【課件】金屬的腐蝕與防護(hù)課件高二化學(xué)人教版（2019）選擇性必修1

第四章第三節(jié)金屬的腐蝕與防護(hù)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解金屬的腐蝕的本質(zhì)、鋼鐵的吸氧腐蝕和析氫腐蝕。2.了解金屬防護(hù)的方法，理解原電池和電解池原理的應(yīng)用。3.能夠利用電化學(xué)理論解決實(shí)際問(wèn)題。鐵的腐蝕化學(xué)與生活銅的腐蝕化學(xué)與生活(1)外形、色澤、機(jī)械性能發(fā)生變化；(2)影響機(jī)器、儀表設(shè)備精度和靈敏度，以至報(bào)廢；(3)橋梁、建筑物強(qiáng)度降低而坍塌；(4)地下金屬管道泄漏；(5)輪船船體損壞；(6)金屬腐蝕還可能造成環(huán)境污染。金屬腐蝕的危害化學(xué)與生活我國(guó)因金屬腐蝕造成的損失占國(guó)民生產(chǎn)總值(GNP)的2%～

4%，鋼鐵因腐蝕而報(bào)廢的數(shù)量約占鋼鐵當(dāng)年產(chǎn)量的25%-30%。全世界每年因?yàn)榻饘俑g造成的直接經(jīng)濟(jì)損失約達(dá)7000億美元，是地震、水災(zāi)、臺(tái)風(fēng)等自然災(zāi)害造成損失總和的6倍。國(guó)內(nèi)外都曾發(fā)生過(guò)許多災(zāi)難性腐蝕事故，如飛機(jī)因某一零部件破裂而墜毀；橋梁因鋼梁產(chǎn)生裂縫而塌陷；油管因穿孔或裂縫而漏油，引起著火爆炸；化工廠中儲(chǔ)酸槽穿孔泄漏，造成重大環(huán)境污染；管道和設(shè)備跑、冒、滴、漏，破壞生產(chǎn)環(huán)境，有毒氣體如Cl2、H2S、HCN等的泄漏，更會(huì)危及工作人員和附近居民的生命安全。面對(duì)這樣驚人的數(shù)據(jù)和金屬腐蝕危害的事實(shí)，同學(xué)們有沒(méi)有想過(guò)，金屬是如何被腐蝕的以及怎樣防止金屬被腐蝕？金屬的腐蝕金屬或合金與周圍的氣體或液體發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起損耗的現(xiàn)象2．金屬腐蝕的本質(zhì)1．金屬腐蝕M–ne-→Mn+金屬的腐蝕3．金屬腐蝕的類型(1)化學(xué)腐蝕(2)電化學(xué)腐蝕金屬與其表面接觸的一些物質(zhì)直接反應(yīng)而引起的腐蝕不純的金屬與電解質(zhì)溶液接觸時(shí)發(fā)生的原電池反應(yīng)輸油管道的腐蝕淹沒(méi)歲月的南渡江鐵橋金屬的腐蝕裝置中導(dǎo)管內(nèi)水柱為什么會(huì)上升？金屬的腐蝕負(fù)極：Fe－

2e-

==Fe2+鋼鐵表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性，溶有一定量的氧氣，發(fā)生的電化腐蝕進(jìn)一步反應(yīng)：2Fe(OH)3==Fe2O3·xH2O+(3-x)H2O正極：O2+2H2O+4e-==4OH-總反應(yīng)：2Fe+

O2+2H2O

==2Fe(OH)2吸氧腐蝕4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3金屬的腐蝕正極：2H++2e-

==H2↑負(fù)極：Fe－2e-

==Fe2+總反應(yīng)：Fe+2H+==Fe2++H2↑析氫腐蝕鋼鐵與其表面呈酸性的水膜發(fā)生的電化腐蝕金屬的腐蝕實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)4-3Fe2O3·nH2O(鐵銹)通常兩種腐蝕同時(shí)存在，但以后者更普遍析氫腐蝕吸氧腐蝕條件水膜呈酸性水膜呈中性、酸性很弱或堿性電極反應(yīng)負(fù)極Fe(-)Fe－2e-==Fe2+2Fe－4e-==2Fe2+正極C(+)2H++2e-==H2↑O2+2H2O+4e-==4OH-總反應(yīng):Fe+2H+==Fe2++H2↑2Fe+2H2O+O2==2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2==4Fe(OH)3聯(lián)系析氫腐蝕與吸氧腐蝕的比較金屬的腐蝕腐蝕的實(shí)質(zhì)金屬的腐蝕種類原理區(qū)別腐蝕速度聯(lián)系金屬原子失去電子被氧化而消耗的過(guò)程：M－ne－==Mn＋

化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕直接接觸而反應(yīng)不純金屬或合金發(fā)生原電池反應(yīng)直接發(fā)生氧化還原反應(yīng)發(fā)生原電池反應(yīng)腐蝕過(guò)程無(wú)電流產(chǎn)生有電流產(chǎn)生金屬直接被腐蝕較活潑金屬被腐蝕電化學(xué)腐蝕>化學(xué)腐蝕往往同時(shí)發(fā)生，但電化學(xué)腐蝕更普遍，危害更大金屬的防護(hù)化學(xué)與生活金屬的防護(hù)化學(xué)與生活1．改變金屬材料的組成不銹鋼扶手鈦合金髖關(guān)節(jié)金屬的防護(hù)在金屬中添加其他金屬或非金屬可以制成性能優(yōu)異的合金。例如，把鉻、鎳等加入普通鋼中制成不銹鋼產(chǎn)品；鈦合金不僅具有優(yōu)異的抗腐蝕性，還具有良好的生物相容性。2．在金屬表面覆蓋保護(hù)層(1)在鋼鐵制品的表面噴涂油漆、礦物性油脂或覆蓋搪瓷、塑料等；(2)用電鍍等方法在鋼鐵表面鍍上一層鋅、錫、鉻、鎳等金屬；(3)用化學(xué)方法在鋼鐵部件表面進(jìn)行發(fā)藍(lán)處理；(4)利用陽(yáng)極氧化處理鋁制品的表面，使之形成致密的氧化膜而鈍化；(5)采用離子注入、表面滲鍍等方式在金屬表面形成穩(wěn)定的鈍化膜。發(fā)藍(lán)處理金屬的防護(hù)(1)犧牲陽(yáng)極法應(yīng)用原電池原理，被保護(hù)金屬作正極，另一種活潑性較強(qiáng)的金屬作負(fù)極3．電化學(xué)防護(hù)法金屬的防護(hù)犧牲陽(yáng)極法實(shí)驗(yàn)2H＋＋2e-==H2↑Zn－2e-==Zn2＋偏轉(zhuǎn)鋅片逐漸溶解鐵電極上有氣泡冒出Fe電極被保護(hù)，不發(fā)生反應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置電流表陽(yáng)極陰極實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有關(guān)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)論經(jīng)過(guò)酸化的3%NaCl溶液ZnvFe實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)4-4鋅片逐漸溶解，鐵釘附近溶液變紅色鐵作正極，不反應(yīng)，被保護(hù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有關(guān)反應(yīng)鋅作負(fù)極：Zn－2e-==Zn2+；鐵作正極：O2+2H2O+4e-==4OH-實(shí)驗(yàn)結(jié)論鐵釘逐漸溶解，鐵釘附近溶液中產(chǎn)生藍(lán)色固體鐵作負(fù)極：Fe－2e-==Fe2+；銅作正極：O2+2H2O+4e-==4OH-Fe2+與[Fe(CN)6]3－反應(yīng)生成特征藍(lán)色的鐵氰化亞鐵沉淀實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有關(guān)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)論鐵作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，被腐蝕裹有鋅片的鐵釘裹有銅片的鐵釘實(shí)驗(yàn)4-4實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)4-4應(yīng)用電解池原理，將被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備作為陰極，用惰性電極作為輔助陽(yáng)極(2)外加電流法3．電化學(xué)防護(hù)法金屬的防護(hù)1.對(duì)于不同的金屬而言：與金屬的活潑性有關(guān)，一般地，活潑性越強(qiáng)的金屬，越容易被腐蝕。2.對(duì)于同種金屬而言：與引起腐蝕的原因有關(guān)：一般來(lái)說(shuō)，電解原理引起的腐蝕＞原電池原理引起的腐蝕＞化學(xué)腐蝕＞有防腐措施的腐蝕。(2)與介質(zhì)條件有關(guān)：一般來(lái)說(shuō)，同種金屬的腐蝕在強(qiáng)電解質(zhì)中＞弱電解質(zhì)中＞非電解質(zhì)中。(3)與構(gòu)成微電池兩極的材料有關(guān)：兩極材料的活動(dòng)性差別越大，較活潑金屬被腐蝕的速度越快。金屬腐蝕快慢的判斷金屬的腐蝕與防護(hù)1.對(duì)于不同的金屬而言：與金屬的活潑性有關(guān)，一般地，活潑性越強(qiáng)的金屬，越容易被腐蝕。2.對(duì)于同種金屬而言：(4)對(duì)同一種電解質(zhì)溶液來(lái)說(shuō)，電解質(zhì)溶液濃度越大，腐蝕越快，且氧化劑的濃度越高，腐蝕越快。(5)對(duì)于不同氧化劑來(lái)說(shuō)，氧化性越強(qiáng)，金屬腐蝕越快。(6)與環(huán)境溫度有關(guān)，溫度越高，金屬腐蝕速度越快。金屬腐蝕快慢的判斷金屬的腐蝕與防護(hù)1.下列關(guān)于如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置的判斷中錯(cuò)誤的是(

)A．若X為碳棒，開(kāi)關(guān)K置于A處可減緩鐵的腐蝕B．若X為鋅棒，開(kāi)關(guān)K置于A或B處均可減緩鐵的腐蝕C．若X為鋅棒，開(kāi)關(guān)K置于B處時(shí)，為犧牲陽(yáng)極法D．若X為碳棒，開(kāi)關(guān)K置于B處時(shí)，鐵電極上的反應(yīng)：2H＋＋2e－==H2↑D【解析】若X為碳棒，開(kāi)關(guān)K置于A處，F(xiàn)e作電解池的陰極，屬外加電流法，A正確；若X為碳棒，開(kāi)關(guān)K置于B處，F(xiàn)e作原電池的負(fù)極，電極反應(yīng)為Fe－2e－==Fe2＋，D錯(cuò)誤；若X為鋅棒，K置于A處，F(xiàn)e作電解池的陰極，屬外加電流的陰極保護(hù)法，K置于B處時(shí)，F(xiàn)e作原電池的正極，屬犧牲陽(yáng)極法，B、C正確。習(xí)題鞏固XFe食鹽水BAK2.（雙選）銅板上鐵鉚釘處的吸氧腐蝕原理如圖所示，下列有關(guān)說(shuō)法中，不正確的是(

)A．此過(guò)程中銅被腐蝕B．此過(guò)程中電子從Fe移向CuC．正極電極反應(yīng)式：2H＋＋2e－==H2↑D．此過(guò)程中還涉及反應(yīng)：4Fe(OH)2＋2H2O＋O2==4Fe(OH)3AC【解析】Cu比Fe還原性弱，形成原電池時(shí)Fe作負(fù)極被腐蝕，Cu作正極，受到保護(hù)，A錯(cuò)誤；負(fù)極反應(yīng)式為Fe－2e－==Fe2＋，正極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－==4OH－，電子從Fe流向Cu，B正確，C錯(cuò)誤；此時(shí)生成的Fe(OH)2繼續(xù)被O2氧化，生成Fe(OH)3，進(jìn)而形成鐵銹，D正確。習(xí)題鞏固H2O(水膜）O2FeCuCuFe2+3.如下圖各燒杯中盛有海水，鐵在其中被腐蝕時(shí)由快到慢的順序是(

)

A以①作參照物，進(jìn)行比較。②構(gòu)成原電池，活動(dòng)性Fe>Sn，F(xiàn)e作負(fù)極，加快了Fe的腐蝕，因此②>①；③構(gòu)成原電池，活動(dòng)性Zn>Fe，Zn作負(fù)極，F(xiàn)e得到了保護(hù)，腐蝕比原來(lái)慢，因此腐蝕速率①>③；④構(gòu)成電解池，F(xiàn)e是活性電極，F(xiàn)e與電源的正極連接，作陽(yáng)極，發(fā)生反應(yīng)：Fe－2e－==Fe2＋，腐蝕的速率比原電池的負(fù)極還要快，腐蝕速率④>②；鐵在其中被腐蝕時(shí)由快到慢的順序是④>②>①>③。A．④>②>①>③B．②>①>③>④C．④>②>③>①D．③>②>④>①習(xí)題鞏固FeSnFeCuZnFeFe①②③④4.在日常生活中我們經(jīng)常看到鐵制品生銹、釩制品表面出現(xiàn)白斑等眾多的金屬腐蝕現(xiàn)象，可以通過(guò)下列裝置進(jìn)行探究，下列說(shuō)法正確的是()

A．按圖I裝置實(shí)驗(yàn)，為了更快更清晰地觀察到液柱上升，可采用下列方法：用酒精燈加熱具支試管B．圖II是圖I所示裝置的原理示意圖，圖Ⅱ的正極材料是鐵習(xí)題鞏固4.在日常生活中我們經(jīng)常看到鐵制品生銹、釩制品表面出現(xiàn)白斑等眾多的金屬腐蝕現(xiàn)象，可以通過(guò)下列裝置進(jìn)行探究，下列說(shuō)法正確的是()

C．鋁制品表面出現(xiàn)白斑可以通過(guò)圖Ⅲ裝置進(jìn)行探究，Cl-由活性炭區(qū)向鋁箔表面區(qū)遷移，并發(fā)生電極反應(yīng)：2Cl-－2e-==Cl2↑D．圖Ⅲ裝置的總反應(yīng)為4Al+3O2+6H2O==4Al(OH)3，生成的Al(OH)3進(jìn)一步脫水形成白斑D習(xí)題鞏固5.2000年5月，保利集團(tuán)在香港拍賣會(huì)上花費(fèi)3000多萬(wàn)港幣購(gòu)回在火燒圓明園時(shí)流失的國(guó)寶：銅鑄的牛首、猴首和虎首。普通銅器時(shí)間稍久容易出現(xiàn)銅綠，但這三件1760年銅鑄的國(guó)寶在240年后看上去仍然熠熠生輝，沒(méi)有銹跡，下列對(duì)原因的分析最可能的是()A．它們的表面都電鍍上了一層耐腐蝕的黃金B(yǎng)．環(huán)境污染日趨嚴(yán)重，它們表面的銅綠被酸雨溶解洗去C．銅的