4.3.2 金属的防护-【核心素养新教学】2025-2026学年高二化学同步优质教学课件（人教版选择性必修1）

该高中化学课件聚焦金属防护的原理与方法，通过“你能说出下列金属防护方法么?”设问及“不同条件下铁钉腐蚀”科学探究实验导入，衔接金属腐蚀的电化学原理，搭建从实验现象到防护本质（阻止M-ne⁻=Mⁿ⁺）再到具体方法的学习支架。 其亮点是以科学探究为核心，通过铁钉在不同溶液中的腐蚀对比实验、电化学保护法的琼脂溶液实验，培养科学探究与实践能力；结合白铁皮、马口铁破损腐蚀分析，运用金属活动性顺序进行证据推理，体现科学思维。资料系统梳理防护方法并配课堂检测，学生能提升实验分析与应用能力，教师可依托案例与检测优化教学。

第一章 化学反应的热效应 第四章 化学反应与电能 第三节 金属的腐蚀与防护 本节重点 金属的防护方法 第2课时 金属的防护 1 你能说出下列金属防护方法么? 不同条件下铁钉（洁净无锈）的腐蚀 【科学探究】 铁钉被腐蚀最快 因没有O2，较长时间铁钉未被腐蚀 铁钉被腐蚀 因没有O2，铁钉未被腐蚀 因没有O2，H2O铁钉未被腐蚀 主题1:金属防护的原理和方法 思考与讨论 金属防护的本质：阻止 M-ne-=Mn+ 的发生 思考角度 切断原电池反应 给予电子 改变金属材料组成 在金属表面覆盖保护层 主题1:金属防护的原理和方法 1 改变金属材料的组成 金属的防护主要是从金属、与金属接触的物质及两者反应的条件等方面来考虑。 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。 不锈钢 含铬、镍等合金元素 钛合金 抗腐蚀性，生物相容性 主题1:金属防护的原理和方法 21 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。 非金属保护层 表面喷涂油漆/油脂，覆盖搪瓷、塑料等； 金属保护层 电镀：表面镀上一层锌、锡、铬、镍等 发蓝处理 化学方法：生成致密的四氧化三铁薄膜. 钝化处理 阳极氧化：使铝制品形成致密的氧化膜 给金属穿“防弹衣” 主题1:金属防护的原理和方法 21 在金属表面覆盖保护层 在机械表面涂防锈油 衣架和电线的外面包上塑料层 在面盆、杯子等表面烧涂搪瓷 搪瓷（táng cí），它其实是将无机玻璃质材料通过熔融凝于基体金属上并与金属牢固结合在一起的一种复合材料。 主题1:金属防护的原理和方法 思考与讨论 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。 白铁皮：薄钢板表面镀上一层锌 马口铁：薄钢板表面镀上一层锡 金属活动性：Zn > Fe > Sn 破损时，锌作负极而被腐蚀 破损时，铁作负极而被腐蚀 主题1:金属防护的原理和方法 31 电化学保护法 电化学腐蚀还是用电化学方法来解决，不回避金属与氧化剂的直接接触，采用还原性更强的物质或其他替代方式来满足氧化剂对电子的需求，从而保护主体金属构件免受腐蚀。 【实验】在含NaCl的琼脂溶液中滴入5~6滴酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液，混合均匀后倒入两个培养皿中。分别将裹有锌皮的铁钉和缠有铜丝的铁钉放入两个培养皿中，观察并解释实验现象。 PS：Fe2+与K3[Fe(CN)6]溶液（黄色）反应生成KFe[Fe(CN)]6沉淀（带有特征蓝色）。这是检验溶液中Fe2+的常用方法。 主题1:金属防护的原理和方法 31 电化学保护法 主题1:金属防护的原理和方法 实验4-4 a b 实验现象：裹有锌片的铁钉，锌片逐渐溶解， 铁钉附近溶液变红色； 实验结论： 锌作负极：Zn-2e-=Zn2+ 铁作正极：O2+2H2O+4e-=4OH- 铁作正极，不反应，被保护 实验现象：裹有铜丝的铁钉，铁钉逐渐溶解，铁钉附近溶液有蓝色沉淀生成； 实验结论： 铁作负极：Fe-2e-=Fe2+ 铜作正极：O2+2H2O+4e-=4OH- 铁作负极，发生氧化反应，被腐蚀 主题1:金属防护的原理和方法 31 电化学保护法 (1)牺牲阳极法 找替罪“阳” ①原理：应用原电池原理； ②要求：被保护金属作正极，另一活泼性较强的金属作负极。 被保护金属作为正极（阴极） 活泼金属作为负极（阳极） 用牺牲锌块的方法来保护船身，锌块必须定期更换 Zn 钢闸门 (阴极) 海水 锌板 (牺牲阳极) e- e- 主题1:金属防护的原理和方法 31 电化学保护法 想一想：为什么钢制管道的内部要镶嵌镁块？ 试一试：如何防止铁锅生锈？ NaCl溶液 Mg A Fe － ＋ 1.使用完毕后保持干燥或涂一层植物油 2.使用完毕后悬挂或倒扣 3.可以使用不锈钢锅 主题1:金属防护的原理和方法 31 电化学保护法 调整外加电压，强制电子流向被保护的钢铁设备，使钢铁表面腐蚀电流降至零或接近零。 （2）外加电流法—— 原理 电解池 极：被保护的金属设备； 极：惰性金属或石墨。 阴 阳 NaCl溶液 阴极 Fe + - A 阳极 C e- 钢闸门 (阴极) 海水 辅助阳极 (不溶性) - + e− e− 主题1:金属防护的原理和方法 思考与讨论 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化学性质各有什么要求？ 钢闸门 (阴极) 海水 锌板 (牺牲阳极) e- e- 钢闸门 (阴极) 海水 辅助阳极 (不溶性) - + e− e− 主题1:金属防护的原理和方法 电化学保护法的对比 牺牲阳极法 外加电流法 原理 保护方法 保护电流 注意事项 原电池 电解池 使被保护的金属与比 它活泼的金属接触， 被保护的金属做正极。 使被保护的金属与电源 负极接触，被保护的金属做阴极。 较小 较大 负极（阳极）材料 需要定期更换 辅助阳极 需要定期检查 【总结】在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下： 电解池阳极＞原电池负极＞化学腐蚀＞原电池正极>电解池阴极 主题1:金属防护的原理和方法 典例、如图所示,将紧紧缠绕不同金属的铁钉放入培养皿中,再加入含有适量酚酞的NaCl溶液,一段时间后观察发生的变化。下列叙述正确的是(　　) A. a中铁钉附近溶液呈现红色 B. b中铁钉上发生还原反应 C. a中铜丝上发生氧化反应 D. b中铝条附近有气泡产生 (-) (+) (+) (-) B 解析:依据原电池原理分析可知: a中铁钉附近不变红色,铜丝上发生还原反应b中铁钉上发生还原反应,铝条附近没有气泡产生 课堂检测 C 课堂检测 AD 课堂检测 3.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↑ D 课堂检测 4．青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀原理如图所示：多孔催化层中的Cl-扩散到孔口，与电极产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl，下列说法正确的是（ ） A．此过程为电化学腐蚀中的析氢腐蚀 B．电极b发生的反应：O2+4e-+2H2O=4OH- C．生成Cu2(OH)3Cl的反应：2Cu2++3H2O+Cl-=Cu2(OH)3Cl↓+3H+ D．若采用牺牲阳极的阴极保护法保护青铜器是利用了电解的原理 B 5.金属腐蚀速率的判断，首先应确定金属所处装置是原电池，还是电解池。其次判断该金属是原电池的正、负极，还是电解池的阴、阳极。最后利用金属腐蚀快慢的规律进行判断。 金属腐蚀快慢的规律： (1) 活泼性不同的两金属，活泼性差别越大，氧化还原反应的速率越 ，活泼金属被腐蚀的速度越 。 (2) 同一电解质溶液中, 电解原理引起的腐蚀(阳极） 原电池原理引起的腐蚀（负极） 化学腐蚀 有防腐措施的腐蚀(电解池的阳极、原电池的正极及加有镀层的金属）。 (3) 同一种金属的腐蚀：在强电解质中 弱电解质中 非电解质中 快 快 > > > > > 主题2:金属腐蚀速率的快慢比较 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 防腐措施由好到坏的顺序如下： 主题2:金属腐蚀速率的快慢比较 23 例：下列各情况，其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是： 。 (5) (2) (1) (3) (4) 解析：(1)在同一种电解质溶液中，金属腐蚀由快到慢的顺序是: 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 (2)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快 (3)同一种金属在不同介质(浓度相等)中腐蚀由快到慢的顺序为 强电解质溶液>弱电解质溶液>非电解质溶液 (4)纯度越高的金属，腐蚀越慢；不纯的金属或合金，在潮湿的空气中，氧气浓度越大，腐蚀越快。 主题2:金属腐蚀速率的快慢比较 24 课堂检测 1.下图各烧杯中盛有稀盐酸，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序是怎样的？ ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 腐蚀由快到慢：①②③④⑤⑥ 电解池的阳极 ＞ 原电池的负极 金属活动性差别越大，活泼性强的金属腐蚀越快 ＞ 化学腐蚀 ＞ 原电池的正极 牺牲阳极法 ＞ 电解池的阴极 外加电流法 课堂检测 C 2.相同材质的铁在图中四种情况下最不易被腐蚀的是 (　 ) 课堂检测 C 3、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(　 ) 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 课堂小结 1、本质：阻止 M-ne-=Mn+ 的发生 金属的防护 2、金属的防护 改变金属材料的组成 在金属表面覆盖保护层 电化学保护法 牺牲阳极法(利用原电池原理) 外加电流法(利用电解池原理) 28 Thank you for watching a中 b中 负极 铁:Fe-2e-Fe2+(氧化反应) 铝:Al-3e-Al3+(氧化反应) 正极 铜:O2+2H2O+4e-4OH- (还原反应) 铜丝附近溶液变红色 铁:O2+2H2O+4e-4OH- (还原反应) 铁钉附近溶液变红色 1．研究金属桥墩的腐蚀及防护是跨海建桥的重要课题。下列有关判断中正确的是 (　　) A．用装置①模拟研究时未见a上有气泡，说明铁没有被腐蚀 B．②中桥墩与外加电源正极连接能确保桥墩不被腐蚀 C．③中采用了牺牲阳极法保护桥墩 D．①②③中海水均是实现化学能转化为电能的电解质 $