人教版高中化學(xué)選修4：化學(xué)反應(yīng)原理 　金屬的電化學(xué)腐蝕與防護 全國獲獎

第四節(jié)金屬的電化學(xué)腐蝕與防護第一頁，共四十八頁。原料：鐵粉、碳粉、食鹽、水寒冬臘月，很多人用發(fā)熱貼抵御嚴寒第二頁，共四十八頁。第四節(jié)金屬的電化學(xué)腐蝕與防護第四節(jié)金屬的電化學(xué)腐蝕與防護昌吉州回民中學(xué)神芳芳第三頁，共四十八頁。一、金屬的電化學(xué)腐蝕1、什么是金屬腐蝕？金屬腐蝕的類型有哪些？指金屬或合金與周圍接觸到的氣體或液體進行化學(xué)反應(yīng)而腐蝕損耗的過程。金屬腐蝕類型包括化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕(次要)：金屬跟接觸到的干燥氣體（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)而引起的腐蝕。電化學(xué)腐蝕(主要)：不純的金屬跟電解質(zhì)溶液接觸時，發(fā)生原電池反應(yīng)而引起的腐蝕。2、這幾種金屬腐蝕類型有什么不同點？第四頁，共四十八頁。發(fā)熱貼原料、電解質(zhì)溶液一、金屬的電化學(xué)腐蝕分組實驗：實驗組一的介質(zhì)：食鹽水（發(fā)熱貼中自帶）實驗組二的介質(zhì)：PH=4的CH3COOH溶液實驗組三的介質(zhì)：2mol/LH2SO4溶液實驗儀器及藥品：滴瓶、棉花、膠頭滴管、紅墨水、發(fā)熱貼實驗裝置圖：如圖所示實驗探究不同介質(zhì)中Fe-C原電池的反應(yīng)原理第五頁，共四十八頁。鋼鐵的析氫腐蝕示意圖鋼鐵的吸氧腐蝕示意圖一、金屬的電化學(xué)腐蝕------第六頁，共四十八頁。趨利避害第七頁，共四十八頁。2005年鋼鐵的年產(chǎn)量鋼鐵當(dāng)年的腐蝕量2005年GDP金屬腐蝕造成的經(jīng)濟損失約37120萬噸約3700萬噸占總量的10%15萬億元約4500億元2005年我國金屬腐蝕情況統(tǒng)計第八頁，共四十八頁。課堂練習(xí)下列各種情況時，其中Fe受到保護不被腐蝕的是

。3和4第九頁，共四十八頁。

犧牲陽極的陰極保護法二、金屬的電化學(xué)防護

形成原電池時，讓被保護金屬作正極(陰極)，不反應(yīng)受到保護；而活潑金屬作負極(陽極)，反應(yīng)受到腐蝕。原理--第十頁，共四十八頁。外加電流的陰極保護法

將被保護金屬與另一附加電極作為電解池的兩個極，使被保護的金屬作為陰極，在外加直流電的作用下使陰極得到保護。原理二、金屬的電化學(xué)防護--第十一頁，共四十八頁。二、金屬的電化學(xué)防護健身器材刷油漆電線外面包塑料餐具做成不銹鋼轉(zhuǎn)動部位涂油脂第十二頁，共四十八頁。

第四節(jié)金屬的電化學(xué)腐蝕與防護一、金屬的電化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕——直接反應(yīng)

1.金屬的腐蝕電化學(xué)腐蝕——原電池反應(yīng)析氫腐蝕——酸性環(huán)境中

2.鋼鐵的電化學(xué)腐蝕吸氧腐蝕——中性或弱酸性條件下二、金屬的電化學(xué)防護

1.犧牲陽極的陰極保護法

2.外加電流的陰極保護法課堂小結(jié)第十三頁，共四十八頁。1、鋼鐵吸氧腐蝕過程中發(fā)生的變化是()①Fe由單質(zhì)轉(zhuǎn)化為+2價；②Fe由+2價再轉(zhuǎn)化為+3價；③產(chǎn)生氫氣；④消耗氧氣；⑤雜質(zhì)C被氧化除去；⑥Fe（OH）3失水變成Fe2O3·3H2O.

A.①②④⑥

B.①③④

C.只有①③

D.全部課堂練習(xí)A第十四頁，共四十八頁。課堂練習(xí)2、下列有關(guān)鋼鐵腐蝕與防護的說法正確的是(

)A.鋼管與電源正極連接，鋼管可被保護B.鐵遇冷濃硫酸表面鈍化，可保護內(nèi)部不被腐蝕C.鋼管與銅管露天堆放在一起時，鋼管不易被腐蝕D.鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕時，負極反應(yīng)是Fe－3e－===Fe3＋3、現(xiàn)有一塊鍍鋅鐵板（俗稱白鐵）和一塊鍍錫鐵板（俗稱馬口鐵），你能否預(yù)測哪種鐵板更耐腐蝕？B第十五頁，共四十八頁。

鐵生銹除了必須有空氣及水的參與外，還受其他一些因素的影響。請解釋下列有關(guān)鐵生銹現(xiàn)象的原因。1.相對于在內(nèi)河行駛的輪船來說，海輪更容易被腐蝕。2.1910年遺留在南極的食品罐頭盒，其表面至今很少有鐵銹出現(xiàn)。3.用于連接銅板的鐵螺絲容易生銹。4.當(dāng)化工廠派出的廢氣為酸性氣體時,工廠附近的鐵制品容易生銹。思考與交流第十六頁，共四十八頁。課堂練習(xí)2、下列各種情況時，其中Fe受到保護不被腐蝕的是

。3和4第十七頁，共四十八頁。使用前使用后第十八頁，共四十八頁。一、金屬的電化學(xué)腐蝕鋼鐵表面形成的微小原電池示意圖第十九頁，共四十八頁。1、如圖,水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天觀察：（1）（2）中性或堿性吸氧Fe–2e-＝Fe2+O2+2H2O+4e-＝4OH－酸性析氫Fe–2e-＝Fe2+2H++2e-＝H2↑若液面上升，則溶液呈，發(fā)生腐蝕,電極反應(yīng)式為負極：,正極：；若液面下降，則溶液呈性，發(fā)生腐蝕，電極反應(yīng)式為：負極：正極：。課堂回放第二十頁，共四十八頁。課堂練習(xí)2.下列裝置中四塊相同的Zn片，放置一段時間后腐蝕速率由慢到快的順序是（）1、下列有關(guān)鋼鐵腐蝕與防護的說法正確的是(

)A.鋼管與電源正極連接，鋼管可被保護B.鐵遇冷濃硝酸表面鈍化，可保護內(nèi)部不被腐蝕C.鋼管與銅管露天堆放在一起時，鋼管不易被腐蝕D.鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕時，負極反應(yīng)是Fe－3e－===Fe3＋第二十一頁，共四十八頁。1.金屬的電化學(xué)腐蝕根據(jù)原電池原理，寫出電極反應(yīng)式及電池反應(yīng)方程式。負極：

Fe-2e-=Fe2+正極：O2+2H2O+4e-=4OH-電池反應(yīng)：2Fe+

O2+2H2O

=2Fe(OH)2學(xué)生活動第二十二頁，共四十八頁。4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)32Fe(OH)3→Fe2O3·nH2O+(3-n)H2O進一步反應(yīng)教師引導(dǎo)

鐵銹的主要成分1.金屬的電化學(xué)腐蝕第二十三頁，共四十八頁。1、金屬的電化學(xué)腐蝕科學(xué)探究2：不同酸性電解質(zhì)環(huán)境中，正極區(qū)可能的電極反應(yīng)實驗儀器及藥品：滴瓶、棉花、紅墨水、

PH=4的醋酸溶液2mol/L的硫酸溶液、鐵釘實驗操作：滴瓶內(nèi)加入適量紅墨水，取很少量的棉花放入滴管內(nèi)，將小鐵釘裝入膠頭滴管內(nèi)，滴入幾滴醋酸溶液，觀察記錄現(xiàn)象于學(xué)案上。重復(fù)實驗改滴硫酸溶液，再次記錄現(xiàn)象。第二十四頁，共四十八頁。根據(jù)原電池原理，寫出電極反應(yīng)式及電池反應(yīng)方程式。b裝置中：負極：

Fe-2e-=Fe2+正極：

2H++2e-=H2↑電池反應(yīng)：

Fe+2H+=Fe2++H2↑結(jié)論：

當(dāng)鋼鐵處于酸性氣氛中時，易發(fā)生析氫腐蝕；學(xué)生活動1.金屬的電化學(xué)腐蝕第二十五頁，共四十八頁。1、用壓強傳感器探究生鐵在pH=2和pH=4醋酸溶液中發(fā)生腐蝕的裝置及得到的圖象如下，以下結(jié)論錯誤的是()A.溶液pH≤2時，生鐵發(fā)生析氫腐蝕B.在酸性溶液中生鐵可能發(fā)生吸氧腐蝕C.析氫腐蝕和吸氧腐蝕的速率一樣快D.兩溶液中負極反應(yīng)均為：Fe-2e-=Fe2+第二十六頁，共四十八頁。第二環(huán)節(jié)：師生互動，探究新知

向鐵粉中加入少量的炭粉，混合均勻后，撒入內(nèi)壁分別用氯化鈉和稀醋酸潤濕過的兩個錐形瓶中，按圖示裝置好儀器，觀察、比較導(dǎo)管中水柱（在水中滴加幾滴紅墨水）的變化和試管中的現(xiàn)象。實驗探究說過程第二十七頁，共四十八頁。第二環(huán)節(jié)：師生互動，探究新知

根據(jù)原電池原理，寫出電極反應(yīng)式及電池反應(yīng)方程式。a裝置中：負極：

Fe-2e-=Fe2+正極：O2+2H2O+4e-=4OH-電池反應(yīng)：2Fe+

O2+2H2O

=2Fe(OH)2結(jié)論：

弱酸性、中性或堿性條件下，易發(fā)生吸氧腐蝕。學(xué)生活動說過程第二十八頁，共四十八頁。4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)32Fe(OH)3→Fe2O3·nH2O+(3-n)H2O進一步反應(yīng)第二環(huán)節(jié)：師生互動，探究新知

教師引導(dǎo)a裝置中：

鐵銹的主要成分說過程第二十九頁，共四十八頁。第二環(huán)節(jié)：師生互動，探究新知

根據(jù)原電池原理，寫出電極反應(yīng)式及電池反應(yīng)方程式。b裝置中：負極：

Fe-2e-=Fe2+正極：

2H++2e-=H2↑電池反應(yīng)：

Fe+2H+=Fe2++H2↑結(jié)論：

當(dāng)鋼鐵處于酸性氣氛中時，易發(fā)生析氫腐蝕；學(xué)生活動說過程第三十頁，共四十八頁。第二環(huán)節(jié)：師生互動，探究新知

析氫腐蝕吸氧腐蝕條件電極反應(yīng)負極Fe(-)正極C(+)總反應(yīng)聯(lián)系水膜呈強酸性水膜呈中性或弱酸性Fe-2e-=Fe2+O2+2H2O+4e-=4OH-2H++2e－=H2↑2H++Fe=Fe2++H2↑2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2Fe2O3·nH2O4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3金屬的腐蝕以電化腐蝕為主；電化腐蝕又以吸氧腐蝕為主(pH≥5.6時)；若pH<5.6時則為析氫腐蝕為主。說過程第三十一頁，共四十八頁。第二環(huán)節(jié)：師生互動，探究新知

化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕條件現(xiàn)象本質(zhì)影響因素聯(lián)系

金屬跟干燥氣體或非電解質(zhì)液體直接接觸

不純金屬或合金跟電解質(zhì)溶液接觸無電流產(chǎn)生有微弱電流產(chǎn)生金屬被氧化較活潑金屬被氧化

與接觸物質(zhì)的氧化性及溫度有關(guān)

與電解質(zhì)溶液的酸堿性及金屬活性有關(guān)兩者往往同時發(fā)生，電化學(xué)腐蝕更普遍說過程第三十二頁，共四十八頁。第二環(huán)節(jié)：師生互動，探究新知

健身器材刷油漆電線外面包塑料餐具做成不銹鋼轉(zhuǎn)動部位涂油脂說過程第三十三頁，共四十八頁。

犧牲陽極的陰極保護法第二環(huán)節(jié)：師生互動，探究新知

形成原電池時，讓被保護金屬作正極(陰極)，不反應(yīng)受到保護；而活潑金屬作負極(陽極)，反應(yīng)受到腐蝕。原理說過程第三十四頁，共四十八頁。第二環(huán)節(jié)：師生互動，探究新知

外加電流的陰極保護法

將被保護金屬與另一附加電極作為電解池的兩個極，使被保護的金屬作為陰極，在外加直流電的作用下使陰極得到保護。原理說過程第三十五頁，共四十八頁。第四環(huán)節(jié)：跟蹤練習(xí)，反饋評價

鐵生銹除了必須有空氣及水的參與外，還受其他一些因素的影響。請解釋下列有關(guān)鐵生銹現(xiàn)象的原因。1.相對于在內(nèi)河行駛的輪船來說，海輪更容易被腐蝕。2.1910年遺留在南極的食品罐頭盒，其表面至今很少有鐵銹出現(xiàn)。3.用于連接銅板的鐵螺絲容易生銹。4.當(dāng)化工廠派出的廢氣為酸性氣體時,工廠附近的鐵制品容易生銹。說過程第三十六頁，共四十八頁。第五環(huán)節(jié)：課后作業(yè)，延伸鋪墊金屬腐蝕給生產(chǎn)、生活帶來了很大的危害，要利用恰當(dāng)?shù)姆椒茖W(xué)防止金屬被腐蝕。那么，金屬腐蝕對生活一定不利嗎？人們是否可以將金屬腐蝕的原理用于生活，為我們的生活服務(wù)呢？請課后查閱相關(guān)資料，舉例說明。思考題說過程鹽酸與鋅片反應(yīng)時，若加入可溶性(CH3COO)2Cu(醋酸銅)晶體，將產(chǎn)生兩種影響生成速率的因素，想一想，分別是什么？第三十七頁，共四十八頁。

第四節(jié)金屬的電化學(xué)腐蝕與防護一、金屬的電化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕——直接反應(yīng)

1.金屬的腐蝕電化學(xué)腐蝕——原電池反應(yīng)析氫腐蝕——酸性環(huán)境中

2.鋼鐵的電化學(xué)腐蝕吸氧腐蝕——中性或弱酸性條件下二、金屬的電化學(xué)防護

1.犧牲陽極的陰極保護法

2.外加電流的陰極保護法原則：突出重點、簡潔、清晰說板書第三十八頁，共四十八頁。設(shè)計思路小結(jié)建立一種思想

物質(zhì)變化的思想

感性認識明確一條主線提出問題：金屬腐蝕嚴重性和危害性分析金屬腐蝕的原因應(yīng)用：防止金屬腐蝕的思路和方法

理性認識實現(xiàn)一次飛躍樹立一種意識

節(jié)約資源的意識第三十九頁，共四十八頁。說過程第一環(huán)節(jié)：創(chuàng)設(shè)情境，引入課題

趨利避害第四十頁，共四十八頁。謝謝！2024年3月9日第四十一頁，共四十八頁。1、金屬的電化學(xué)腐蝕思考交流1：正極是什與么物質(zhì)參加反應(yīng)？第四十二頁，共四十八頁。析氫腐蝕吸氧腐蝕條件電極反應(yīng)負極Fe(-)正極C(+)總反應(yīng)幾點說明水膜呈強酸性水膜呈中性或弱酸性Fe-2e-=Fe2+O2+2H2O+4e-=4OH-2H++2e－=H2↑2H++Fe=Fe2++H2↑2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2Fe2O3·nH2O4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3金屬的腐蝕以電化學(xué)腐蝕為主；電化學(xué)腐蝕又以吸氧腐蝕為主；在強酸性介質(zhì)時則為析氫腐蝕為主。一、金屬的電化學(xué)腐蝕第四十三頁，共四十八頁。一、金屬的電化學(xué)腐蝕實驗步驟：1.取下膠頭滴管上的膠頭2.用藥匙的小頭取發(fā)熱貼的成分3-4勺于滴管中；3.另取一支膠頭滴管吸取少量的電解質(zhì)溶液滴加到已盛有藥品的滴管中（5-8滴）；[注意：做中性環(huán)境下腐蝕的實驗組，此步驟可省略，因為暖寶寶的填充物已有食鹽和水]4.迅速塞上膠頭，插入裝有紅墨水的滴瓶中；5.觀察現(xiàn)象記錄在學(xué)案上，并分析產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因。實驗探究第四十四頁，共四十八頁。用犧牲鎂塊的方法防地下鋼鐵管道的腐蝕鎂塊必須要定期更換