【化学】金属的腐蚀与防护课件 2023-2024学年高二化学人教版（2019）选择性必修1

第四章化学反应与电能第三节

金属的腐蚀与防护

课时1钢铁生锈铜器生锈金属腐蚀的现象普遍存在，常常是自发进行的。机器设备灵敏度降低轮船船体损坏了解金属腐蚀的原因，并采取有效措施防止金属腐蚀具有重要意义。1、认识金属腐蚀的危害，能利用原电池原理解释电化学腐蚀的原因。2、能正确书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式和总反应式。3、了解金属腐蚀的防护方法。一、金属的腐蚀1.定义2.本质金属与周围的气体或液体物质发生氧化还原反应而引起损耗的现象。金属原子失去电子被氧化的过程。M－ne－→Mn+3.分类金属其表面接触的一些物质（如O2、Cl2、SO2等）直接反应而引起的腐蚀。（1）化学腐蚀例如：铁与氯气直接反应而腐蚀；输油、输气的钢管被原油、天然气中的含硫化合物腐蚀。受温度影响很大。（2）电化学腐蚀不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化例如：钢铁制品在潮湿空气中的锈蚀在潮湿的空气里,钢铁表面吸附了一薄层水膜。水中溶有其他物质形成电解质溶液,跟钢铁里的铁和少量的碳构成无数微小的原电池。NaCl溶液CFe请画出钢铁腐蚀的原电池装置。钢铁腐蚀写出两极的电极反应方程式。负极：Fe－2e－＝Fe2＋2H＋＋2e－＝H2↑O2＋4e－＋2H2O＝4OH－正极：正极是O2得电子，还是H＋得电子？【实验现象】铁钉表面有铁锈生成，导管中的水柱液面上升。负极：正极：【结论】Fe－2e－＝Fe2＋O2＋4e－＋2H2O＝4OH－总反应：2Fe+O2+2H2O===2Fe(OH)2Fe(OH)3Fe2O3·xH2O①吸氧腐蚀（水膜酸性很弱或呈中性）在NaCl溶液（中性）环境下O2②析氢腐蚀（水膜酸性较强）负极：正极：Fe－2e－＝Fe2＋2H＋＋2e－＝H2↑总反应：Fe+2H+===Fe2++H2↑注意：只有位于金属活动性顺序中氢前的金属才可能发生析氢腐蚀，

氢后的金属不能发生。钢铁等金属的腐蚀主要是吸氧腐蚀。弱酸性环境下[思考]化学腐蚀和电化学腐蚀有什么不同？化学腐蚀电化学腐蚀条件电流现象本质影响因素联系金属或合金与氧化剂直接接触不纯金属或合金与电解质溶液接触无电流产生有微弱电流产生金属被腐蚀较活泼金属被腐蚀M−ne−=Mn+M−ne−=Mn+与氧化剂的氧化性及温度等有关与电解质溶液的酸碱性及金属活动性等有关两者往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍。哪一个腐蚀的速率更快呢？【实验现象】加入硫酸铜溶液的试管中的锌粒表面产生气泡更多，反应速率更快。锌粒的化学腐蚀和电化学腐蚀金属腐蚀快慢的判断电解原理（阳极腐蚀）＞原电池原理（负极腐蚀）＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀二、金属的防护1.改变金属材料的组成在金属中添加其他金属或非金属可以制成性能优异的合金把铬、镍等加入普通钢中制成不锈钢钛合金不仅具有优异的抗腐蚀性，还具有良好的生物相容性。2.在金属表面覆盖保护层汽车表面喷涂油漆覆盖搪瓷塑料包裹电镀钢铁进行发蓝处理钝化处理等等3.电化学防护

常用的白铁皮是在薄钢板表面镀上一层锌，罐装食品用的马口铁是在薄钢板表面镀上一层锡。若上述两种钢铁制品的表面出现破损时，请分析并说明白铁皮、马口铁的腐蚀情况。白铁皮（镀锌铁）马口铁（镀锡铁）白铁皮负极：2Zn–4e-=2Zn2+正极：O2+4e-+2H2O=4OH-总反应：2Zn+O2+2H2O=2Zn(OH)2牺牲锌保护铁马口铁负极：2Fe–4e-=2Fe2+正极：O2+4e-+2H2O=4OH-总反应：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2牺牲铁保护锡(1)牺牲阳极法①原理——原电池原理：正极：被保护金属负极：活泼金属需要定期更换海水钢闸门锌板e−e−－－－－－－－－－－被保护的阴极牺牲阳极Zn2+②应用：该法主要用来保护一些钢铁设备，如在锅炉内壁、船体外壳上装上镁合金或锌块。(1)牺牲阳极法①原理——原电池原理：正极：被保护金属负极：活泼金属需要定期更换②应用：该法主要用来保护一些钢铁设备，如在锅炉内壁、船体外壳上装上镁合金或锌块。牺牲阳极法实验（1）指针偏转逐渐溶解质量不变，无气泡产生，加入铁氰化钾溶液，无变化。Zn-2e-=Zn2+O2+4e-+4H+=H2O【结论】Fe、Zn和经过酸化的NaCl溶液构成原电池；该装置中铁未被腐蚀。【实验现象】实验装置电压表阳极阴极现象有关反应——Fe2+的检验：Fe2+与K3[Fe(CN)6]溶液(黄色)反应生成KFe[Fe(CN)6]沉淀(带有特征蓝色)。这是检验溶液中Fe2+的常用方法。牺牲阳极法实验（2）将1g琼脂加入250mL烧杯中，再加入50mL饱和食盐水和150mL水。搅拌、加热煮沸，使琼脂溶解。稍冷后，趁热把琼脂溶液分别倒入两个培养皿中。酚酞溶液（a）

K3[Fe(CN)6]溶液（b）阳极(负极)：铁Fe-2e-=Fe2+K3[Fe(CN)6]溶液KFe[Fe(CN)6]沉淀（被腐蚀）(2)外加电流法①原理——电解池原理：阴极：被保护金属阳极：惰性电极作辅助阳极海水钢闸门e−e−－－－－－－－－－－被保护的阴极辅助阳极

不溶性②应用：该法常用来保护土壤、海水中的金属设备。比较牺牲阳极法外加电流法原理辅助阳极化学性质辅助阳极发生的电极反应类型[思考]

牺牲阳极法和外加电流法都要采用辅助阳极，将被保护的金属作为阴极。在这两种方法中，辅助阳极发生的电极反应类型是否相同？对于用作辅助阳极的金属的化学性质各有什么要求？原电池原理电解原理活泼惰性氧化反应氧化反应(1)铜在酸性较强的溶液中均可发生析氢腐蚀。(

)(2)钢铁发生电化学腐蚀时,负极铁失去电子生成Fe3+。(

)(3)纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样。(

)(4)镀铜铁制品镀层受损后,铁制品比镀铜前更容易生锈。(

)(5)外加电流法是将被保护金属接在直流电源的正极。(

)(6)在船体外嵌入锌块,可以减缓船体的腐蚀,属于牺牲阴极法。(

)[练一练]2.将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后,置于如图所示装置中,进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是(

)A.铁被氧化的电极反应式为Fe-3e-=Fe3+B.铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能C.活性炭