专题一 第四节 金属的腐蚀与防护（课件）-【中职专用】高中化学同步精品课堂（高教版2023·加工制造类）

化学（加工制造类） 1.4 金属的腐蚀与防护 专题一 电化学基础与金属防护 1．能从原子的结构和组成出发，初步 学习目标 与核心素养 【学习目标】 1.了解金属发生电化学腐蚀的本质； 2.知道金属腐蚀的危害； 3.了解金属防护的方法 【核心素养】 1.通过氧金属发生电化学腐蚀的本质，培养学生现象观察与规律认知等化学学科核心素养； 2.通过金属腐蚀的危害、金属防护的方法，培养学生科学态度与社会责任等化学学科核心素养 第四节 金属的腐蚀与防护 导入 一、金属腐蚀 什么是金属腐蚀？ 金属与其外围环境的物质接触并发生化学反应，导致金属结构受到破坏的过程，称为金属腐蚀。 金属腐蚀 化学腐蚀 电化学腐蚀 化学腐蚀 电化学腐蚀 条件 现象 本质 反应类型 腐蚀速度 互相关系 不纯金属或合金与电解质溶液接触 无电流 有微弱电流产生 金属与非电解质（O2、Cl2等）直接接触 金属被氧化 较活泼金属被氧化 两者同时发生，但电化学腐蚀更普遍，危害更大 化学腐蚀<电化学腐蚀 氧化还原反应 原电池反应 一、金属腐蚀 1、化学腐蚀 金属与氧化剂直接接触发生化学反应而引起的腐蚀，称为化学腐蚀。 化学腐蚀通常是金属在高温、干燥的气体中（氧气、氯气、二氧化硫等）发生的腐蚀。化学腐蚀一般发生在金属表面。 铁与氯气直接反应而被腐蚀 银器表面变黑（Ag2S） 一、金属腐蚀 2、电化学腐蚀 钢铁制品中除主要成分铁之外，还含有碳、硫等杂质。 在潮湿的环境中，由于表面吸附作用，钢铁制品的表面形成了一层极薄的水膜。 这层水膜因为溶解了大气中的CO2、SO2、O2等气体，成为电解质溶液。 钢铁制品中就能形成许多以铁为负极，杂质碳为正极的微小原电池（简称微电池）。 由于微电池的作用，负极的铁发生氧化反应成为Fe2+，Fe2+与水膜中的OH-及空气中的O2作用生成铁锈，铁制品发生了腐蚀。 一、金属腐蚀 2、电化学腐蚀 根据电解质溶液性质不同分为：析氢腐蚀和吸氧腐蚀 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 一般情况下，金属表面的水膜呈弱酸性或中性，微电池正极发生水膜中的O2得电子被还原的反应，这类腐蚀称为吸氧腐蚀，金属电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀。 若水膜酸性比较强，微电池正极则发生H+得电子生成H2的反应，这类腐蚀称为析氢腐蚀。 一、金属腐蚀 2、电化学腐蚀 电化学腐蚀非常普遍，危害也很大，在大气、水、土壤等潮湿环境中都能发生。 埋在地下的金属管道生锈，钢铁在大气中、海水中生锈，主要是电化学腐蚀造成的。 活泼金属锌能置换出稀硫酸的氢，生成氢气。滴入硫酸铜溶液后，锌置换出其中的铜，生成的铜与锌粒以及稀硫酸溶液组成了原电池，锌负极不断溶解，铜正极上不断析出氢气。 相同条件下，含有杂质的金属（或合金）比纯金属更容易发生电化学腐蚀。 一、金属腐蚀 拓展延伸 铁碳微电解是一种工业废水处理工艺，利用铁和碳在电解质溶液中形成的微原电池反应，对废水进行处理，也称内电解法、铁屑过滤法等。 反应中，产生的初生态的Fe2+和原子H，改变废水中许多有机物的结构和特性，使有机物发生断链、开环等作用，以达到降解有机污染物的目的。 铁碳微电解处理工业废水工艺是目前处理高浓度有机废水的一种理想工艺，已用于工业废水及含砷、含氟废水的处理工程。 具有设备简单、易操作、运行成本低和应用范围广等特点，还能以废治废（废铁屑处理后可使用），具有良好的经济效益、环保效果和工业应用前景。 二、金属防护 1、金属腐蚀的危害 金属是一类重要的材料，无论是航天器、载人潜水器的制造，还是日常生活中的炊具、电器，甚至螺帽、焊条的生产，几乎都离不开金属材料。金属腐蚀轻则影响设备使用寿命，重则导致管道破裂、钢架断裂等，可引发安全事故，危害极大。 二、金属防护 为了防止金属腐蚀，人们采取了哪些措施？ 二、金属防护 2、金属防护的方法 一是改变金属的组成，使其本身抗腐蚀能力增强 二是在金属表面覆盖一层其他物质，阻止金属与周围物质接触 三是利用电化学的原理防腐 二、金属防护 2、金属防护的方法 （1）形成合金 改变组成，形成合金防锈，最典型的产品是不锈钢，不锈钢是一类耐空气、蒸汽、水、化学品等腐蚀介质的钢的统称，一般通过向钢中添加铬、镍、钼、钛、铌、铜等元素获得耐腐蚀性。 二、金属防护 2、金属防护的方法 (2)覆盖保护层 通过覆盖保护层，将金属与外界隔开，可以有效防止金属腐蚀。常用的方法有涂油漆、涂油脂、发蓝处理、电镀等。 二、金属防护 2、金属防护的方法 (3)阴极保护法 电化学腐蚀中，原电池的负极因为发生氧化反应而被腐蚀，而原电池的正极发生的是还原反应，不被腐蚀。让被保护金属作为正极，就能有效防止其腐