金属的防护（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

金属的腐蚀与防护千年不锈之谜1965年冬天，在湖北省望山楚墓群中，出土了传说中的越王勾践剑。越王勾践剑的含铜量约为80%-83%、含锡量约为16%-17%。该剑出土时插在髹漆的木质剑鞘内。这座墓葬深埋在数米的地下，墓室四周用白膏泥填塞，其下部采用的还是经过人工淘洗过的白膏泥，致密性更好。加上墓坑上部填土夯实，墓室几乎成了一个密闭的空间。墓处在现代荆州附近的漳河二干渠上，地下水位较高，该墓的墓室曾经长期被地下水浸泡，地下水酸碱性不大，基本上为中性，这从该墓出土的大量精美的漆木器保存情况较好而得到证实。让人惊奇的是，这把青铜宝剑穿越了两千多年的历史长河，但剑身几乎不见锈斑。它千年不锈的原因到底是什么呢？

学习

目标第2课时金属的防护PART01PART02了解金属腐蚀及其危害了解金属防护的方法，特别是电化学防护的方法【科学探究】不同条件下铁钉（洁净无锈）的腐蚀铁钉被腐蚀最快因没有O2，较长时间铁钉未被腐蚀铁钉被腐蚀因没有O2，铁钉未被腐蚀因没有O2，H2O铁钉未被腐蚀观察下列金属防护的方法，并解释防止金属腐蚀的原因。【思考】不锈钢1.改变金属的组成结构，使其具有较强的抗腐蚀性能。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。例如：在钢铁中加入一定比例的铬和镍，改变钢铁内部的组成和结构，可极大程度地提高钢铁抗腐蚀性能，这就是常见的“不锈钢”(合金)。健身器材刷油漆以防锈某些工具的“机械转动部位”选用油脂来防锈，为什么不能用油漆烤蓝涂机油烤漆涂凡士林镀锌镀铬2.在金属表面覆盖保护层：喷油漆、涂油脂、表面钝化、电镀等。通过化学反应在铁制品表面生成一层致密的氧化物薄膜(如烤蓝)烤蓝发簪所谓烤蓝是钢铁零件表面处理的一种防腐蚀的工艺。其原理就是在钢铁表面生成一定厚度和强度的致密的氧化层，成分主要是Fe3O4

金属的防护1、目的：防止金属被氧化2、依据：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〖思考与讨论〗鉴于金属发生腐蚀的原因，我们可以从哪些方面设想解决问题的思路？思路一：直接隔离

即可选用适当的材料使金属与空气或其他腐蚀性试剂隔离开，以阻止金属的腐蚀。1、给金属穿上“保护膜”-在金属表面覆盖保护层例如：①喷涂漆；②涂油脂；③表面钝化；④电镀(在钢铁表面形成铬等耐腐蚀性较强的金属镀层)等。(1)在钢铁表面涂矿物性油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等物质。(2)用电镀的方法，在钢铁制品表面镀上一层不易被腐蚀的金属，如锌、锡、铬、镍等。(3)工业上常利用一些溶液的氧化作用，在机器零件、精密仪器、枪炮等钢铁制件的表面上形成一层致密的黑色的四氧化三铁薄膜。(4)利用阳极氧化处理铝制品的表面，使之形成致密的氧化膜而钝化。(5)采用离子注入、表面渗镀等方式在金属表面可以形成稳定的钝化膜。思路二：改变本质即改变金属的内部组成结构，使其具有较强的抗腐蚀性能。2、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。例如：在钢铁中加入一定比例的铬和镍(如14%～8%Cr，7%～9%Ni)，改变钢铁内部的组成和结构，可极大程度地提高钢铁抗腐蚀性能，这就是常见的“不锈钢”(合金)。思路三：因势利导电化学腐蚀还是用电化学方法来解决，不回避金属与氧化剂的直接接触，采用还原性更强的物质或其他替代方式来满足氧化剂对电子的需求，从而保护主体金属构件免受腐蚀。3、电化学防护法(1)电化学保护法——牺牲阳极的阴极保护法①原理：应用原电池原理；②要求：被保护金属作正极，另一活泼性较强的金属作负极。(1)牺牲阳极的阴极保护法找替罪“阳”船身上装锌块形成原电池反应时，让被保护金属作正极，不反应，起到保护作用；而活泼金属作负极，参加反应受到腐蚀。这种保护法牺牲了阳极（原电池负极），保护了阴极（原电池的正极）。＋e－－A—Fe

Zn—NaCl溶液实验4-4（1）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，用胶头滴管从和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变化？说明：Fe2+的检验：Fe2+与K3[Fe(CN)6]溶液(黄色)反应生成带有特征蓝色的铁氰化亚铁KFe[Fe(CN)6]沉淀。这是检验溶液中Fe2+的常用方法。实验装置电流表阳极阴极现象有关反应偏转锌片逐渐溶解铁电极上有气泡冒出Zn-2e-=Zn2＋2H＋＋2e=H2↑试管中滴入2滴K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液，无明显变化，即溶液中无Fe2+结论：Fe电极被保护，不发生反应。Fe、Zn和经过酸化的NaCl溶液构成原电池；Zn作负极被腐蚀，Fe作正极被保护。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，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的铁钉，用砂纸擦光。如图(a)所示，将裹有锌皮的铁钉放入上述的一个培养皿中；如图(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：裹有锌片的铁钉，锌片逐渐溶解，铁钉附近溶液变红色；实验结论：锌作负极，发生反应：Zn-2e-=Zn2+；铁作正极，发生反应：O2+2H2O+4e-=4OH-铁作正极，不反应，被保护(a)【实验2】各滴入5～6滴酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液裹有锌皮的铁钉缠有铜丝的铁钉现象a中铁钉周围溶液变红b中铁钉周围生成蓝色沉淀，铜丝周围溶液变红结论铁作为负极时易被腐蚀，作为正极时不反应，未腐蚀正负极反应式？例1:相同材质的铁在图中四种情况下最不易被腐蚀的是(

)C1.表面镀有保护金属层的铁片，当镀层有破损时比普通铁片更易腐蚀的是A.白铁（镀锌铁）B.马口铁（镀锡铁）C.镀镍铁D.镀铜铁D2.下列不能用于金属防腐处理的是（）A.涂油B.改变金属内部结构C.镀上一层耐腐蚀的金属D.在海轮的船体上镶铜块D(2)电化学保护法——外加电流的阴极保护法常用于防止土壤、海水及河水中的金属设备的腐蚀。①原理：应用电解池原理；②要求：将被保护金属与电源的负极相连，作电解池的阴极，在外加直流电源的前提下使阴极得到保护。答：牺牲阳极法和外加电流法采用的辅助阳极，在电极上发生的反应类型是相同的，都是发生氧化反应。采用的辅助阳极在化学性质上要求是不同的，牺牲阳极法采用的辅助阳极金属材料的活动性必须比被保护的金属的活动性要强，外加电流法的辅助阳极只起导电作用，惰性电解和金属均可作辅助阳极，但最好选用惰性电极。例2.下列关于如图所示的实验装置的判断中错误的是（）A.若X为碳棒，开关K置于A处可减缓铁的腐蚀B.若X为锌棒，开关K置于A或B处都可减缓铁的腐蚀C.若X为锌棒，开关K置于B处时，为牺牲阳极的阴极保护法D.若X为碳棒，开关K置于B处时，铁电极上发生的反应为2H＋＋2e－=H2↑D4．其他方法1、根据不同的设计条件选用不同的金属或非金属材料；2、控制和改善环境介质因素(如选用缓蚀剂)等。3、金属防护包括生产设计、选材、防腐措施、施工、监测、管理和维护等环节，需要进行综合评价和决策。防腐措施由好到坏的顺序如下：外接电源的阴极保护法＞牺牲阳极的阴极保护法＞有一般防腐条件保护＞无防腐条件(1)外加电流法是将被保护金属接在直流电源的正极。(

)(2)在船体外嵌入锌块,可以减缓船体的腐蚀,属于牺牲阴极法。(

)(3)在潮湿空气中,钢铁表面形成水膜,金属发生的一定是吸氧腐蚀。(

)(4)在金属表面覆盖保护层，若保护层破损后，就完全失去了对金属的保护作用。()(5)若在海轮外壳上附着一些铜块，则可以减缓海轮外壳的腐蚀。()1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)×××××2.用“短线”将下列金属的防护方法连线。(1)加保护层

A．钢闸门与直流电源负极相连(2)牺牲阳极阴极保护法

B．电线外面包塑料法(3)外加电源的阴极保护法

C．普通钢制镍铬钢(4)改变内部结构

D．轮船外壳装上锌块答案：(1)－B

(2)－D

(3)－A

(4)－C3．下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是(

)A．钢管与电源正极连接，钢管可被保护B．铁遇冷浓硝酸表面钝化，可保护内部不被腐蚀C．钢管与铜管露天堆放在一起时，钢管不易被腐蚀D．钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是Fe－3e－===Fe3＋B解析:钢管与电源正极相连，则钢管作阳极，发生氧化反应而被腐蚀，A项错误；铁遇冷浓硝酸表面钝化，在表面生成一层致密的氧化膜保护内部不被腐蚀，B项正确；钢管与铜管露天堆放在一起，形成原电池时钢管作负极，发生氧化反应而被腐蚀，C项错误；钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应式为：Fe－2e－===Fe2＋，D项错误。4．下列