4.3金属的腐蚀与防护 课件高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

选择性必修一第四章第三节

（金属的腐蚀与防护）人民教育出版社高中化学新课导入Fe2O3·xH2O(化合态)Fe(游离态)0+3Cu2(OH)2CO3(化合态)Cu(游离态)0+2金属原子失去电子，被氧化(

M-ne-=Mn+)金属腐蚀的危害使桥梁、建筑物的金属构架强度降低而造成坍塌机器设备、仪器、仪表的精度和灵敏度降低，直至报废使地下金属管道发生泄漏、轮船船体损坏等1.概念2.金属腐蚀的实质金属原子失去电子，被氧化

M-ne-=Mn+金属或合金与周围的气体或液体发生氧化还原反应而引起损耗的现象。金属腐蚀通常是自发进行的3.由于与金属接触的气体或液体物质不同，发生腐蚀的情况也不同。一、金属的腐蚀其实质是金属原子失电子变为阳离子，金属发生氧化反应。3.金属腐蚀的类型（1）化学腐蚀高温条件被腐蚀的燃气灶金属与其表面接触的一些物质（如O2、Cl2、SO2）直接反应而引起的腐蚀。无电流产生一、金属的腐蚀3.金属腐蚀的类型一、金属的腐蚀（2）电化学腐蚀当不纯的金属与电解质溶液接触时会发生原电池反应，比较活泼的金属发生氧化还原反应而被腐蚀。有微弱电流产生【注意】电化学腐蚀和化学腐蚀往往同时发生，但绝大多数属于电化学腐蚀，且腐蚀速率更快，危害也更严重。3.金属腐蚀的类型一、金属的腐蚀【思考】钢铁在干燥空气和潮湿的空气中，那个更容易腐蚀？【例1】以下现象与电化学腐蚀无关的是（）黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生铜绿生铁比软铁芯（纯铁）容易生锈铁制器件附有铜制配件，在接触处易生铁锈银制奖牌久置后表面变暗潮湿的空气中D化学腐蚀在潮湿的空气中，钢铁表面吸附了一薄层水膜。水膜中溶有O2、CO2、SO2等气体，这样在钢铁表面形成了一层电解质溶液的薄膜，它跟钢铁中的铁和少量的单质碳构成无数微小的原电池。潮湿环境中的铁制水管、轮船生锈二、电化学腐蚀二、电化学腐蚀1.电化学腐蚀的分类（1）析氢腐蚀条件：水膜酸性较强正极（C）:2H++2e−

H2↑负极（Fe）:Fe−2e−

Fe2+Fe+2H+＝Fe2++H2↑

二、电化学腐蚀1.电化学腐蚀的分类（2）吸氧腐蚀如果钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性。正极（C）：O2+4e−+2H2O=4OH−总

反

应：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2后续反应：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3负极（Fe）:Fe−2e−

=

Fe2+Fe2O3·xH2O通常两种腐蚀同时存在，但吸氧腐蚀更普遍二、电化学腐蚀2.电化学腐蚀的实验验证【实验4-3】（1）将经过食盐水浸泡、酸洗除锈的铁钉，放入具支试管中。几分钟后，观察导管中水柱的变化，解释引起这种变化的原因二、电化学腐蚀实验现象实验解释导管中液面上升装置中铁、碳、饱和食盐水构成原电池，铁钉发生吸氧腐蚀，导致压强变小。二、电化学腐蚀2.电化学腐蚀的实验验证（2）取两支试管，分别放入两颗锌粒和等体积、等浓度的稀盐酸，观察现象。然后，向其中一支试管中滴加1~2滴硫酸铜溶液，再观察现象。解释产生不同现象的原因。【实验4-3】二、电化学腐蚀2.电化学腐蚀的实验验证（2）析氢腐蚀实验现象实验解释两只试管均冒出气泡，且①试管中产生气泡的速率更快Zn置换出Cu，Zn、Cu、稀盐酸构成原电池，发生电化学腐蚀（析氢），能加快反应速率。①②二、电化学腐蚀【创新实验】不同pH下，试管中气体压强随时间变化情况电脑数据采集器一定pH的醋酸溶液铁和炭粉2H＋+2e−

=H2↑pH=2.0、2.5、3.0、3.5：pH=4.0：O2+4e−+4H+=2H2O（析氢腐蚀）（吸氧腐蚀）二、电化学腐蚀3.电化学腐蚀的实验验证浓度性质反应影响决定水膜酸性较强c(H+)较大水膜酸性较弱或呈中性c(H+)较小氧化性H+＞O2析氢腐蚀2H++2e－

=H2↑氧化性H+＜O2吸氧腐蚀O2+4e－+2H2O=4OH－O2+4e−+4H+=2H2O二、电化学腐蚀【课堂练习1】下列关于金属腐蚀的说法正确的是

(

)A．合金都比纯金属易被腐蚀

B．金属化学腐蚀的实质是：M－ne－=Mn＋，电子直接转移给氧化剂

C．金属的电化学腐蚀必须在酸性条件下进行

D．在潮湿的环境中，金属的电化学腐蚀一定是析氢腐蚀

E．镀锌铁皮的镀层损坏后，铁更容易被腐蚀F.纯铁不易被腐蚀，生铁易被腐蚀，是因为生铁中含碳能形成原电池发生电化学腐蚀BF二、电化学腐蚀【课堂练习2】铜在潮湿的空气中也能发生电化学腐蚀。

(1)若铜在中性或碱性环境中发生电化学腐蚀，则负极反应式为__________________________________，正极反应式为__________________________________，总反应式为____________________________________。得到的产物还可与空气中的CO2继续反应，得到铜绿[Cu2(OH)2CO3]，化学方程式是_________________________________________。(2)若铜在酸性环境中发生电化学腐蚀，则正极反应式为________________________，总反应式_______________________________________。【思考】根据金属腐蚀的实质，你能提出金属的防护方法吗？金属防护的实质：阻止M-ne-=Mn+

的发生金属的防护方法思考角度切断原电池反应给予电子改变金属材料组成在金属表面覆盖保护层三、金属的防护（教材P113）1.改变金属的内部结构性能依据金属腐蚀的化学反应原理和腐蚀类型来确定金属防护的方法。在金属中添加其他

或

可以制成性能优异的合金。例如，把铬、镍等加入普通钢中制成不锈钢产品；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。不锈钢盆钛合金炒锅不锈钢高压锅金属非金属三、金属的防护（教材P113）2.在金属表面覆盖保护层依据金属腐蚀的化学反应原理和腐蚀类型来确定金属防护的方法。a.在钢铁制品的表面喷涂

或覆盖搪瓷，塑料等。油漆、矿物性油脂喷漆镀铬包裹塑料搪瓷三、金属的防护（教材P113）2.在金属表面覆盖保护层依据金属腐蚀的化学反应原理和腐蚀类型来确定金属防护的方法。b.用

等方法在钢铁表面镀上一层锌、锡、铬、镍等金属。电镀三、金属的防护（教材P113）2.在金属表面覆盖保护层依据金属腐蚀的化学反应原理和腐蚀类型来确定金属防护的方法。c.用化学方法在钢铁部件表面进行发蓝处理(生成一层致密的

薄膜)。d.利用阳极氧化处理铝制品的表面，使之形成致密的

而钝化。e.采用离子注入、表面渗镀等方式在金属表面形成稳定的钝化膜。四氧化三铁氧化膜三、金属的防护思考交流

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。＋－ZnAFe＋－SnAFe我们知道，金属发生电化学腐蚀时，总是作为原电池负极（阳极）的金属被腐蚀，作为正极（阴极）的金属不被腐蚀。经酸化的3％NaCl溶液三、金属的防护金属活泼性：Zn>Fe>Sn镀层有破损白铁马口铁锌为负极，铁为正极被保护锡为正极，铁为负极腐蚀加快金属腐蚀的快慢与构成原电池两极的材料有关，两极材料的活动性差别越大，氧化还原反应的速率越快，活泼金属被腐蚀的速度越快。电化学保护法三、金属的防护3.电化学保护法（1）牺牲阳极（发生氧化反应）法正极牺牲锌块来保护钢闸门，锌块必须定期更换钢闸门(阴极)海水锌板(牺牲阳极)e-e-应用原电池原理，被保护金属作

，不反应，起到保护作用；而活泼金属作

，参加反应受到腐蚀。应用：锅炉内壁、船舶外壳、钢铁闸门安装镁合金或锌块。负极船体上镶嵌的锌块三、金属的防护3.电化学保护法（1）牺牲阳极法（1）以Fe作保护电极，Zn作辅助电极，以经过酸化的3%NaCl溶液作电解质溶液，按图所示连接好装置。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滴黄色K3[Fe(CN)6]（铁氰化钾）溶液，观察试管中溶液颜色变化？【实验4-4】已知Fe2＋与K3[Fe(CN)6]溶液反应生成带有特征蓝色的KFe[Fe(CN)6]沉淀。三、金属的防护3.电化学保护法（1）牺牲阳极法三、金属的防护3.电化学保护法（1）牺牲阳极法实验装置电流表阳极（负极）阴极（正极）现象有关反应偏转锌片逐渐溶解有气泡冒出，试管中无蓝色沉淀生成。Zn-2e-=Zn2＋O2＋4e-+4H＋=2H2O结论：溶液中不含Fe2+，Fe作正极不被腐蚀。三、金属的防护3.电化学保护法（1）牺牲阳极法（2）在两个培养皿中分别放入含有NaCl的琼脂溶液，并滴入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，将裹有锌皮的铁钉放入a，缠有铜丝的铁钉放入b。【实验4-4】三、金属的防护3.电化学保护法（1）牺牲阳极法三、金属的防护3.电化学保护法（1）牺牲阳极法锌作负极，发生反应：_____________________铁作正极，发生反应：_____________________O2+2H2O+4e-=4OH-Zn-2e-=Zn2+铁作正极，不反