金属的腐蚀（课件）-高二化学（人教版2019选择性必修1）

走进奇妙的化学世界2022-2023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【情景思考】铁锈主要成分：Fe2O3

•xH2O铜绿主要成分：Cu2(OH)2CO3

学习

目标第1课时金属的腐蚀PART01PART02了解金属腐蚀及其危害了解金属电化学腐蚀的原因及反应原理金属腐蚀，无处不在！！！我国作为世界上钢铁产量最多的国家（2005年全国生产钢材37117.02万吨），每年被腐蚀的铁占到我国钢铁年产量的十分之一，因金属腐蚀而造成的损失占到国内生产总值的2%~4%；（中国统计局：2016年我国国内生产总值达158526亿元）。另据国外统计，金属腐蚀的年损失远远超过水灾、火灾、风灾和地震（平均值）损失的总和，在这里还不包括由于腐蚀导致的停工、减产和爆炸等造成的间接损失。1、什么是金属腐蚀？2、金属腐蚀的实质是什么？3、金属腐蚀的种类有哪些？4、金属腐蚀有哪些危害？【思考】1、金属腐蚀：(1)概念：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。(2)金属腐蚀的本质：金属原子失去电子，被氧化。

M-ne-=Mn+(3)特征：金属腐蚀后，在外形，色泽及机械性能方面会发生变化。(4)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，一般金属腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。一.金属腐蚀的种类及分析

金属腐蚀化学腐蚀：电化学腐蚀：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。如：Fe与Cl2直接反应特点：无电流产生，受温度影响大,温度升高而腐蚀速率加快。例如：钢材在高温下容易被氧化，表面生成由FeO、Fe2O3、Fe3O4组成的一层氧化物。

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反应而被腐蚀。例如：钢铁制品在潮湿空气中的锈蚀就是电化学腐蚀。特点：有微弱的电流产生，最为普遍，危害大，腐蚀速率快。说明：金属腐蚀过程中，化学腐蚀和电化学腐蚀同时发生，只是电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍，速率更大，危害更大。【化学腐蚀】家用燃气灶的中心部位很容易生锈食品罐头放在南极80多年却很少生锈温度升高会加快化学反应速率，温度对化学腐蚀的影响较为明显。为什么钢铁在干燥的空气中不易生锈，而在潮湿的空气中却易生锈呢？钢铁潮湿空气水膜CO2、SO2、H2S电解质溶液（H+)铁C原电池电解质溶液形成：H2O+CO2H++HCO3-H2OH++OH-钢铁在这过程发生了电化学腐蚀。根据电解质溶液的酸碱性的不同电化学腐蚀可分为两种。⇌⇌【思考】生活中的钢铁发生的是化学腐蚀还是电化学腐蚀？如何证明？食盐水浸泡过的纯铁实验1实验2现象：导管中水柱液面上升，铁钉表面有铁锈生成装置中Fe、C以及饱和食盐水构成了Fe—C—饱和食盐水原电池，

Fe作负极，C作正极，饱和食盐水作电解质溶液，由于NaCl溶液呈中性，发生吸氧腐蚀2．钢铁的电化学腐蚀⑴根据钢铁表面水膜的酸性强弱，钢铁腐蚀可分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀两种类型。析氢腐蚀吸氧腐蚀钢铁腐蚀钢铁的析氢腐蚀（水膜酸性较强）负极：Fe－2e－

=Fe2+正极：2H++2e－

=H2↑总反应：

Fe+2H+=Fe2++H2↑

金属表面的电解质溶液酸性较强，腐蚀过程中有H2放出，如右图所示。电极反应如下：钢铁的吸氧腐蚀（水膜酸性很弱或中性）负极：2Fe-4e=2Fe2+正极：O2+2H2O+4e=4OH－总反应：2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2后续反应：4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3铁锈的形成过程：Fe2O3·XH2O钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性时，溶解的氧气参加电极反应，发生吸氧腐蚀。如右图所示。电极反应如下：Fe2O3·xH2O脱去一部分水②电化学腐蚀：（1）定义：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反应而被腐蚀，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。

（2）本质：较活泼的金属失去电子被氧化（3）举例：钢铁制品在潮湿空气中的锈蚀就是电化学腐蚀（4）特点：有微弱的电流产生注：化学腐蚀与电化学腐蚀的联系：化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍，危害更大，腐蚀速率更快说明：(1)化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生，只是电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍，速率更大，危害更大。析氢腐蚀和吸氧腐蚀都属于电化学腐蚀(2)析氢腐蚀和吸氧腐蚀取决于金属表面电解质溶液的酸碱性，实际情况中以吸氧腐蚀为主。(3)钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀时，负极都是铁，失电子生成Fe2＋，而非Fe3＋。化学腐蚀和电化学腐蚀的对比化学腐蚀电化学腐蚀条件现象本质影响因素联系金属跟干燥气体或非电解质液体直接接触不纯金属或合金跟电解质溶液接触无电流产生有微弱电流产生金属被氧化较活泼金属被氧化与接触物质的氧化性及温度有关与电解质溶液的酸碱性及金属活性有关两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍(1)实验1：将经过酸洗除锈的铁钉用饱和食盐水浸泡一下，放入下图所示的具支试管中。几分钟后，观察导管中水柱的变化。实验4－3现象及原因：实验1中导管中的水柱上升，铁钉生锈。说明该过程铁钉被腐蚀。铁钉发生的是吸氧腐蚀。实验结论：装置中Fe、C、饱和食盐水构成了Fe-C-饱和食盐水原电池，Fe作负极，C作正极，饱和食盐水作电解质溶液，由于NaCl溶液呈中性，发生吸氧腐蚀(2)实验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。现象及原因：开始时试管中均有无色气体产生，且两支试管中产生气泡的速率相等；滴加硫酸铜溶液后①试管产生气体的速率明显加快。原因是锌置换出铜后构成了铜锌原电池，锌作负极，腐蚀速率加快。实验结论：滴加硫酸铜溶液后，装置中Zn、Cu、稀盐酸构成了Zn-Cu-稀盐酸原电池，Zn作负极，Cu作正极，稀盐酸作电解质溶液，由于稀盐酸呈酸性，发生析氢腐蚀【比较下列现象的差异】铁与酸反应，铁被腐蚀。腐蚀速率较慢。铁作负极，铁被腐蚀。腐蚀速率较快。【思考】在新疆吐鲁番和海南省两地，哪个地区铁生锈相对较慢？新疆吐鲁番，因为该地区相对干燥，水分少，而海南地区潮湿多雨，温度高，易发生电化学腐蚀。二.金属腐蚀快慢分析影响金属化学腐蚀速率的因素：①本性：金属越活泼，越易被腐蚀；②温度：环境温度越高，腐蚀速率越快；③浓度：氧化剂浓度越大，腐蚀速率越快。金属腐蚀快慢的规律1．无论哪种类型的金属腐蚀，其本质都是金属被氧化的过程。由于钢铁制品通常所处的外部环境干燥程度较低，氧气的存在又非常广泛，在相同条件下，原电池反应比一般的氧化还原反应速率快，因此，在钢铁的腐蚀类型中主要是电化学腐蚀，其次是化学腐蚀。但是，钢铁的腐蚀类型并不单一，一般是电化学腐蚀和化学腐蚀并存，只是有主次之分罢了。2．电化学腐蚀过程中发生的化学反应是原电池反应，有电流产生。3．影响金属腐蚀的因素包括金属的本性和介质两个方面。就金属本性来说，金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀。介质对金属腐蚀的影响也很大，如果金属在潮湿的空气中，接触腐蚀性气体或电解质溶液，较容易被腐蚀。

(1)与构成微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。(2)在同一电解质溶液中：电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防腐措施的腐蚀。(3)同一种金属在相同浓度不同介质中：在强电解质中>弱电解质中>非电解质中(4)有无保护措施的腐蚀快慢顺序：无保护措施的金属腐蚀>有一定保护措施的金属腐蚀>牺牲阳极的阴极保护法引起的金属腐蚀>有外加电流的阴极保护法引起的金属腐蚀。(5)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀速率越快。注意：在钢铁的腐蚀过程中，其电化学腐蚀更严重，在电化学腐蚀中，吸氧腐蚀更普遍。4．判断金属腐蚀快慢的规律例1:下列各情况下，其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是

。(5)(2)(1)(3)(4)注意：原电池正极、电解池阴极受到保护。结论：在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下：电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞防腐措施的腐蚀例2:下列装置中四块相同的Zn片，放置一段时间后腐蚀速率由慢到快的顺序是(4)(2)(1)(3)(1)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物。(

)(2)铜在酸性较强的溶液中均可发生析氢腐蚀。(

)(3)钢铁发生电化学腐蚀时,负极铁失去电子生成Fe3+。(

)(4)纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样。(

)(5)镀铜铁制品镀层受损后,铁制品比镀铜前更容易生锈。(

)1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)√××××2．如图所示，各烧杯中均盛的是海水，铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序为(

)A．②①③④⑤⑥

B．⑤④③①②⑥C．⑤④②①③⑥

D．⑤③②④①⑥

解析:②③④均为原电池，③中Fe为正极，被保护；②④中Fe为负极，均被腐蚀，但Fe和Cu的金属活动性差别大于Fe和Sn的，故Fe­Cu原电池中Fe被腐蚀的较快。⑤是Fe接电源正极作阳极，Cu接电源负极作阴极的电解腐蚀，加快了Fe的腐蚀。⑥是Fe接电源负极作阴极，Cu接电源正极作阳极的电解腐蚀，防止了Fe的腐蚀。根据以上分析可知铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序为⑤>④>②>①>③>⑥。C3．下列有关金属腐蚀的说法中正确的是(

)A．金属腐蚀指不纯金属与接触到的电解质溶液进行化学反应而损耗的过程B．电化学腐蚀指在外加电流的作用下不纯金属发生化学反应而损耗的