4.4 金属的电化学腐蚀与防护 第2课时（教学课件）化学沪科版2020选择性必修1

该高中化学课件聚焦金属的电化学防护，核心知识点涵盖金属腐蚀实质（M-ne⁻=Mⁿ⁺）及防护措施，通过“轮船镶嵌锌块”问题导入，从腐蚀本质出发，衔接改变金属组成、覆盖保护层及电化学防护法，构建层层递进的学习支架。 其亮点在于融合科学探究与实践，设计牺牲阳极法实验验证（如Fe-Zn原电池现象分析），结合港珠澳大桥、越王勾践剑等实例培养科学思维，典例与练习题助力巩固。能帮助学生深化原理理解，为教师提供结构化教学资源，提升教学效率。

第四章 化学反应与电能 第四节 金属的腐 蚀与防护 课时2 金属的电化学防护 电化学防护法 2 改变结构 加保护层 1 1. 理解金属腐蚀的实质，掌握阻止 M-ne^-=M^(n+) 反应发生的金属防护本质。 3. 能够分析不同防护方法中电极反应类型，掌握牺牲阳极法和外加电流法中辅助阳极的要求。 2.了解改变金属材料组成、在金属表面覆盖保护层、牺牲阳极法和外加电流法等金属防护的措施及原理。 在大海中航行的轮船，钢制船壳上常镶嵌一定量的锌块，目的是什么? 切断原电池反应 电化学保护 改变金属材料组成 金属腐蚀的实质 M-ne- = Mn+ 阻止 M-ne-＝Mn+ 的发生 金属防护的本质 措 施 金属的防护 温故知新 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。 改变金属材料组成 铬、镍等加入普通钢中制成不锈钢产品 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 金属的防护 切断原电池反应 在金属表面覆盖保护层 金属的防护 温故知新 切断原电池反应 电化学保护 改变金属材料组成 金属腐蚀的实质 M-ne- = Mn+ 阻止 M-ne-＝Mn+ 的发生 金属防护的本质 措 施 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。 千年“铁牛”之谜 在金属表面覆盖保护层 刷油漆 涂油 镀层金属 烧涂搪瓷 发蓝 致密的 Fe3O4薄膜 金属的防护 切断原电池反应 用离子注入、表面渗镀等方式在金属表面也可以形成稳定的钝化膜 利用阳极氧化处理铝制品的表面，使之形成致密的氧化膜而钝化 在金属表面覆盖保护层 金属的防护 切断原电池反应 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，请分析并说明白铁皮、马口铁的腐蚀情况。 由于金属活动性锌>铁>锡，所以白铁皮破损时，薄钢板表面的镀层锌作负极而被腐蚀；罐装食品用的马口铁出现破损时，薄钢板作负极而被腐蚀。 牺牲阳极法 (原电池原理应用) 金属的防护 温故知新 在金属表面覆盖保护层 切断原电池反应 电化学保护 改变金属材料组成 金属腐蚀的实质 M-ne- = Mn+ 阻止 M-ne-＝Mn+ 的发生 金属防护的本质 措 施 牺牲阳极法，什么原理呢? 牺牲阳极的阴极保 护法保护地下铁管示意图 e- e- 船体上镶嵌的锌块 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)。 金属的防护 牺牲阳极法 为什么叫牺牲阳极保护阴极法?而不叫牺牲负极保护正极法? 正极表示电势高的电极，负极表示电势低的电极，阳极永远发生氧化反应，阴极永远发生还原反应。 电化学中原电池和电解池都是电池，两种情况是不分开的——发生氧化反应是阳极，发生还原反应是阴极。在放电时阳极相当于负极，阴极相当于正极。 而在充电时，阳极相当于正极，阴极相当于负极，这是电池领域的一个普遍规律。也就是说阳极、阴极与电极的正或负没有必然的关系。 我国著名的港珠澳大桥在建设时就是采用这一技术，以铝作为阳极，实现对海水和海泥中作为阴极的钢铁桥体的保护。 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。 步骤一 注意：Fe2+与K3[Fe(CN)6]溶液(黄色)反应生成带有特征蓝色的铁氰化亚铁KFe[Fe(CN)6]沉淀 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? 步骤二 金属的防护 实验验证：牺牲阳极法 实验分析 实验1 现象 有关反应 实验2 电流表 阳极 阴极 偏转 锌片逐渐溶解 铁电极上有气泡冒出 Zn-2e- ＝Zn2＋ 2H＋＋2e- ＝H2↑ 试管中滴入2滴K3[Fe(CN)6] (铁氰化钾)溶液，无明显变化 Fe电极被保护，不发生反应。Fe、Zn和经过酸化的NaCl溶液构成原电池；Zn作负极被腐蚀，Fe作正极被保护。 金属的防护 实验验证：牺牲阳极法 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。 步骤三 取两个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。 步骤四 金属的防护 实验验证：牺牲阳极法 锌作负极，发生反应：_____________________ 铁作正极，发生反应：_____________________ O2＋2H2O＋4e-＝4OH- Zn-2e-＝Zn2+ 实验分析 裹有锌片的铁钉，锌片逐渐溶解，铁钉附近溶液变红色 铁作正极，不反应，被保护 金属的防护 实验验证：牺牲阳极法 铁钉的裸露部分周围出现特征蓝色，铜丝附近变红 铁作负极，发生反应：_____________________ 铜作正极，发生反应：_____________________ O2＋2H2O＋4e-＝4OH- Fe-2e- ＝Fe2+ 相对活泼的 Fe作负极被消耗，Cu作正极 实验分析 金属的防护 实验验证：牺牲阳极法 外加电流法 (电解池原理应用) 金属的防护 温故知新 牺牲阳极法 (原电池原理应用) 在金属表面覆盖保护层 切断原电池反应 电化学保护 改变金属材料组成 金属腐蚀的实质 M-ne- = Mn+ 阻止 M-ne-＝Mn+ 的发生 金属防护的本质 措 施 外加电流阴极保护法是将作为阴极的被保护金属和作为辅助阳极的惰性电极，置于电解质溶液中，外接直流电源的方法。 外加电流法示意图 钢闸门的防腐 金属的防护 外加电流法 通直流电后，电子被强制流向被保护的钢铁设备，由于钢铁设备作为阴极，其腐蚀被抑制而得到保护。 牺牲阳极法和外加电流法采用的辅助阳极，在电极上发生的反应类型是相同的，都是发生氧化反应。采用的辅助阳极在化学性质上要求是不同的，牺牲阳极法采用的辅助阳极金属材料的活动性必须比被保护的金属的活动性要强，外加电流法的辅助阳极只起导电作用，惰性电极和金属均可作辅助阳极，但最好选用惰性电极。 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? 【典例1】金属腐蚀会破坏机器设备、桥梁建筑等，下列做法不能有效防止金属腐蚀的是 A．把海底钢闸门连接电源的正极以使其不被腐蚀 B．把铬、镍等金属加入普通钢中制成不锈钢餐具 C．利用黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿 D．采用表面渗镀的方式在金属表面形成稳定钝化膜 A 【典例2】为防止埋在地下的钢管道被锈蚀，以延长管道的使用寿命，可以用如图所示方法进行电化学保护。下列说法不正确的是 A．将镁块换成锌块也能起到保护作用 B．该方法中钢管道作正极 C．该方法称为“牺牲阳极的阴极保护法” D．镁块上发生的电极反应为 D 1965年冬天，在湖北省望山楚墓群中，出土了传说中的越王勾践剑。越王勾践剑的含铜量约为80%-83%、含锡量约为16%-17%。该剑出土时插在髹漆的木质剑鞘内。这座墓葬深埋在数米的地下，墓室四周用白膏泥填塞，其下部采用的还是经过人工淘洗过的白膏泥，致密性更好。加上墓坑上部填土夯实，墓室几乎成了一个密闭的空间。墓处在现代荆州附近的漳河二干渠上，地下水位较高，该墓的墓室曾经长期被地下水浸泡，地下水酸碱性不大，基本上为中性，这从该墓出土的大量精美的漆木器保存情况较好而得到证实。让人惊奇的是，这把青铜宝剑穿越了两千多年的历史长河，但剑身几乎不见锈斑。 千年不锈之谜 1．下列有关金属铁的腐蚀与防护，说法正确的是(　　) A．在钢铁表面进行发蓝处理，生成四氧化三铁薄膜保护金属 B．当镀锡铁和镀锌铁镀层破损时，后者更易被腐蚀 C．铁与电源正极连接可实现电化学保护 D．阳极氧化处理铝制品生成致密的保护膜属于电化学保护法 A 2．下列防护措施中属于电化学保护法的是(　　) A．用氧化剂使金属表面生成致密稳定的氧化物保护膜 B．在金属中加入一些铬或镍制成合金 C．在轮船的船壳水线以下部分，装上一锌锭 D．在金属表面喷漆 C 3．埋在地下的钢管常用如图所示的方法加以保护，使其免受腐蚀。下列说法正确的是(　　)  A．金属棒X的材料可能为铜 B．金属棒X的材料可能为钠 C．钢管附近土壤的pH可能会上升 D．这种方法称为外加电流法 C 4．我国有多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象，在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀，防护原理如图所示。下列说法错误的是(　　)  A．通电时，锌环是阳极，发生氧化反应 B．通电时，阴极上的电极反应 为2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－ C．断电时，锌环上的电极反应 为Zn2＋＋2e－=Zn D．断电时，仍能防止铁帽被腐蚀 C 5．下列对如图所示的实验装置的判断错误的是(　　) 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处均可减缓铁的腐蚀 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↑ D 牺牲阳极法 外加电流法 改变金属材料的组成 在金属表面覆盖保护层 课时2 金属的电化学防护 改变结构 加保护层 电化学 防护法 感谢 您的聆听 THANKS