高中化学必修金属的腐蚀和保护

关于高中化学必修金属的腐蚀和保护金属腐蚀的现象锈蚀的大桥锈蚀的闸门锈蚀的轮船锈蚀的楼梯第2页,共26页，2024年2月25日，星期天金属的腐蚀现象非常普遍：1、钢铁生锈：铁锈的主要成分：金属腐蚀的不利后果有哪些？Fe2O3·xH2OCu2(OH)2CO32、铜器表面生成铜绿：铜绿的主要成分：第3页,共26页，2024年2月25日，星期天金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。金属腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀一、金属的腐蚀定义：本质：金属失去电子被氧化。根据接触的介质不同、发生腐蚀的化学原理不同第4页,共26页，2024年2月25日，星期天

金属跟接触到的物质（如O2、Cl2、SO2等）直接发生化学反应而引起的腐蚀。1、化学腐蚀原理：定义：影响因素：金属跟氧化剂直接发生氧化还原反应。金属越活泼，越易被腐蚀；金属所处的环境温度越高，腐蚀速率越快；氧化剂浓度越大，腐蚀速率越快。第5页,共26页，2024年2月25日，星期天图3-14左边家用燃气灶的中心部位很容易生锈，而右边的食品罐头放在南极已差不多90年了，却很少生锈，你知道为什么吗升温可加快金属腐蚀第6页,共26页，2024年2月25日，星期天

在新疆吐鲁番和海南省两地，哪个地区铁生锈相对慢一些？为什么？

新疆吐鲁番，因为该地区相对干燥，水分稀少，而海南地区潮湿多雨，温度高，易发生电化学腐蚀。第7页,共26页，2024年2月25日，星期天2、电化学腐蚀

不纯的金属（或合金）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，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。定义：把化学能转化为电能的装置原理：较活泼的金属发生氧化反应，电子从较活泼的金属（负极）通过导线流向较不活泼的金属（正极）原电池复习回忆构成条件:1、自发进行的氧化还原反应2、有两种活动性不同的金属（或一种是非金属导体如碳棒）做电极。3、两极材料均插入电解质溶液中。（一般负极与电解质发生氧化还原反应）4、两极相连形成闭合回路第8页,共26页，2024年2月25日，星期天科学探究

现有洁净无锈的铁钉，试管、植物油、NaCl溶液、CH3COOH溶液和煮沸后迅速冷却的蒸馏水，你也可以选用其他物品，设计实验探究铁钉锈蚀需要哪些条件，以及在什么条件下锈蚀速率快。不同条件下铁钉的腐蚀实验方案记录结论第9页,共26页，2024年2月25日，星期天实验方案CH3COOH溶液煮沸后迅速冷却的蒸馏水NaCl溶液煮沸后迅速冷却的蒸馏水植物油记录结论有气泡产生，反应速率快相当长时间铁钉未被腐蚀铁钉被腐蚀最快由于无O2，较长时间铁钉未被腐蚀铁钉渐渐生锈铁钉被腐蚀无现象由于无O2，铁钉未被腐蚀无现象由于无O2、H2O，铁钉不能被腐蚀植物油第10页,共26页，2024年2月25日，星期天总结：铁钉遇到强酸或有O2、H2O存在的情况下，铁均可被腐蚀，遇到电解质时，一般腐蚀速率更快。不会，因为月球上缺少水分和氧气。

请你预测一下，铁在月球上会不会生锈？为什么？第11页,共26页，2024年2月25日，星期天钢铁在干燥的空气里长时间不易被腐蚀,但在潮湿的空气里却很快被腐蚀,这是什么原因呢?H2O+CO2H2CO3-H++HCO3-

在潮湿的空气里,钢铁表面吸附了一层薄薄的水膜。水能电离出少量的H+和OH-,同时由于空气中CO2的溶解,使水里的H+

增多：

这样在钢铁表面形成了一层电解质溶液的薄膜,它跟钢铁里的铁和少量的碳构成无数微小的原电池。其中，铁是负极，碳是正极。在负极，铁失去电子而被氧化成Fe2+

。正极呢？第12页,共26页，2024年2月25日，星期天OH-Fe2+FeCH2Fe2+O2FeCe-e-e-e-e-e-正极上发生反应有两种情况：负极:Fe–2e-=Fe2+正极:2H++2e-=H2↑电解质溶液：弱酸性、中性、碱性负极:Fe–2e-=Fe2+正极:2H2O+O2+4

e-=4OH–

(1)吸氧腐蚀电解质溶液：强酸性(2)析氢腐蚀第13页,共26页，2024年2月25日，星期天类型吸氧腐蚀析氢腐蚀条件正极反应(C)负极反应(Fe)其他反应水膜呈弱酸性或中性或碱性O2+2H2O+4e-=4OH-Fe-2e-=Fe2+水膜呈酸性2H++2e-=H2↑Fe-2e-=Fe2+Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓4Fe(OH)2+2H2O+

O2=4Fe(OH)3Fe(OH)3失去部分水转化为铁锈吸氧腐蚀与析氢腐蚀（以钢铁为例）第14页,共26页，2024年2月25日，星期天

化学腐蚀和电化学腐蚀都是金属的原子失去电子变成阳离子的过程。也就是说,金属在腐蚀过程中,发生了氧化还原反应。金属腐蚀的本质注意：（1）电化学腐蚀是通过构成无数微小的原电池而发生的，作为负极的较活泼金属将不断被腐蚀。而不活泼的金属（或非金属或其它杂质）则被保护。（2）电化学腐蚀，只有当金属跟电解质溶液接触时，才会发生，并伴有微电流产生。（3）升温、原电池反应都可加快金属腐蚀第15页,共26页，2024年2月25日，星期天

烧过菜的铁锅如果未及时洗净（残液中含NaCl），第二天便出现红棕色锈斑（主要成分为Fe2O3•nH2O）。请问这种腐蚀是化学腐蚀还是电化学腐蚀?为什么?解析：属于电化学腐蚀。因为铁锅是由生铁做成的,铁锅生锈是因为Fe-C-NaCl形成原电池。铁作负极，失去电子变成亚铁离子，从而被腐蚀。第16页,共26页，2024年2月25日，星期天二、金属的防护1、影响金属腐蚀的因素①本性金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀；如果金属中能导电的杂质不如该金属活泼，则容易形成原电池而使金属发生电化学腐蚀。②介质金属在潮湿的空气中、接触腐蚀性气体或电解质溶液，都容易被腐蚀。第17页,共26页，2024年2月25日，星期天

2、金属防护的常用方法——排除造成腐蚀的因素（1）在金属表面覆盖保护层，如：涂油漆、镀Zn、镀Sn、镀Cr等,或制成氧化膜。（2）在要保护的金属上连接一种比该金属更易失去电子的金属。（3）改变金属的内部组织结构，如：将钢铁制成不锈钢。第18页,共26页，2024年2月25日，星期天刷油漆外面包上一层塑料层选用油脂，不能用油漆自行车钢圈和车铃镀Cr第19页,共26页，2024年2月25日，星期天你还知道哪些防止金属腐蚀的方法？请举例说明。用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块必须定期更换

制成不锈钢，在金属表面镀一层比要保护的金属更活泼的金属。用牺牲锌块的方法来保护船身，锌块必须定期更换锌块第20页,共26页，2024年2月25日，星期天假如你是设计师，正计划用钢材在杭州西湖内建造能使用20年左右的一座大桥，有三种防锈措施供选择，你优先选择哪种方法？各种方法有什么优、缺点？（1）涂上油漆（2）使用镀铬的钢（3）使用不锈钢

（1）的优点是成本较高，缺点是油漆层容易脱落，保护作用一般，不太适合大桥要使用多年的要求，而且也不适合在风景区使用。

（2）的优点是保护作用优良，外表美观，适合在风景区使用。

（3）的优点是保护作用优良，外表美观，但成本较高，应酌情考虑。第21页,共26页，2024年2月25日，星期天练习1．下列方法可用于金属防护的是（）①原电池反应②涂油漆③电镀④置于干燥环境

A．①③④B．①②③

C．②③④D．全部D2．有关金属腐蚀的论述，正确的是（）A．金属的腐蚀一定伴有电流产生B．Fe在干燥的氯气里比在潮湿的空气里更易被腐蚀C．发生化学能转变为电能的腐蚀时较活泼的金属总是作正极而被腐蚀D．发生电化腐蚀时都有能量的转变，且被腐蚀的金属总是失电子D第22页,共26页，2024年2月25日，星期天3、钢铁发生吸氧腐蚀时，发生还原反应的电极反应式是（）A、Fe–2e-=Fe2+B、2H++

2e-=H2↑C、4OH--4e-=2H2O+O2↑D、2H2O+O2+4e-=4OH-

D4、如图所示，各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是（）A、②>①>③B、③>②>①C、②>③>①AFe①FeSn②FeZn③第23页,共26页，2024年2月25日，星期天B5、下列事实不能用电化学理论解释的是(）A、轮船吃水线以下的船壳上装一定数量的锌块B、铝片不用特殊方法保护C、纯锌与稀硫酸反应时，滴入少量的CuSO4溶液后速率加快D、镀锌铁（在铁上镀一层锌）比镀锡耐用第24页,共26页，2024年2月25日，星期天7、如图,水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：

若液面下降，则溶液呈________性，发生_________腐蚀，电极反应式为：负极：__________________________，正极：_________________________________

（1）（2）若液面上升，则溶液呈____________性，发生________腐蚀,电极反应式为：负极：________