡產(chǎn)生(-)(+)(-)(+)變式訓(xùn)練1、右圖裝置中,U形管內(nèi)為紅墨水,a、b試管內(nèi)分別盛有食鹽水和氯化銨溶液(呈酸性),各加入生鐵塊,放置一段時間。下列有關(guān)描述錯誤的是(

)A.生鐵塊中的碳是原電池的正極B.紅墨水水柱兩邊的液面變?yōu)樽蟮陀腋逤.兩試管中相同的電極反應(yīng)是Fe-2e-=Fe2+D.a試管中發(fā)生了吸氧腐蝕,b試管中發(fā)生了析氫腐蝕a：中性環(huán)境，發(fā)生吸氧腐蝕,氧氣被消耗，試管中氣體壓強(qiáng)減小b：溶液呈酸性，發(fā)生析氫腐蝕,有氫氣放出，試管中氣體壓強(qiáng)增大因此，紅墨水水柱兩邊的液面變化為左高右低B食鹽水氯化銨溶液(呈酸性)解答金屬腐蝕問題的一般思路：變式訓(xùn)練2：如下圖所示，水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天觀察：(1)鐵釘在逐漸生銹，則鐵釘?shù)母g屬于________腐蝕。(2)若試管內(nèi)液面上升，則原溶液是___性，發(fā)生____腐蝕，電極反應(yīng)：負(fù)極：__________________，正極：______________________。(3)若試管內(nèi)液面下降，則原溶液呈_

___性，發(fā)生_____腐蝕，電極反應(yīng)：負(fù)極：_______________；正極：______________(4)若水槽中液體甲為水，液體乙為海水，則鐵釘在_____(填“甲”或“乙”)溶液中腐蝕的速率快。2H＋＋2e－=H2↑電化學(xué)堿性、弱酸性或中吸氧2Fe－4e－=2Fe2＋O2＋4e－＋2H2O=4OH－較強(qiáng)的酸析氫Fe－2e－=Fe2＋乙

生活中人們常用什么方法防止金屬被腐蝕的？1、改變金屬的結(jié)構(gòu)或組成2、在金屬表面覆蓋保護(hù)層利用原電池和電解池原理P113二、金屬腐蝕的防護(hù)發(fā)藍(lán)鋁的陽極氧化鍍鋅鐵鍍錫鐵活動性原電池正、負(fù)極結(jié)果鋅＞鐵鐵＞錫鋅做負(fù)極鐵做正極鐵做負(fù)極錫做正極鐵被保護(hù)鐵腐蝕更加嚴(yán)重（記113結(jié)論：當(dāng)鍍層部分損壞時：若鍍層金屬活動性比被保護(hù)金屬強(qiáng)，則被保護(hù)金屬被保護(hù)，反之被保護(hù)金屬腐蝕更加嚴(yán)重。

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)破損時，請分析并說明白鐵皮、馬口鐵的腐蝕情況。

生活中人們常用什么方法防止金屬被腐蝕的？1、改變金屬的結(jié)構(gòu)或組成2、在金屬表面覆蓋保護(hù)層利用原電池和電解池原理發(fā)生氧化反應(yīng)的電極都稱為陽極，發(fā)生還原反應(yīng)的電極都稱為陰極正極原電池原理負(fù)極（陽極）：比被保護(hù)金屬活潑的金屬正極（陰極）：被保護(hù)的金屬設(shè)備負(fù)極正極偏轉(zhuǎn)有氣泡產(chǎn)生，無藍(lán)色沉淀

負(fù)極正極逐漸溶解2H++2e-=H2↑Zn-2e-=Zn2+檢驗Fe是否得到了保護(hù)正極負(fù)極a鋅包鐵b銅纏鐵現(xiàn)象活動性原電池正、負(fù)極結(jié)果鋅＞鐵鐵＞銅鋅做負(fù)極鐵做正極鐵做負(fù)極銅做正極鐵被保護(hù),不生成Fe2+鐵電極周圍變紅鐵電極周圍變藍(lán)銅電極周圍變紅鐵被腐蝕,生成Fe2+陰極：被保護(hù)的金屬設(shè)備（與電源負(fù)極相連）陽極：惰性電極（與電源正極相連）電解池原理歸納總結(jié)方法犧牲陽極保護(hù)法外加電流保護(hù)法原理原電池原理電解原理被保護(hù)金屬正極（陰極）陰極構(gòu)成被保護(hù)金屬、比被保護(hù)金屬活潑的金屬被保護(hù)金屬、惰性電極及直流電源優(yōu)、缺點無需外加電源,但需要定期更換被腐蝕的金屬無需更換金屬,但消耗電能應(yīng)用一些鋼鐵設(shè)備如鍋爐內(nèi)壁、船體外殼等裝上鎂合金或鋅塊土壤、海水及水中的金屬設(shè)備防腐措施由好到壞的順序是：

外接電源的陰極保護(hù)法＞犧牲陽極的陰極保護(hù)法＞有一般防腐條件的腐蝕＞無防腐條件的腐蝕＞原電池的負(fù)極＞電解池的陽極記到P115練習(xí)C例：下列各情況，其中Fe片腐蝕由快到慢的順序是：

。(5)(2)(1)(3)(4)解析：(1)在同一種電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕由快到慢的順序是:

電解池的陽極＞原電池的負(fù)極＞化學(xué)腐蝕＞原電池的正極＞電解池的陰極(2)對同一種電解質(zhì)溶液來說，電解質(zhì)溶液濃度越大，腐蝕越快(3)同一種金屬在不同介質(zhì)(濃度相等)中腐蝕由快到慢的順序為:

強(qiáng)電解質(zhì)溶液>弱電解質(zhì)溶液>非電解質(zhì)溶液(4)純度越高的金屬，腐蝕越慢；不純的金屬或合金，在潮濕的空氣中，氧氣濃度越大，腐蝕越快。記到P115課堂小結(jié)練習(xí)1解析：當(dāng)鋼鐵表面的電解質(zhì)溶液的水膜酸性較強(qiáng)時，鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕，正極和負(fù)極的電極反應(yīng)分別為2H＋＋2e－=H2↑和Fe－2e－=Fe2＋。當(dāng)鋼鐵表面的電解質(zhì)溶液的水膜酸性較弱或呈中性時，鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕，導(dǎo)致鋼鐵表面生成鐵銹，同時在電解質(zhì)溶液中還發(fā)生一系列反應(yīng)：4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O。C練習(xí)2B解析：若X為鋅棒，開關(guān)K置于M處,此時裝置為原電池，

x極做負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，極鐵做正極，被保護(hù)

若X為碳棒，開關(guān)K置于N處,此時裝置為電解池，

x極是陽極，發(fā)生