4.3金屬的腐蝕與防護(hù) 課件高二上學(xué)期化學(xué)人教版（2019）選擇性必修1

選擇性必修一第四章第三節(jié)

（金屬的腐蝕與防護(hù)）人民教育出版社高中化學(xué)新課導(dǎo)入Fe2O3·xH2O(化合態(tài))Fe(游離態(tài))0+3Cu2(OH)2CO3(化合態(tài))Cu(游離態(tài))0+2金屬原子失去電子，被氧化(

M-ne-=Mn+)金屬腐蝕的危害使橋梁、建筑物的金屬構(gòu)架強(qiáng)度降低而造成坍塌機(jī)器設(shè)備、儀器、儀表的精度和靈敏度降低，直至報廢使地下金屬管道發(fā)生泄漏、輪船船體損壞等1.概念2.金屬腐蝕的實質(zhì)金屬原子失去電子，被氧化

M-ne-=Mn+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。金屬腐蝕通常是自發(fā)進(jìn)行的3.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、金屬的腐蝕其實質(zhì)是金屬原子失電子變?yōu)殛栯x子，金屬發(fā)生氧化反應(yīng)。3.金屬腐蝕的類型（1）化學(xué)腐蝕高溫條件被腐蝕的燃?xì)庠罱饘倥c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。無電流產(chǎn)生一、金屬的腐蝕3.金屬腐蝕的類型一、金屬的腐蝕（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。有微弱電流產(chǎn)生【注意】電化學(xué)腐蝕和化學(xué)腐蝕往往同時發(fā)生，但絕大多數(shù)屬于電化學(xué)腐蝕，且腐蝕速率更快，危害也更嚴(yán)重。3.金屬腐蝕的類型一、金屬的腐蝕【思考】鋼鐵在干燥空氣和潮濕的空氣中，那個更容易腐蝕？【例1】以下現(xiàn)象與電化學(xué)腐蝕無關(guān)的是（）黃銅（銅鋅合金）制作的銅鑼不易產(chǎn)生銅綠生鐵比軟鐵芯（純鐵）容易生銹鐵制器件附有銅制配件，在接觸處易生鐵銹銀制獎牌久置后表面變暗潮濕的空氣中D化學(xué)腐蝕在潮濕的空氣中，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。潮濕環(huán)境中的鐵制水管、輪船生銹二、電化學(xué)腐蝕二、電化學(xué)腐蝕1.電化學(xué)腐蝕的分類（1）析氫腐蝕條件：水膜酸性較強(qiáng)正極（C）:2H++2e?

H2↑負(fù)極（Fe）:Fe?2e?

Fe2+Fe+2H+＝Fe2++H2↑

二、電化學(xué)腐蝕1.電化學(xué)腐蝕的分類（2）吸氧腐蝕如果鋼鐵表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性。正極（C）：O2+4e?+2H2O=4OH?總

反

應(yīng)：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2后續(xù)反應(yīng)：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3負(fù)極（Fe）:Fe?2e?

=

Fe2+Fe2O3·xH2O通常兩種腐蝕同時存在，但吸氧腐蝕更普遍二、電化學(xué)腐蝕2.電化學(xué)腐蝕的實驗驗證【實驗4-3】（1）將經(jīng)過食鹽水浸泡、酸洗除銹的鐵釘，放入具支試管中。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二、電化學(xué)腐蝕實驗現(xiàn)象實驗解釋導(dǎo)管中液面上升裝置中鐵、碳、飽和食鹽水構(gòu)成原電池，鐵釘發(fā)生吸氧腐蝕，導(dǎo)致壓強(qiáng)變小。二、電化學(xué)腐蝕2.電化學(xué)腐蝕的實驗驗證（2）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?！緦嶒?-3】二、電化學(xué)腐蝕2.電化學(xué)腐蝕的實驗驗證（2）析氫腐蝕實驗現(xiàn)象實驗解釋兩只試管均冒出氣泡，且①試管中產(chǎn)生氣泡的速率更快Zn置換出Cu，Zn、Cu、稀鹽酸構(gòu)成原電池，發(fā)生電化學(xué)腐蝕（析氫），能加快反應(yīng)速率。①②二、電化學(xué)腐蝕【創(chuàng)新實驗】不同pH下，試管中氣體壓強(qiáng)隨時間變化情況電腦數(shù)據(jù)采集器一定pH的醋酸溶液鐵和炭粉2H＋+2e?

=H2↑pH=2.0、2.5、3.0、3.5：pH=4.0：O2+4e?+4H+=2H2O（析氫腐蝕）（吸氧腐蝕）二、電化學(xué)腐蝕3.電化學(xué)腐蝕的實驗驗證濃度性質(zhì)反應(yīng)影響決定水膜酸性較強(qiáng)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－O2+4e?+4H+=2H2O二、電化學(xué)腐蝕【課堂練習(xí)1】下列關(guān)于金屬腐蝕的說法正確的是

(

)A．合金都比純金屬易被腐蝕

B．金屬化學(xué)腐蝕的實質(zhì)是：M－ne－=Mn＋，電子直接轉(zhuǎn)移給氧化劑

C．金屬的電化學(xué)腐蝕必須在酸性條件下進(jìn)行

D．在潮濕的環(huán)境中，金屬的電化學(xué)腐蝕一定是析氫腐蝕

E．鍍鋅鐵皮的鍍層損壞后，鐵更容易被腐蝕F.純鐵不易被腐蝕，生鐵易被腐蝕，是因為生鐵中含碳能形成原電池發(fā)生電化學(xué)腐蝕BF二、電化學(xué)腐蝕【課堂練習(xí)2】銅在潮濕的空氣中也能發(fā)生電化學(xué)腐蝕。

(1)若銅在中性或堿性環(huán)境中發(fā)生電化學(xué)腐蝕，則負(fù)極反應(yīng)式為__________________________________，正極反應(yīng)式為__________________________________，總反應(yīng)式為____________________________________。得到的產(chǎn)物還可與空氣中的CO2繼續(xù)反應(yīng)，得到銅綠[Cu2(OH)2CO3]，化學(xué)方程式是_________________________________________。(2)若銅在酸性環(huán)境中發(fā)生電化學(xué)腐蝕，則正極反應(yīng)式為________________________，總反應(yīng)式_______________________________________?！舅伎肌扛鶕?jù)金屬腐蝕的實質(zhì)，你能提出金屬的防護(hù)方法嗎？金屬防護(hù)的實質(zhì)：阻止M-ne-=Mn+

的發(fā)生金屬的防護(hù)方法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(hù)層三、金屬的防護(hù)（教材P113）1.改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)性能依據(jù)金屬腐蝕的化學(xué)反應(yīng)原理和腐蝕類型來確定金屬防護(hù)的方法。在金屬中添加其他

或

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；鈦合金不僅具有優(yōu)異的抗腐蝕性，還具有良好的生物相容性。不銹鋼盆鈦合金炒鍋不銹鋼高壓鍋金屬非金屬三、金屬的防護(hù)（教材P113）2.在金屬表面覆蓋保護(hù)層依據(jù)金屬腐蝕的化學(xué)反應(yīng)原理和腐蝕類型來確定金屬防護(hù)的方法。a.在鋼鐵制品的表面噴涂

或覆蓋搪瓷，塑料等。油漆、礦物性油脂噴漆鍍鉻包裹塑料搪瓷三、金屬的防護(hù)（教材P113）2.在金屬表面覆蓋保護(hù)層依據(jù)金屬腐蝕的化學(xué)反應(yīng)原理和腐蝕類型來確定金屬防護(hù)的方法。b.用

等方法在鋼鐵表面鍍上一層鋅、錫、鉻、鎳等金屬。電鍍?nèi)?、金屬的防護(hù)（教材P113）2.在金屬表面覆蓋保護(hù)層依據(jù)金屬腐蝕的化學(xué)反應(yīng)原理和腐蝕類型來確定金屬防護(hù)的方法。c.用化學(xué)方法在鋼鐵部件表面進(jìn)行發(fā)藍(lán)處理(生成一層致密的

薄膜)。d.利用陽極氧化處理鋁制品的表面，使之形成致密的

而鈍化。e.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。四氧化三鐵氧化膜三、金屬的防護(hù)思考交流

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。＋－ZnAFe＋－SnAFe我們知道，金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕時，總是作為原電池負(fù)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溶液三、金屬的防護(hù)金屬活潑性：Zn>Fe>Sn鍍層有破損白鐵馬口鐵鋅為負(fù)極，鐵為正極被保護(hù)錫為正極，鐵為負(fù)極腐蝕加快金屬腐蝕的快慢與構(gòu)成原電池兩極的材料有關(guān)，兩極材料的活動性差別越大，氧化還原反應(yīng)的速率越快，活潑金屬被腐蝕的速度越快。電化學(xué)保護(hù)法三、金屬的防護(hù)3.電化學(xué)保護(hù)法（1）犧牲陽極（發(fā)生氧化反應(yīng)）法正極犧牲鋅塊來保護(hù)鋼閘門，鋅塊必須定期更換鋼閘門(陰極)海水鋅板(犧牲陽極)e-e-應(yīng)用原電池原理，被保護(hù)金屬作

，不反應(yīng)，起到保護(hù)作用；而活潑金屬作

，參加反應(yīng)受到腐蝕。應(yīng)用：鍋爐內(nèi)壁、船舶外殼、鋼鐵閘門安裝鎂合金或鋅塊。負(fù)極船體上鑲嵌的鋅塊三、金屬的防護(hù)3.電化學(xué)保護(hù)法（1）犧牲陽極法（1）以Fe作保護(hù)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滴黃色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】已知Fe2＋與K3[Fe(CN)6]溶液反應(yīng)生成帶有特征藍(lán)色的KFe[Fe(CN)6]沉淀。三、金屬的防護(hù)3.電化學(xué)保護(hù)法（1）犧牲陽極法三、金屬的防護(hù)3.電化學(xué)保護(hù)法（1）犧牲陽極法實驗裝置電流表陽極（負(fù)極）陰極（正極）現(xiàn)象有關(guān)反應(yīng)偏轉(zhuǎn)鋅片逐漸溶解有氣泡冒出，試管中無藍(lán)色沉淀生成。Zn-2e-=Zn2＋O2＋4e-+4H＋=2H2O結(jié)論：溶液中不含F(xiàn)e2+，F(xiàn)e作正極不被腐蝕。三、金屬的防護(hù)3.電化學(xué)保護(hù)法（1）犧牲陽極法（2）在兩個培養(yǎng)皿中分別放入含有NaCl的瓊脂溶液，并滴入5～6滴酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液，混合均勻，取兩個2～3cm長的鐵釘，用砂紙擦光，將裹有鋅皮的鐵釘放入a，纏有銅絲的鐵釘放入b?！緦嶒?-4】三、金屬的防護(hù)3.電化學(xué)保護(hù)法（1）犧牲陽極法三、金屬的防護(hù)3.電化學(xué)保護(hù)法（1）犧牲陽極法鋅作負(fù)極，發(fā)生反應(yīng)：_____________________鐵作正極，發(fā)生反應(yīng)：_____________________O2+2H2O+4e-=4OH-Zn-2e-=Zn2+鐵作正極，不反