4.3 金属的腐蚀与防护（课件）-【基于真实情景的同步教学】2024-2025学年高二化学同步课件与检测（人教版2019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 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 选 择 性 必 修 一（ 2019 人 教 版 ） 知识与技能 1.认识金属腐蚀带来的危害，了解金属腐蚀的两种类型。 2.理解钢铁吸氧腐蚀和析氢腐蚀发生的条件及原理。 3.认识常见的防止金属腐蚀的方法，能解释两种电化学防护方法的原理。 过程与方法 情感态度与价值观 通过金属腐蚀对生产、生活的影响，切实感受金属及合金在国家建设及社会生活中的重要作用，形成爱护资源，科学利用资源的正确思想，感受化学对人类进步的意义。 1.通过对钢铁发生吸氧腐蚀和析氢腐蚀对比实验的探究，学会设计控制单一变量进行对比实验以及对实验设计进行评价。 2.通过实验探究的过程，提高对实验现象的观察能力和分析能力。 1 2 3 学习目标 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 选 择 性 必 修 一（ 2019 人 教 版 ） 更多模版：亮亮图文旗舰店https://liangliangtuwen.tmall.com 2 教学引入：金属的腐蚀、分类与防护 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 选 择 性 必 修 一（ 2019 人 教 版 ） 金属的腐蚀 01 PART 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 选 择 性 必 修 一（ 2019 人 教 版 ） 1.1 金属的腐蚀 本质：金属原子失去电子被氧化的过程。 金属腐蚀：金属或合金与周围的气体或液体物质发生氧化还原反应而引起损耗的现象。 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 选 择 性 必 修 一（ 2019 人 教 版 ） 1.1 金属的腐蚀 1.化学腐蚀： 金属与其表面接触的一些物质（如O2、Cl2、SO2等）直接反应而引起的腐蚀。 特点：无电流产生，受温度影响大,温度升高而腐蚀速率加快。 例如：钢材在高温下容易被氧化，表面生成由FeO、Fe2O3、Fe3O4组成的一层氧化物。 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 选 择 性 必 修 一（ 2019 人 教 版 ） 1.1 金属的腐蚀 2.电化学腐蚀： 不纯的金属跟电解质溶液接触时，发生原电池反应，比较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀。 例如：钢铁制品在潮湿空气中的锈蚀就是电化学腐蚀。 特点：有微弱的电流产生，最为普遍，危害大，腐蚀速率快。 说明：金属腐蚀过程中，化学腐蚀和电化学腐蚀同时发生，只是电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍，速率更大，危害更大。 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 选 择 性 必 修 一（ 2019 人 教 版 ） 1.2 钢铁的电化学腐蚀 根据钢铁表面水膜的酸性强弱，钢铁腐蚀可分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀两种类型。 1.析氢腐蚀： 金属表面的电解质溶液酸性较强，腐蚀过程中有H2放出，如图所示。 Fe - 2e- === Fe2+ 2H+ + 2e- === H2↑ Fe + 2H+ === Fe2+ + H2↑ 负极（Fe）： 正极（C） ： 总反应： 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 选 择 性 必 修 一（ 2019 人 教 版 ） 负极（Fe）： 正极（C） ： 总反应： 1.2 钢铁的电化学腐蚀 2.吸氧腐蚀： 钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性时，溶解的氧气参加电极反应，发生吸氧腐蚀。如图所示。 Fe - 2e- === Fe2+ O2 + 2H2O + 4e- = 4OH- 2Fe + O2 + 2H2O = 2Fe(OH)2 后续反应：4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 Fe2O3·xH2O 脱去一部分水 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 选 择 性 必 修 一（ 2019 人 教 版 ） 1.3 【实验4-3】铁的吸氧腐蚀实验 （1）将经过酸洗除锈的铁钉用饱和食盐水浸泡一下放入图4-21所示的具支试管中。几分钟后，观察导管中水柱的变化，解释引起这种变化的原因。 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 选 择 性 必 修 一（ 2019 人 教 版 ） 1.3 【实验4-3】铁的吸氧腐蚀实验 现象及原因：实验1中导管中的水柱上升，铁钉生锈。说明该过程铁钉被腐蚀。铁钉发生的是吸氧腐蚀。 实验结论：装置中Fe、C、饱和食盐水构成了Fe-C-饱和食盐水原电池，Fe作负极，C作正极，饱和食盐水作电解质溶液，由于NaCl溶液呈中性，发生吸氧腐蚀。 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 选 择 性 必 修 一（ 2019 人 教 版 ） 1.3 【实验4-3】 （2）取两支试管，分别放入两颗锌粒和等体积、等浓度的稀盐酸，观察现象。然后，向其中一支试管中滴加1～2滴硫酸铜溶液，再观察现象。 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 选 择 性 必 修 一（ 2019 人 教 版 ） 1.3 【实验4-3】 现象及原因：开始时试管中均有无色气体产生，且两支试管中产生气泡的速率相等；滴加硫酸铜溶液后①试管产生气体的速率明显加快。原因是锌置换出铜后构成了铜锌原电池，锌作负极，腐蚀速率加快。。 实验结论：滴加硫酸铜溶液后，装置中Zn、Cu、稀盐酸构成了Zn-Cu-稀盐酸原电池，Zn作负极，Cu作正极，稀盐酸作电解质溶液，由于稀盐酸呈酸性，发生析氢腐蚀。 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 选 择 性 必 修 一（ 2019 人 教 版 ） 1.4 影响金属腐蚀速率的因素 1.本性： 金属越活泼，越易被腐蚀。 2.温度： 环境温度越高，腐蚀速率越快。 3.浓度： 氧化剂浓度越大，腐蚀速率越快。 影响金属腐蚀的因素包括金属的本性和介质两个方面。就金属本性来说，金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀。介质对金属腐蚀的影响也很大，如果金属在潮湿的空气中，接触腐蚀性气体或电解质溶液，较容易被腐蚀。 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 选 择 性 必 修 一（ 2019 人 教 版 ） 小结：判断金属腐蚀快慢的规律 1.与构成微电池两极的材料有关。两极材料的活动性差别越大，氧化还原反应的速率越快，活泼金属被腐蚀的速度越快。 2. 在同一电解质溶液中：电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防腐措施的腐蚀。 3.同一种金属在相同浓度不同介质中：在强电解质中>弱电解质中>非电解质中 4.对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀速率越快。 注意：在钢铁的腐蚀过程中，其电化学腐蚀更严重，在电化学腐蚀中，吸氧腐蚀更普遍。 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 选 择 性 必 修 一（ 2019 人 教 版 ） 1.利用如图装置进行实验，开始时，U形管两边液面相平，密封好，放置一段时间。下列说法不正确的是(　　) A．左侧发生吸氧腐蚀，右侧发生析氢腐蚀 B．一段时间后，左边液面高于右边液面 C．a、b两处具有相同的负极反应式：Fe－2e－=Fe2＋ D．a处溶液的pH增大，b处溶液的pH减小 课堂检测 D 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 选 择 性 必 修 一（ 2019 人 教 版 ） 金属的防护 02 PART 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 选 择 性 必 修 一（ 2019 人 教 版 ） 2.1 金属的常见防护措施 1.改变金属材料的组成 如：含铬、镍等合金元素的不锈钢具有很好的抗腐蚀性能。 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。 钛合金 不锈钢 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 选 择 性 必 修 一（ 2019 人 教 版 ） 2.1 金属的常见防护措施 2.在金属表面覆盖保护层 表面喷涂油漆/油脂，覆盖搪瓷、塑料等。 电镀：表面镀上一层锌、锡、铬、镍等。 化学方法：生成致密的四氧化三铁薄膜。 阳极氧化：使铝制品形成致密的氧化膜。 油漆 金属保护层 发蓝处理 钝化处理 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 选 择 性 必 修 一（ 2019 人 教 版 ） 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）。 2.2 金属的电化学防护 1.牺牲阳极法： 船身上装锌块 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 选 择 性 必 修 一（ 2019 人 教 版 ） 2.3 【实验4-4】牺牲阳极法实验 （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？ （2）将1 g琼脂加入250 mL烧杯中，再加入50 mL饱和食盐水和150 mL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2～3 cm的铁钉，用砂纸擦光。将裹有锌皮的铁钉放入上述的一个培养皿a中；将缠有铜丝的铁钉放入另一个培养皿b中。观察并解释实验现象。 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 选 择 性 必 修 一（ 2019 人 教 版 ） 2.3 【实验4-4】牺牲阳极法实验 结论 实验1 现象 有关反应 电流表 阳极 阴极 指针偏转 逐渐溶解 质量不变；加入铁氰化钾溶液，无变化 Zn-2e-=Zn2+ O2+4e-+4H+=H2O —— Fe、Zn和酸化的NaCl溶液构成原电池；装置中铁未被腐蚀。 ： 说明：Fe2+与K3[Fe(CN)6] (黄色)反应生成KFe[Fe(CN)6]沉淀(带有特征蓝色)，K3[Fe(CN)6]用于Fe2+检验。 酸性较弱，O2在阴极得电子 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 选 择 性 必 修 一（ 2019 人 教 版 ） 2.3 【实验4-4】牺牲阳极法实验 实验2 a b 现象 解释 靠近锌皮处颜色无变化， 靠近裸露的铁钉处出现红色 靠近铜丝处出现红色， 靠近裸露的铁钉处出现蓝色 形成原电池： Zn作阳极(负极)，被腐蚀； 铁作阴极(正极)，铁被保护 构成原电池： 铁作阳极(负极),被腐蚀； 铜作阴极(正极)。 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 选 择 性 必 修 一（ 2019 人 教 版 ） 应用电解池原理,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。 2.2 金属的电化学防护 2.牺牲阳极法： 常用于防止土壤、海水及河水中的金属设备的腐蚀。 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 选 择 性 必 修 一（ 2019 人 教 版 ） 2.2 金属的电化学防护 牺牲阳极法：辅助阳极金属材料活动性必须比被保护的金属的活动性要强。 相同，都是发生氧化反应。 外加电流法：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。 1.牺牲阳极法、外加电流法都要采用辅助阳极，两种方法中辅助阳极发生的反应类型是否相同？ 2.对于用作辅助阳极的金属的化学性质各有什么要求？ 【思考与讨论】 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 选 择 性 必 修 一（ 2019 人 教 版 ） 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↑ 课堂检测 D 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 选 择 性 必 修 一（ 2019 人 教 版 ） 小结：防腐措施由好到坏的顺序 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 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。 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 选 择 性 必 修 一（ 2019 人 教 版 ） 3.下列各情况下，其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是 。 课堂检测 (5) (2) (1) (3) (4) 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 选 择 性 必 修 一（ 2019 人 教 版 ） 小结 金属的腐蚀与防护 金属的腐蚀与防护 金属的腐蚀 金属的防护 化学腐蚀 金属表面覆盖保护层 电化学腐蚀 改变金属材料的组成 电化学保护法 1）牺牲阳极法 2）外加电流法 1）析氢腐蚀 2）吸氧腐蚀 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 选 择 性 必 修 一（ 2019 人 教 版 ） 更多模版：亮亮图文旗舰店https://liangliangtuwen.tmall.com 29 第四章 化学反应与电能 第三节 金属的腐蚀与防护 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 选 性 必 修 一（ 2019 人 教 版 ） Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 $$