4.3金屬的腐蝕與防護 課件高二上學期化學人教版（2019）選擇性必修1

選擇性必修一第四章第三節(jié)

（金屬的腐蝕與防護）人民教育出版社高中化學新課導入Fe2O3·xH2O(化合態(tài))Fe(游離態(tài))0+3Cu2(OH)2CO3(化合態(tài))Cu(游離態(tài))0+2金屬原子失去電子，被氧化(

M-ne-=Mn+)金屬腐蝕的危害使橋梁、建筑物的金屬構(gòu)架強度降低而造成坍塌機器設備、儀器、儀表的精度和靈敏度降低，直至報廢使地下金屬管道發(fā)生泄漏、輪船船體損壞等1.概念2.金屬腐蝕的實質(zhì)金屬原子失去電子，被氧化

M-ne-=Mn+金屬或合金與周圍的氣體或液體發(fā)生氧化還原反應而引起損耗的現(xiàn)象。金屬腐蝕通常是自發(fā)進行的3.由于與金屬接觸的氣體或液體物質(zhì)不同，發(fā)生腐蝕的情況也不同。一、金屬的腐蝕其實質(zhì)是金屬原子失電子變?yōu)殛栯x子，金屬發(fā)生氧化反應。3.金屬腐蝕的類型（1）化學腐蝕高溫條件被腐蝕的燃氣灶金屬與其表面接觸的一些物質(zhì)（如O2、Cl2、SO2）直接反應而引起的腐蝕。無電流產(chǎn)生一、金屬的腐蝕3.金屬腐蝕的類型一、金屬的腐蝕（2）電化學腐蝕當不純的金屬與電解質(zhì)溶液接觸時會發(fā)生原電池反應，比較活潑的金屬發(fā)生氧化還原反應而被腐蝕。有微弱電流產(chǎn)生【注意】電化學腐蝕和化學腐蝕往往同時發(fā)生，但絕大多數(shù)屬于電化學腐蝕，且腐蝕速率更快，危害也更嚴重。3.金屬腐蝕的類型一、金屬的腐蝕【思考】鋼鐵在干燥空氣和潮濕的空氣中，那個更容易腐蝕？【例1】以下現(xiàn)象與電化學腐蝕無關(guān)的是（）黃銅（銅鋅合金）制作的銅鑼不易產(chǎn)生銅綠生鐵比軟鐵芯（純鐵）容易生銹鐵制器件附有銅制配件，在接觸處易生鐵銹銀制獎牌久置后表面變暗潮濕的空氣中D化學腐蝕在潮濕的空氣中，鋼鐵表面吸附了一薄層水膜。水膜中溶有O2、CO2、SO2等氣體，這樣在鋼鐵表面形成了一層電解質(zhì)溶液的薄膜，它跟鋼鐵中的鐵和少量的單質(zhì)碳構(gòu)成無數(shù)微小的原電池。潮濕環(huán)境中的鐵制水管、輪船生銹二、電化學腐蝕二、電化學腐蝕1.電化學腐蝕的分類（1）析氫腐蝕條件：水膜酸性較強正極（C）:2H++2e?

H2↑負極（Fe）:Fe?2e?

Fe2+Fe+2H+＝Fe2++H2↑

二、電化學腐蝕1.電化學腐蝕的分類（2）吸氧腐蝕如果鋼鐵表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性。正極（C）：O2+4e?+2H2O=4OH?總

反

應：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2后續(xù)反應：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3負極（Fe）:Fe?2e?

=

Fe2+Fe2O3·xH2O通常兩種腐蝕同時存在，但吸氧腐蝕更普遍二、電化學腐蝕2.電化學腐蝕的實驗驗證【實驗4-3】（1）將經(jīng)過食鹽水浸泡、酸洗除銹的鐵釘，放入具支試管中。幾分鐘后，觀察導管中水柱的變化，解釋引起這種變化的原因二、電化學腐蝕實驗現(xiàn)象實驗解釋導管中液面上升裝置中鐵、碳、飽和食鹽水構(gòu)成原電池，鐵釘發(fā)生吸氧腐蝕，導致壓強變小。二、電化學腐蝕2.電化學腐蝕的實驗驗證（2）取兩支試管，分別放入兩顆鋅粒和等體積、等濃度的稀鹽酸，觀察現(xiàn)象。然后，向其中一支試管中滴加1~2滴硫酸銅溶液，再觀察現(xiàn)象。解釋產(chǎn)生不同現(xiàn)象的原因。【實驗4-3】二、電化學腐蝕2.電化學腐蝕的實驗驗證（2）析氫腐蝕實驗現(xiàn)象實驗解釋兩只試管均冒出氣泡，且①試管中產(chǎn)生氣泡的速率更快Zn置換出Cu，Zn、Cu、稀鹽酸構(gòu)成原電池，發(fā)生電化學腐蝕（析氫），能加快反應速率。①②二、電化學腐蝕【創(chuàng)新實驗】不同pH下，試管中氣體壓強隨時間變化情況電腦數(shù)據(jù)采集器一定pH的醋酸溶液鐵和炭粉2H＋+2e?

=H2↑pH=2.0、2.5、3.0、3.5：pH=4.0：O2+4e?+4H+=2H2O（析氫腐蝕）（吸氧腐蝕）二、電化學腐蝕3.電化學腐蝕的實驗驗證濃度性質(zhì)反應影響決定水膜酸性較強c(H+)較大水膜酸性較弱或呈中性c(H+)較小氧化性H+＞O2析氫腐蝕2H++2e－

=H2↑氧化性H+＜O2吸氧腐蝕O2+4e－+2H2O=4OH－O2+4e?+4H+=2H2O二、電化學腐蝕【課堂練習1】下列關(guān)于金屬腐蝕的說法正確的是

(

)A．合金都比純金屬易被腐蝕

B．金屬化學腐蝕的實質(zhì)是：M－ne－=Mn＋，電子直接轉(zhuǎn)移給氧化劑

C．金屬的電化學腐蝕必須在酸性條件下進行

D．在潮濕的環(huán)境中，金屬的電化學腐蝕一定是析氫腐蝕

E．鍍鋅鐵皮的鍍層損壞后，鐵更容易被腐蝕F.純鐵不易被腐蝕，生鐵易被腐蝕，是因為生鐵中含碳能形成原電池發(fā)生電化學腐蝕BF二、電化學腐蝕【課堂練習2】銅在潮濕的空氣中也能發(fā)生電化學腐蝕。

(1)若銅在中性或堿性環(huán)境中發(fā)生電化學腐蝕，則負極反應式為__________________________________，正極反應式為__________________________________，總反應式為____________________________________。得到的產(chǎn)物還可與空氣中的CO2繼續(xù)反應，得到銅綠[Cu2(OH)2CO3]，化學方程式是_________________________________________。(2)若銅在酸性環(huán)境中發(fā)生電化學腐蝕，則正極反應式為________________________，總反應式_______________________________________。【思考】根據(jù)金屬腐蝕的實質(zhì)，你能提出金屬的防護方法嗎？金屬防護的實質(zhì)：阻止M-ne-=Mn+

的發(fā)生金屬的防護方法思考角度切斷原電池反應給予電子改變金屬材料組成在金屬表面覆蓋保護層三、金屬的防護（教材P113）1.改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)性能依據(jù)金屬腐蝕的化學反應原理和腐蝕類型來確定金屬防護的方法。在金屬中添加其他

或

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。不銹鋼盆鈦合金炒鍋不銹鋼高壓鍋金屬非金屬三、金屬的防護（教材P113）2.在金屬表面覆蓋保護層依據(jù)金屬腐蝕的化學反應原理和腐蝕類型來確定金屬防護的方法。a.在鋼鐵制品的表面噴涂

或覆蓋搪瓷，塑料等。油漆、礦物性油脂噴漆鍍鉻包裹塑料搪瓷三、金屬的防護（教材P113）2.在金屬表面覆蓋保護層依據(jù)金屬腐蝕的化學反應原理和腐蝕類型來確定金屬防護的方法。b.用

等方法在鋼鐵表面鍍上一層鋅、錫、鉻、鎳等金屬。電鍍?nèi)?、金屬的防護（教材P113）2.在金屬表面覆蓋保護層依據(jù)金屬腐蝕的化學反應原理和腐蝕類型來確定金屬防護的方法。c.用化學方法在鋼鐵部件表面進行發(fā)藍處理(生成一層致密的

薄膜)。d.利用陽極氧化處理鋁制品的表面，使之形成致密的

而鈍化。e.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。四氧化三鐵氧化膜三、金屬的防護思考交流

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。＋－ZnAFe＋－SnAFe我們知道，金屬發(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。經(jīng)酸化的3％NaCl溶液三、金屬的防護金屬活潑性：Zn>Fe>Sn鍍層有破損白鐵馬口鐵鋅為負極，鐵為正極被保護錫為正極，鐵為負極腐蝕加快金屬腐蝕的快慢與構(gòu)成原電池兩極的材料有關(guān)，兩極材料的活動性差別越大，氧化還原反應的速率越快，活潑金屬被腐蝕的速度越快。電化學保護法三、金屬的防護3.電化學保護法（1）犧牲陽極（發(fā)生氧化反應）法正極犧牲鋅塊來保護鋼閘門，鋅塊必須定期更換鋼閘門(陰極)海水鋅板(犧牲陽極)e-e-應用原電池原理，被保護金屬作

，不反應，起到保護作用；而活潑金屬作

，參加反應受到腐蝕。應用：鍋爐內(nèi)壁、船舶外殼、鋼鐵閘門安裝鎂合金或鋅塊。負極船體上鑲嵌的鋅塊三、金屬的防護3.電化學保護法（1）犧牲陽極法（1）以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(zhì)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Fe電極區(qū)域取少量溶液于試管中，再向試管中滴入2滴黃色K3[Fe(CN)6]（鐵氰化鉀）溶液，觀察試管中溶液顏色變化？【實驗4-4】已知Fe2＋與K3[Fe(CN)6]溶液反應生成帶有特征藍色的KFe[Fe(CN)6]沉淀。三、金屬的防護3.電化學保護法（1）犧牲陽極法三、金屬的防護3.電化學保護法（1）犧牲陽極法實驗裝置電流表陽極（負極）陰極（正極）現(xiàn)象有關(guān)反應偏轉(zhuǎn)鋅片逐漸溶解有氣泡冒出，試管中無藍色沉淀生成。Zn-2e-=Zn2＋O2＋4e-+4H＋=2H2O結(jié)論：溶液中不含F(xiàn)e2+，F(xiàn)e作正極不被腐蝕。三、金屬的防護3.電化學保護法（1）犧牲陽極法（2）在兩個培養(yǎng)皿中分別放入含有NaCl的瓊脂溶液，并滴入5～6滴酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液，混合均勻，取兩個2～3cm長的鐵釘，用砂紙擦光，將裹有鋅皮的鐵釘放入a，纏有銅絲的鐵釘放入b?！緦嶒?-4】三、金屬的防護3.電化學保護法（1）犧牲陽極法三、金屬的防護3.電化學保護法（1）犧牲陽極法鋅作負極，發(fā)生反應：_____________________鐵作正極，發(fā)生反應：_____________________O2+2H2O+4e-=4OH-Zn-2e-=Zn2+鐵作正極，不反