4.3金属的腐蚀与防护课件高二上学期化学人教版选择性必修一

化学组

秦文平第四章化学反应与电能第三节金属的腐蚀与防护

学习目标1、认识金属腐蚀的危害，能解释金属发生电化学腐蚀的原因；2、能正确书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极方程式及总方程式；3、掌握金属腐蚀的保护方法。铁生锈新课引入铜生锈新课引入金属腐蚀的主要害处，不仅在于金属本身的损失，更严重的是金属制品结构损坏所造成的损失比金属本身要大到无法估量。腐蚀不仅造成经济损失，也经常对安全构成威胁。国内外都曾发生过许多灾难性腐蚀事故，如飞机因某一零部件破裂而坠毁；桥梁因钢梁产生裂缝而塌陷；油管因穿孔或裂缝而漏油，引起着火爆炸；化工厂中储酸槽穿孔泄漏，造成重大环境污染；管道和设备跑、冒、滴、漏，破坏生产环境，有毒气体如Cl2、H2S、HCN等的泄漏，更会危及工作人员和附近居民的生命安全。新知探究1、什么是金属的腐蚀？2、金属腐蚀的实质是什么？3、一般金属的腐蚀可分为几种？各有什么特点？自主学习（课本P111—112）面对这样惊人的数据和金属腐蚀危害事实，我们不惊会思考铁怎么会被腐蚀？怎样防腐？新知探究一、金属的腐蚀金属原子失去电子被氧化成金属阳离子。1、金属腐蚀的定义：2、金属腐蚀的实质：金属或合金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。新知探究M-ne−

=Mn+电流例如条件

种类相互关系本质有微弱的电流无

钢铁在潮湿空气中锈蚀2Fe＋3Cl2＝2FeCl3

不纯金属或合金跟电解质溶液接触发生原电池反应

电化腐蚀化学腐蚀化学腐蚀、电化腐蚀通常同时发生

较活泼金属被氧化

金属被氧化金属与其表面接触的一些物质(非电解质:O2、Cl2、SO2等)直接发生化学反应

3、金属腐蚀的种类新知探究

[思考]钢铁在干燥的空气中不易生锈，而在潮湿的环境里或湿度较大的环境里长期放置，易生锈变红，原因是什么？铁钉锈蚀条件的探究①②③新知探究钢铁潮湿的空气水膜H2OCO2电解质溶液电解质溶液的形成：

H2OH++OH—

H2O+CO2H2CO3

H++HCO3-

铁碳原电池新知探究根据原电池原理，写出电极反应式及电池反应方程式。负极(Fe)：Fe-2e-=Fe2+正极(C)：2H++2e-=H2↑电池反应：Fe+2H+=Fe2++H2↑结论：当钢铁处于酸性较强气氛中时，易发生析氢腐蚀；4、电化学腐蚀水膜酸性较强(1)析氢腐蚀新知探究根据原电池原理，写出电极反应式及电池反应方程式。负极(Fe)：Fe-2e-=Fe2+正极(C)：O2+2H2O+4e-=4OH-电池反应：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2结论：弱酸性、中性或碱性条件下，易发生吸氧腐蚀。4、电化学腐蚀水膜酸性较弱或中性（2）吸氧腐蚀*铁锈的生成4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)32Fe(OH)3＝Fe2O3·xH2O＋(3-x)H2O生成的Fe2O3·xH2O就是铁锈。新知探究析氢腐蚀吸氧腐蚀条件电极反应负极Fe(-)正极C(+)总反应联系水膜呈较强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金属的腐蚀以电化腐蚀为主；电化腐蚀又以吸氧腐蚀为主(pH≥5.6时)；若pH<5.6时则为析氢腐蚀为主。析氢与吸氧腐蚀比较新知探究请根据生活常识以及金属被腐蚀的原理，总结金属防护常用的方法有哪些？并解释这些方法为什么可以达到防止金属腐蚀的目的。新知探究健身器材刷油漆电线外面包塑料餐具做成不锈钢转动部位涂油脂二、金属防护新知探究1、改变金属内部结构，制成合金(如不锈钢）二、金属防护新知探究2、在金属表面覆盖保护层。

如油漆、油脂、搪瓷、电镀等二、金属防护新知探究（1）牺牲阳极的阴极保护法【原理】形成原电池时，让被保护金属作原电池正极(阴极)，不反应受到保护；而活泼金属作原电池负极(阳极)，反应受到腐蚀。二、金属防护新知探究3、电化学保护法用牺牲镁块的方法防地下钢铁管道的腐蚀镁块必须要定期更换用牺牲锌块的方法保护船身，锌块须定期更换新知探究二、金属防护3、电化学保护法（1）牺牲阳极的阴极保护法Fe2+与[Fe(CN)6]3-反应生成带有特征蓝色的铁氰化亚铁沉淀：【资料卡片P115】用实验探究牺牲阳极的阴极保护法。3Fe2++2[Fe(CN)6]3-=Fe3[Fe(CN)6]2↓可利用该反应检验Fe2+新知探究新知探究【实验4-4】(1)以Fe作保护电级，Zn作辅助电极，以经过酸化的3%NaCl溶液作电解质溶液，按图4-26所示连接装置。观察电流表指针的变化，以及烧杯中两个电极附近发生的现象。过一段时间，用胶头滴管从Fe电极区域取少量溶液于试管中，再向试管中滴入2滴K3[Fe(CN)6]（铁氰化钾）溶液，观察试管中溶液颜色的变化。实验装置电流表阳极阴极现象有关反应新知探究【实验4-4】(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，各滴入5~6滴酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液，混合均匀。取两个2~3cm长的铁钉，用砂纸擦光。如图4-27(a)所示，将裹有锌皮的铁钉放入上述的一个培养皿中;如图4-27(b)所示，将缠有铜丝的铁钉放入另一个培养皿中。观察并解释实验现象。实验现象1思考：如何证明铁被保护？

什么现象证明是原电池保护？铁钉的裸露部分周围溶液没有特征蓝色物质生成。铁钉周围变红，说明氧气在铁的表面得电子，生成了氢氧根离子，铁做正极，证明了原电池保护。新知探究思考：生成蓝色物质说明了什么？铁钉的裸露部分周围有亚铁离子生成，氧气在铜丝的表面得到电子，生成氢氧根离子，铜丝附近变红。铁没有得到保护。实验现象2新知探究(2)外加电流的阴极保护法【原理】将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极，使被保护的金属作为阴极，在外加直流电的作用下使阴极得到保护。新知探究二、金属防护3、电化学保护法

牺牲阳极法

外加电流法原理

保护方法

保护电流

注意事项

牺牲阳极法和外加电流法的比较原电池电解池使被保护的金属与比它活泼的金属接触，被保护的金属做正极。使被保护的金属与电源负极接触，被保护的金属做阴极较小

较大负极（阳极）材料需要定期更换辅助阳极需要定期检查新知探究课堂小结【练习1】铁生锈除了必须有空气及水的参与外，还受其他一些因素的影响。请解释下列有关铁生锈现象的原因。1、相对于在内河行驶的轮船来说，海轮更容易被腐蚀。2、1910年遗留在南极的食品罐头盒，其表面至今很少有铁锈出现。3、用于连接铜板的铁螺丝容易生锈。4、当化工厂排除的废气为酸性气体时,工厂附近的铁制品容易生锈。新知演练【练