4.3.1 金属的腐蚀与防护- 课件-2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修1

第三节 金属的腐蚀与防护 第四章 化学反应与电能 人教版2019 高二 新课导入 —《青花瓷》方文山 铜器生锈—铜绿 Cu2(OH)2CO3 新课导入 金属的腐蚀在生活中非常普遍 钢铁生锈——铁锈 Fe2O3·xH2O 新课导入 我国每年因金属腐蚀造成的直接经济损失约占国民生产总值的5% （2024年中国GDP约为135万亿元），全世界每年因生锈损失的钢铁约占世界钢铁年产量的1/4，超过每年各项大灾（火灾、风灾、地震等）损失的总和 一、金属的腐蚀 1.概念： 金属或合金与周围的气体或液体发生氧化还原反应而引起损耗的现象。 2.金属腐蚀的实质： 金属原子失电子，被氧化。M - ne- = Mn+ 3.类型: （1）化学腐蚀：金属与其表面接触的一些物质（如 <m></m>,<m></m>,<m></m> 等）直接反应 高温条件被腐蚀的燃气灶 一、金属的腐蚀 （2）电化学腐蚀：不纯的金属与电解质溶液接触发生原电池反应。 钢铁 水膜 CO2、 SO2、H2S 电解质溶液 铁 C 原电池 化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍。 一、金属的腐蚀 分类 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 负极 正极 总反应 Fe - 2e- = Fe2+ O2 + 4e- + 2H2O=4OH- 2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2 Fe - 2e- = Fe2+ 2H+ + 2e- = H2↑ Fe + 2H+ = Fe2++ H2↑ 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 2Fe(OH)3= Fe2O3·xH2O + (3-x) H2O 进一步反应： （更普遍） 一、金属的腐蚀 实验验证：吸氧腐蚀的过程 实验步骤 将经过酸洗除锈的铁钉用饱和食盐水浸泡一下，放入具支试管中。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 步骤一 一、金属的腐蚀 实验验证：析氢腐蚀的过程 实验步骤 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。解释产生不同现象的原因。 步骤二 一、金属的腐蚀 浓度 性质 反应 影响 决定 水膜酸性较强 c(H+)较大 水膜酸性较弱或呈中性 c(H+)较小 氧化性 H+＞O2 析氢腐蚀 2H+ + 2e－ = H2↑ 氧化性 H+＜O2 吸氧腐蚀 O2 + 4e－+ 2H2O = 4OH O2+ 4e－+ 4H+ = 2H2O pH=2.0、3.0、3.5： pH=4.0 二、金属的防护 黄河铁牛，是唐朝时期为了固定浮桥所制，千百年来仍没有被河水侵蚀，被完好保存。为了保护铁牛不受侵蚀，铁匠们将铁牛的表面涂了一层厚膜。而在这层镀膜的保护下，铁牛就算经历了风吹日晒、河流侵蚀，它仍然还能基本保持原来的样子。 什么原理？ 二、金属的防护 1．改变金属材料的组成 如普通钢中加入镍、铬等制成不锈钢产品，钛合金不仅具有优异的抗腐蚀性， 还具有良好的生物相容性。 二、金属的防护 2、在金属表面覆盖保护层 在金属表面覆盖致密的保护层，将金属制品与周围物质隔开。 (1)非金属保护层：喷涂油漆、矿物性油脂或覆盖搪瓷、塑料等; (2)金属保护层：用电镀等方法在钢铁表面镀上一层锌、锡、铬、镍等金属; (3)发蓝处理：钢铁部件表面生成一层致密的四氧化三铁薄膜； (4)钝化处理：利用阳极氧化处理铝制品，使之形成致密的氧化膜；离子注入、表面渗镀等方式在金属表面也可以形成稳定钝化膜。 喷漆 镀铬 搪瓷 发蓝处理 二、金属的防护 支架涂油漆 自行车的构件如支架、链条、钢圈等，分别采取了什么防锈措施？ 支架和车圈也可采用铝合金、不锈钢等其他耐腐蚀的合金材料 链条涂油 车圈镀铬 二、金属的防护 3．电化学保护法 (1)牺牲阳极法（原电池原理） 牺牲阳极法示意图 e- e- 船体上镶嵌的锌块 被保护的金属作正极 活泼性更强的金属作负极 二、金属的防护 电化学保护法实验探究 (1)实验探究一 实验操作：以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，按图所示连接装置。观察电流表指针的变化，以及两个电极附近发生的现象。 一段时间后在Fe电极区取少量溶液于试管中，再向试管中滴入 2滴黄色K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液。 二、金属的防护 电化学保护法实验探究 (1)实验探究二：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。两个2～3 cm的铁钉，用砂纸擦光。如图(a)所示，将裹有锌皮的铁钉放入上述的一个培养皿中；如图(b)所示，将缠有铜丝的铁钉放入另一个培养皿中。观察并解释实验现象。 二、金属的防护 常用的白铁皮是在薄钢板表面镀上一层锌，罐装食品用的马口铁是在薄钢板表面镀上一层锡，若上述两种钢铁制品的表面出现破损时，请分析说明白铁皮、马口铁的腐蚀情况。 白铁皮 马口铁 镀层有破损 白铁 马口铁 锌为负极，铁为正极被保护 锡为正极，铁为负极腐蚀加快 二、金属的防护 (2)外加电流法（电解池原理） 外加电流法示意图 被保护的金属作阴极 惰性电极作辅助阳极 在外加直流电作用下，电子被迫流向被保护的钢铁设备，使钢铁表面的腐蚀电流降至零或接近等于零。 二、金属的防护 牺牲阳极法和外加电流法都要采用辅助阳极，将被保护的金属作为阴极。在这两种方法中，辅助阳极发生的电极反应类型是否相同？对于用作辅助阳极的金属的化学性质各有什么要求？ 二、金属的防护 【典例一】下面各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是 　 　. ⑤ ④>②>①>③>⑤ 电解池阳极腐蚀>原电池负极腐蚀>化学腐蚀>原电池的正极>电解池的阴极 二、金属的防护 判断金属腐蚀快慢的规律 (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) 与构成原电池两极的材料有关 (电解池的阳极 > 原电池的负极 > 化学腐蚀 > 原电池的正极 > 电解池的阴极) 同一电解质溶液中 (强电解质中>弱电解质中>非电解质中) 同一种金属在相同浓度不同介质中 (无保护措施的金属腐蚀>有一定保护措施的金属腐蚀>牺牲阳极的阴极保护法引起的金属腐蚀>有外加电流的阴极保护法引起的金属腐蚀) 有无保护措施的腐蚀快慢顺序 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 金属腐蚀的实质 M-ne- = Mn+ 阻止 M-ne- = Mn+ 的发生 切断原电池反应 电化学保护 改变金属材料组成 在金属表面覆盖保护层 牺牲阳极的阴极保护法 外加电流法 课堂小结 Lavf58.76.100 Lavf58.76.100 $$