【高中化學】金屬的腐蝕與防護（第2課時+金屬的防護） 2023-2024學年高二化學人教版2019選擇性必修1

第三節(jié)金屬的腐蝕與防護

第2課時金屬的防護

人教版選擇性必修1學習目標了解防止金屬腐蝕的措施。學習目標通過認識金屬腐蝕產(chǎn)生的危害和影響，樹立防止金屬腐蝕的意識，熟知金屬腐蝕常用的防護方法。培養(yǎng)學生“科學態(tài)度與社會責任”的學科素養(yǎng)。素養(yǎng)目標情境引入

這些鐵牛是唐朝時期鑄造的，用于固定蒲津渡浮橋的繩索。而如今，浮橋已不在，但鐵牛依然如故，鎮(zhèn)守著黃河的東岸。這些鐵牛能夠保存至今實屬罕見。山西40噸唐代鐵牛，鎮(zhèn)守黃河1200年未生銹實屬罕見

據(jù)專家分析，鐵牛1200年來沒有被河水侵蝕，一是因為古代工匠在鑄造鐵牛的過程中，注重了防腐蝕、防生銹的工藝；二是因為歷朝歷代的當?shù)匕傩斩甲⒅乇Ｗo鐵牛，長期進行防銹維護。這些鐵牛不僅是歷史的見證者，也是文化的傳承者。情境引入教學過程思考角度切斷原電池反應電化學保護改變金屬材料組成在金屬表面覆蓋保護層金屬防護的本質：阻止M-ne-=Mn+

的發(fā)生思考與討論根據(jù)金屬腐蝕的實質M-ne-=Mn+，你能提出金屬的防護方法嗎？教學過程一、金屬的防護1.改變金屬材料的組成

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。不銹鋼高壓鍋教學過程2.在金屬表面覆蓋保護層

在金屬表面覆蓋致密的保護層，將金屬制品與周圍物質隔開是一種普遍采用的防護方法。噴漆搪瓷包裹塑料涂礦物性油脂發(fā)藍處理鍍鉻烤藍涂機油烤漆涂凡士林鍍鋅鍍鉻思考與討論：自行車部件采用了什么樣的防護措施嗎?教學過程教學過程

常用的白鐵皮是在薄鋼板表面鍍上一層鋅，罐裝食品用的馬口鐵是在薄鋼板表面鍍上一層錫。若上述兩種鋼鐵制品的表面出現(xiàn)破損時，請分析并說明白鐵皮、馬口鐵的腐蝕情況。思考與討論白鐵皮馬口鐵教學過程3.電化學保護法

金屬在發(fā)生電化學腐蝕時，總是作為原電池負極（陽極）的金屬被腐蝕，作為正極（陰極）的金屬不被腐蝕。如果能使被保護的金屬成為陰極，則該金屬就不易被腐蝕。要達到這個目的，通?？梢圆捎孟铝袃煞N陰極保護法。犧牲陽極法（原電池原理保護）外加電流法（電解池原理保護）教學過程3.電化學保護法（1）犧牲陽極法（原電池原理保護）形成原電池反應時，讓被保護金屬作正極，不反應，起到保護作用；而活潑金屬作負極，參加反應受到腐蝕。這種保護法犧牲了陽極(原電池負極)，保護了陰極(原電池的正極)犧牲陽極法示意圖犧牲船體上鑲嵌的鋅塊，避免船體遭受腐蝕教學過程實驗一：Fe作保護電極，Zn作輔助電極，以經(jīng)過酸化的3%NaCl溶液作電解質溶液，按圖所示連接好裝置。觀察電流表指針的變化，以及燒杯中兩個電極附近發(fā)生的現(xiàn)象。過一段時間，用膠頭滴管從和Fe電極區(qū)域取少量溶液于試管中，再向試管中滴入2滴K3[Fe(CN)6](鐵氰化鉀)溶液，觀察試管中溶液顏色變化？實驗驗證：犧牲陽極法注意：Fe2+與K3[Fe(CN)6]溶液(黃色)反應生成帶有特征藍色的鐵氰化亞鐵KFe[Fe(CN)6]沉淀教學過程教學過程實驗1電流表陽極陰極現(xiàn)象有關反應實驗2偏轉鋅片逐漸溶解鐵電極上有氣泡冒出Zn-2e-=Zn2＋2H＋＋2e-=H2↑試管中滴入2滴K3[Fe(CN)6](鐵氰化鉀)溶液，無明顯變化

Fe電極被保護，不發(fā)生反應。Fe、Zn和經(jīng)過酸化的NaCl溶液構成原電池；Zn作負極被腐蝕，F(xiàn)e作正極被保護實驗現(xiàn)象：實驗結論：教學過程實驗二：將1g瓊脂加入250mL燒杯中，再加入50mL飽和食鹽水和150mL水。攪拌、加熱煮沸，使瓊脂溶解。稍冷后，趁熱把瓊脂溶液分別倒入兩個培養(yǎng)皿中，各滴入5～6滴酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液，混合均勻。

取兩個2～3cm的鐵釘，用砂紙擦光。如圖(a)所示，將裹有鋅皮的鐵釘放入上述的一個培養(yǎng)皿中；如圖(b)所示，將纏有銅絲的鐵釘放入另一個培養(yǎng)皿中。觀察并解釋實驗現(xiàn)象。(a)裹有鋅皮的鐵釘(b)纏有銅絲的鐵釘教學過程教學過程鐵釘?shù)穆懵恫糠种車霈F(xiàn)特征藍色，銅絲附近變紅裹有鋅片的鐵釘，鋅片逐漸溶解，鐵釘附近溶液變紅色教學過程3.電化學保護法（2）外加電流法（電解池原理保護）

外加電流法是把被保護的鋼鐵設備（如鋼閘門）作為陰極，用惰性電極作為輔助陽極，兩者均放在電解質溶液（如海水）里，外接直流電源。通電后，調整外加電壓，強制電子流向被保護的鋼鐵設備，使鋼鐵表面腐蝕電流降至零或接近零。在這個系統(tǒng)中，鋼鐵設備被迫成為陰極而受到保護。教學過程思考與討論：犧牲陽極法和外加電流法都要采用輔助陽極，將被保護的金屬作為陰極。在這兩種方法中，輔助陽極發(fā)生的電極反應類型是否相同？對于用作輔助陽極的金屬的化學性質各有什么要求？

犧牲陽極法和外加電流法采用的輔助陽極，在電極上發(fā)生的反應類型是相同的，都是發(fā)生氧化反應。采用的輔助陽極在化學性質上要求是不同的，犧牲陽極法采用的輔助陽極金屬材料的活動性必須比被保護的金屬的活動性要強，外加電流法的輔助陽極只起導電作用，惰性電極和金屬均可作輔助陽極，但最好選用惰性電極。港珠澳大橋設計壽命120年，對橋體鋼構件采用了多種防腐方法。下列分析錯誤的是()A．防腐原理主要是避免發(fā)生反應：2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)2B．鋼構件表面噴涂環(huán)氧樹脂涂層，是為了隔絕空氣、水等防止形成原電池C．采用外加電流法時需外接鎂、鋅等作輔助陽極D．鋼構件可采用不銹鋼材料以減緩電化學腐蝕典例1．

【答案】C課堂練習支撐海港碼頭基礎的鋼管樁，常用外加電流法進行防腐，工作原理如圖所示，其中高硅鑄鐵為惰性輔助陽極。下列有關表述不正確的是()A．通入保護電流使鋼管樁表面腐蝕電流接近于零B．通電后外電路電子被強制從高硅鑄鐵流向鋼管樁C．高硅鑄鐵的作用是作為損耗陽極材料和傳遞電流D．通入的保護電流應該根據(jù)環(huán)境條件變化進行調整典例2．

【答案】C

課堂練習將金屬M連接在鋼鐵設施表面，可減緩水體中鋼鐵設施的腐蝕。在題圖所示的情境中，下列有關說法正確的是()A．陰極的電極反應式為Fe－2e－=

Fe2＋B．金屬M的活動性比Fe的活動性弱C．鋼鐵設施表面因積累大量電子而被保護D．鋼鐵設施在河水中的腐蝕速率比在海水中的快典例3．

課堂練習【答案】C

課堂小結金屬的腐蝕與防護金屬的腐蝕化學腐蝕電化學腐蝕1）析氫腐蝕2）吸氧腐蝕金屬的防護金屬表面覆蓋保護層