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

该高中化学课件围绕金属腐蚀与防护展开，从温习原电池实验（锌与稀盐酸反应，加CuSO₄形成原电池加快速率）入手，通过现象预测与真实现象（锌片也产生气泡）的矛盾引出疑问，结合高纯锌实验验证，搭建从原电池到电化学腐蚀的认知支架，系统衔接化学腐蚀、电化学腐蚀及防护方法。 其亮点在于实验驱动探究与生活实际结合，通过粗锌与高纯锌对比实验培养科学探究能力，结合铁锈、暖贴等实例体现科学态度与责任，问题链设计（如“氢前金属析氢腐蚀条件”）促进科学思维。学生能提升实证能力，教师可获得结构化教学资源，提高教学效率。

温 习 8．向等质量的两份锌粉a、b中分别加入过量的稀盐酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系如下图所示。下列图像正确的是(　　) √ 构成原电池可以加快反应速率 温 习 现象预测 Zn 电极逐渐溶解变薄 Cu 电极上产生气泡 溶液的浓度降低 真实现象 两个电极上均有气泡产生 锌片上为何会产生气泡？ 直接接触？ 温 习 现象预测 Zn 电极逐渐溶解变薄 Cu 电极上产生气泡 溶液的浓度降低 真实现象 两个电极上均有气泡产生 锌片上为何会产生气泡？ 直接接触？ 【实验】将锌换成高纯锌片，重复上述实验，观察实验现象。 锌片上气泡显著减少 锌片上产生的气泡是什么？ H+ 得 e－ 产生的 H2 粗锌与纯锌的差异是？ 氢气主要在哪里产生呢？ 正极、负极、离子导体、电子导体? 构成原电池可以加快反应速率 温 习 真实现象 两个电极上均有气泡产生 锌片上为何会产生气泡？ 直接接触？ 【实验】将锌换成高纯锌片，重复上述实验，观察实验现象。 锌片上气泡显著减少 锌片上产生的气泡是什么？ H+ 得 e－ 产生的 H2 粗锌与纯锌的差异是？ 氢气主要在哪里产生呢？ 正极、负极、离子导体、电子导体? 构成原电池可以加快反应速率 【解释】粗锌片与高纯锌片中与硫酸的反应速率更快的是？ 锌单质减少 锌被腐蚀 生活中还有哪些常见的腐蚀？ 铁锈主要成分：Fe2O3 • xH2O 铜绿主要成分：Cu2(OH)2CO3 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。 金属腐蚀与防护 建始一中高二化学组 梁呈 2025.12.4 生活中还有哪些常见的腐蚀？ 铁锈主要成分：Fe2O3 • xH2O 铜绿主要成分：Cu2(OH)2CO3 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。 温 习 【解释】粗锌片与高纯锌片中与硫酸的反应速率更快的是？ 锌单质减少 锌被腐蚀 金属腐蚀与防护 建始一中高二化学组 梁呈 2025.12.4 金属原子失去电子，被氧化 ( M - ne- = Mn+) 生活中还有哪些常见的腐蚀？ 铁锈主要成分：Fe2O3 • xH2O 铜绿主要成分：Cu2(OH)2CO3 Fe2O3·xH2O (化合态) Fe (游离态) 0 +3 Cu2(OH)2CO3 (化合态) Cu (游离态) 0 +2 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。 实质 Fe + Cl2 Fe + H+ Fe + O2 化学腐蚀：金属与其表面接触的一些物质直接反应而引起的腐蚀 纯铁 & 铁合金 缓慢 金属原子失去电子，被氧化 ( M - ne- = Mn+) 生活中还有哪些常见的腐蚀？ 铁锈主要成分：Fe2O3 • xH2O 铜绿主要成分：Cu2(OH)2CO3 Fe2O3·xH2O (化合态) Fe (游离态) 0 +3 Cu2(OH)2CO3 (化合态) Cu (游离态) 0 +2 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。 实质 Fe + Cl2 Fe + H+ Fe + O2 化学腐蚀：金属与其表面接触的一些物质直接反应而引起的腐蚀 纯铁 & 铁合金 缓慢 试着用图示解释铁合金较纯铁与氢离子反应速率更快的原因 分析正极、负极、离子导体、电子导体 写出电极反应式 电化学腐蚀 只有氢前金属才可能发生析氢腐蚀，氢后金属不能发生 析氢 腐蚀 外因？ 谁能得电子？ Fe + Cl2 Fe + H+ Fe + O2 纯铁 & 铁合金 缓慢 试着用图示解释铁合金较纯铁与氢离子反应速率更快的原因 分析正极、负极、离子导体、电子导体 写出电极反应式 电化学腐蚀 只有氢前金属才可能发生析氢腐蚀，氢后金属不能发生 析氢 腐蚀 外因？ 谁能得电子？ 4Fe(OH)2＋2H2O＋O2＝4Fe(OH)3 2Fe(OH)3＝Fe2O3·xH2O＋(3-x)H2O 吸氧 腐蚀 后续反应 电化学 化学腐蚀与电化学腐蚀两者往往同时发生，__________腐蚀更普遍；而析氢腐蚀和吸氧腐蚀中，__________腐蚀更普遍。 水膜酸性较强 [c(H+)较大] 氧化性：H+＞O2 析氢腐蚀 2H+＋2e- ＝H2↑ 氧化性：H+＜O2 水膜酸性弱或中性 [c(H+)较小] 吸氧腐蚀 O2＋2H2O＋4e- ＝4OH- 吸氧 啥时候发生析氢腐蚀/吸氧腐蚀？ 分 析 谁放电(得电子) Fe + Cl2 Fe + H+ Fe + O2 纯铁 & 铁合金 缓慢 试着用图示解释铁合金较纯铁与氢离子反应速率更快的原因 分析正极、负极、离子导体、电子导体 写出电极反应式 电化学腐蚀 4Fe(OH)2＋2H2O＋O2＝4Fe(OH)3 2Fe(OH)3＝Fe2O3·xH2O＋(3-x)H2O 吸氧 腐蚀 后续反应 验证不同 pH 下发生的电化学腐蚀类型 电脑 数据采集器 一定pH的 醋酸溶液 铁和炭粉 主要发生析氢腐蚀 主要发生吸氧腐蚀 实 验 思 考 电脑 数据采集器 一定pH的 醋酸溶液 铁和炭粉 验证不同 pH 下发生的电化学腐蚀类型 主要发生析氢腐蚀 主要发生吸氧腐蚀 Fe + Cl2 Fe + H+ Fe + O2 纯铁 & 铁合金 缓慢 试着用图示解释铁合金较纯铁与氢离子反应速率更快的原因 分析正极、负极、离子导体、电子导体 写出电极反应式 电化学腐蚀 4Fe(OH)2＋2H2O＋O2＝4Fe(OH)3 2Fe(OH)3＝Fe2O3·xH2O＋(3-x)H2O 吸氧 腐蚀 后续反应 金属的腐蚀 化学腐蚀 析氢腐蚀 普遍 往往同时发生 速率的影响因素 本性/温度/浓度/催化剂 构成原电池 电化学腐蚀 吸氧腐蚀 普遍 快速 总 结 温 度、湿 度、年 降 雨 量、SO2含量、NO2含量、Cl-沉积速率与碳钢腐蚀速率为正相关关系，促进腐蚀的发生；日照时间与碳钢腐蚀速率为负相关关系，增加日照时间会降低碳钢的腐蚀速率。 练 习 ACDEF 吸 氧 练 习 ACDEF 吸 氧 3．某地下了一场酸雨，在这种环境中的铁制品极易被腐蚀。对该条件下铁制品发生电化学腐蚀的叙述正确的是 A.该电化学腐蚀是析氢腐蚀 B.正极反应为O2＋4e－ = 2O2－ C.原电池反应减缓了铁制品的腐蚀 D.负极反应为Fe－3e－ = Fe3＋ 4．炒过菜的铁锅未及时洗净(残液中含NaCl)，不久便会因被腐蚀而出现红褐色锈斑。腐蚀原理如下图所示，下列说法正确的是(　　) A.腐蚀过程中，负极是C B.Fe失去电子经电解质溶液转移给C C.正极反应4OH－－4e－ = 2H2O＋O2↑ D.C是正极，O2在C上发生还原反应 √ √ 练 习 3．某地下了一场酸雨，在这种环境中的铁制品极易被腐蚀。对该条件下铁制品发生电化学腐蚀的叙述正确的是 A.该电化学腐蚀是析氢腐蚀 B.正极反应为O2＋4e－ = 2O2－ C.原电池反应减缓了铁制品的腐蚀 D.负极反应为Fe－3e－ = Fe3＋ 4．炒过菜的铁锅未及时洗净(残液中含NaCl)，不久便会因被腐蚀而出现红褐色锈斑。腐蚀原理如下图所示，下列说法正确的是(　　) A.腐蚀过程中，负极是C B.Fe失去电子经电解质溶液转移给C C.正极反应4OH－－4e－ = 2H2O＋O2↑ D.C是正极，O2在C上发生还原反应 √ √ 5.下列各情况下，其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是________________________ (5) (2) (1) (3) (4) 应 用 5.下列各情况下，其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是________________________ (5) (2) (1) (3) (4) 腐蚀一定是坏事吗？ 物质/能量 应 用 腐蚀一定是坏事吗？ 物质/能量 6.铁炭混合物(铁屑和活性炭的混合物)可在水溶液中可形成许多微电池，实现对水中污染物的处理。 ①混合物中铁的质量分数为0时，能去除水中少量的Cu2+和Pb2+的原因是 。 ②混合物中铁的质量分数为1.00时，Cu2+被去除的反应原理为 (用反应方程式回答)。 ③混合物中铁的质量分数大于50%时，随着铁的质量分数的增加Cu2+和Pb2+的去除率不升反降，其主要原因是 。 应 用 腐蚀一定是坏事吗？ 物质/能量 铁炭混合物(铁屑和活性炭的混合物)可在水溶液中可形成许多微电池，实现对水中污染物的处理。 ①混合物中铁的质量分数为0时，能去除水中少量的Cu2+和Pb2+的原因是 。 ②混合物中铁的质量分数为1.00时，Cu2+被去除的反应原理为 (用反应方程式回答)。 ③混合物中铁的质量分数大于50%时，随着铁的质量分数的增加Cu2+和Pb2+的去除率不升反降，其主要原因是 。 防 护 腐蚀一定是坏事吗？ 物质/能量 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 改变M的性质，使其更难失电子 阻断电子转移的路径 破坏原电池 给予电子 防 护 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 阻断电子转移的路径 给予电子 改变M的性质，使其更难失电子 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。 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 破坏原电池 防 护 破坏原电池 给予电子 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。 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 在金属表面覆盖保护层：喷油漆、涂油脂、表面钝化、电镀等 防 护 破坏原电池 给予电子 在金属表面覆盖保护层：喷油漆、涂油脂、表面钝化、电镀等 刷油漆 涂油 镀层金属 烧涂搪瓷 发蓝 致密的 Fe3O4薄膜 防 护 破坏原电池 给予电子 在金属表面覆盖保护层：喷油漆、涂油脂、表面钝化、电镀等 刷油漆 涂油 镀层金属 烧涂搪瓷 发蓝 致密的 Fe3O4薄膜 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。 防 护 破坏原电池 给予电子 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)。 牺牲阳极法 防 护 给予电子 牺牲阳极法示意图 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)。 牺牲阳极法 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 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 防 护 给予电子 牺牲阳极法 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 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 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。 步骤一 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。 步骤二 分析谁被腐蚀 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。 步骤一 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。 步骤二 防 护 给予电子 牺牲阳极法 还有什么办法，能够给电极给予电子？ 电源 电解池 外加电流法是把被保护的钢铁设备(如钢闸门)作为阴极，用惰性电极作为辅助阳极，两者均放在电解质溶液(如海水)里，外接直流电源。通电后，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，钢铁设备被迫成为阴极而受到保护。 外加电流法示意图 钢闸门的防腐 外加电源法保护效果最好 练 习 7. 2024年5月8日，我国第三艘航空母舰福建舰顺利完成首次海试。舰体表面需要采取有效的防锈措施，下列防锈措施中不形成表面钝化膜的是 A. 发蓝处理 B. 阳极氧化 C. 表面渗镀 D. 喷涂油漆 √ √ 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 练 习 练 习 7. 2024年5月8日，我国第三艘航空母舰福建舰顺利完成首次海试。舰体表面需要采取有效的防锈措施，下列防锈措施中不形成表面钝化膜的是 A. 发蓝处理 B. 阳极氧化 C. 表面渗镀 D. 喷涂油漆 √ √ 3．烧杯中盛有海水，铁被腐蚀由快到慢的顺序为 A．②①③④⑤⑥　　　　B．⑤④③①②⑥ C．⑤④②①③⑥     D．⑤③②④①⑥ √ √