4.3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

该高中化学课件聚焦金属的腐蚀与防护，从生活中钢铁生锈、铜生锈等现象切入，分析腐蚀的本质是金属失电子氧化，进而分类讲解化学腐蚀与电化学腐蚀（析氢、吸氧腐蚀），再系统介绍防护措施（改变组成、覆盖保护层、电化学保护），最后联系暖贴制作、废水处理等应用，构建“现象-本质-防护-应用”的学习支架。 其亮点在于强化科学探究与实践，通过钢铁吸氧腐蚀实验、牺牲阳极法铁氰化钾检验等实验设计，结合表格对比腐蚀类型条件与电极反应培养科学思维，融入黄河铁牛防护、暖贴原理等案例渗透科学态度与责任。学生能提升实验分析和解决实际问题的能力，教师可借助丰富案例与实验指导优化教学效果。

第四章 第三节 金属的腐蚀与防护 学科：化学 年级：高二 1.了解金属腐蚀的现象及危害。知道金属腐蚀的类型和本质及金属发生电化学腐蚀的条件，能解释金属发生电化学腐蚀的原因。 2.掌握防止金属腐蚀的措施及原理。 3.了解金属腐蚀的利用。 学习目标 2 一、金属的腐蚀 1.金属腐蚀的普遍性及危害 (1)金属腐蚀现象普遍存在，常常是自发进行的。 生锈 生锈 生锈 铁生锈 Fe2O3·xH2O (化合态) Fe (游离态) 0 +3 铜生锈 Cu2(OH)2CO3 (化合态) Cu (游离态) 0 +2 金属腐蚀的实质 金属原子失去电子，被氧化 ( M - ne- = Mn+) 一、金属的腐蚀 1.金属腐蚀的普遍性及危害 (2)金属腐蚀的危害 ①金属制品的 、 及 等方面都会发生变化， 从而使机器设备、仪器、仪表的精度和灵敏度 ，甚至报废。 ②桥梁、建筑物的金属构架强度 而造成坍塌。 ③地下金属管道发生泄漏、轮船船体损坏。 外形 色泽 机械性能 降低 降低 一、金属的腐蚀 2.金属的腐蚀 (1)概念：金属或合金与周围的 发生 反应而引起 损耗的现象。 (2)本质：金属原子 电子变为阳离子，金属发生 反应。 气体或液体 氧化还原 失去 氧化 一、金属的腐蚀 2.金属的腐蚀 (3)分类 ①化学腐蚀 金属跟其表面接触到的一些物质(如O2、Cl2、SO2等)直接反应而引起的腐蚀 铁与氯气直接反应而腐蚀 输油、输气的钢管被原油、天然气中的含硫化合物腐蚀 高温条件被腐蚀的燃气灶 注意：无电流产生 一、金属的腐蚀 2.金属的腐蚀 (3)分类 ②电化学腐蚀 当不纯的金属与电解质溶液接触时会发生原电池反应， 比较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀。 如果钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性且溶有一定量的氧气，此时就会发生吸氧腐蚀。钢铁等金属的腐蚀主要是吸氧腐蚀 钢铁的吸氧腐蚀示意图 钢铁的析氢腐蚀示意图 在酸性环境中，由于在腐蚀过程中不断有H2放出，故叫做析氢腐蚀。 （只有位于金属活动性顺序中氢前的金属才可能发生析氢腐蚀，氢后的金属不能发生。） ②电化学腐蚀 一、金属的腐蚀 3.钢铁的电化学腐蚀 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 示意图     条件 水膜酸性较强 水膜酸性很弱或呈中性 负极 正极 总反应 联系 通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍 Fe-2e-===Fe2+ 2H++2e-===H2↑ O2+4e-+2H2O===4OH- Fe+2H+===Fe2++H2↑ 2Fe+O2+2H2O===2Fe(OH)2 一、金属的腐蚀 4.实验探究 实验操作 实验现象 实验解释   导管中_________ 装置中铁、碳和饱和食盐水构成 ，铁钉发生 腐蚀 液面上升 原电池 吸氧 一、金属的腐蚀 4.实验探究 实验操作 实验现象 实验解释   ①试管中产生气泡的速率____ Zn与CuSO4反应生成Cu，Zn、Cu和稀盐酸构成 ，发生________腐蚀，产生气泡的速率更____ 快 原电池 电化学 快 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 水膜酸性较弱或呈中性 c(H+)较小 吸氧腐蚀 O2 + 2H2O + 4e- = 4OH- 吸氧 思考 在一块抛光、干净的钢片上滴上一滴含有少量酚酞和铁氰化钾(K3[Fe(CN)6])的饱和食盐水，几分钟后，液滴中心部分主要呈现蓝色，液滴边缘为一红色圆环，而在两者之间有一棕褐色环。如图所示： 思考下列问题： (1)液滴中心出现蓝色的原因：__________________ ________________________________________________________________________________________。  中心氧气的浓度小，为负极，发生反应：Fe-2e-===Fe2+，然后发生反应：Fe2+ +K++[Fe(CN)6]3- ===KFe[Fe(CN)6]↓(蓝色沉淀) 边缘氧气的浓度较大，为正极，电极反应为O2+2H2O+4e-===4OH-，使酚酞变红 思考 (2)液滴边缘为一红色圆环的原因：___________________ _________________________________________________。  (3)棕褐色环的主要成分为铁锈，用化学用语表示产生铁锈的过程： 中心区(负极)产生的Fe2+向边缘(正极)移动，发生如下一系列变化： Fe2++2OH-===Fe(OH)2 4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3 2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(铁锈)+(3-x)H2O 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。 啥原理吖 ？ 切断原 电池反应 1 电化学 保护 2 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 在金属表面 覆盖保护层 牺牲阳极法 (原电池原理应用) 外加电流法 (电解池原理应用) 刷油漆 涂黄油 镀金属 涂搪瓷 烤蓝 支架涂油漆 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 1.改变金属材料的组成 如普通钢中加入 等制成不锈钢产品； 不仅具有优异的 抗腐蚀性，还具有良好的生物相容性。 2.在金属表面覆盖保护层 如在钢铁制品的表面喷涂油漆、矿物性油脂或覆盖搪瓷、塑料等； 电镀锌、锡、铬、镍等； 利用化学方法、 、 等方式在金属表面形成稳定的 钝化膜。 镍、铬 钛合金 离子注入 表面渗镀 二、金属的防护 3.电化学保护法 (1)牺牲阳极法 原理：原电池原理，被保护的金属作 ，活泼性更强的金属作 。 应用：锅炉内壁、船舶外壳、钢铁闸门安装镁合金或锌块。 正极 负极 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) 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 二、金属的防护 3.电化学保护法 (2)外加电流法 原理：电解池原理，被保护的金属作阴极，与电源的 相连。 应用：钢铁闸门、高压线铁架、地下管道连接直流电源的负极。 负极 外加电流法示意图 钢闸门的防腐 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。 4.电化学保护法实验探究 (1)实验探究一 实验操作：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。 实验现象 有关反应 实验结论 电流表：指针_____ - 溶液中不含Fe2+，铁作正极未被腐蚀 阳极(负极区)：Zn溶解 ______________ 阴极(正极区)：有 产生，试管中 蓝色沉淀生成 _______________ Zn-2e-===Zn2+ 2H++2e-===H2↑ 偏转 气泡 无 4.电化学保护法实验探究 (2)实验探究二 ①将裹有锌皮的铁钉放入混合了NaCl、酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液的 琼脂中，铁钉周围 。 ②将缠有铜丝的铁钉放入混合了NaCl、酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液的 琼脂中，铁钉周围生成 ，铜丝周围 。 结论： 。 变红 蓝色沉淀 变红 铁作为负极时易被腐蚀，作为正极时未被腐蚀 思考 1.如图所示的各容器中均盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序 是　　　 　(填序号)。  ④>②>①>③ 思考 2.验证牺牲阳极法，实验如下(烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液)。 实验①：试管内生成蓝色沉淀 实验②：在Fe表面生成蓝色沉淀 实验③：试管内无明显变化 下列说法不正确的是 A.实验①说明Fe腐蚀生成Fe2+ B.对比实验①③，可以判定Zn保护了Fe C.对比实验②③，预测K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化 D.将实验②中溶液换成H2O(已除O2)，若无明显现象，说明K3[Fe(CN)6]不能氧化Fe √ Fe在食盐水中浸泡一段时间后，向取出的少量Fe附近的溶液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀，说明Fe被氧化产生Fe2+，A正确； ①中试管内产生蓝色沉淀，②中试管无明显变化，说明①中Fe被腐蚀，③中Fe未被腐蚀，说明将Zn、Fe连接与NaCl溶液构成原电池，由于金属活动性：Zn>Fe，Zn作负极，Fe为正极，Zn保护了Fe，Fe未被氧化，B正确； 对比实验②③，说明铁棒表面被氧化，但溶液中没有Fe2+，可能是K3[Fe(CN)6]将Fe氧化，C正确； NaCl在装置中的作用是增强溶液的导电性，与反应原理无关，因此将②中溶液换成H2O(已除O2)，若无明显现象，不能说明K3[Fe(CN)6]不能氧化Fe，D错误。 28 金属腐蚀快慢的判断方法 (1)在同一电解质溶液中，同一种金属腐蚀由快到慢的顺序为电解池的阳极>原电池的负极>化学腐蚀>原电池的正极>电解池的阴极。 (2)同一种金属在不同介质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。 (3)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀越快。 (4)金属活动性差别越大，活泼性强的金属腐蚀越快。 三、金属腐蚀的利用 (一)制作暖贴 1.市场上出售的“热敷袋”其主要成分是铁屑、石墨粉、木屑、少量氯化钠和水等。热敷袋启用之前用塑料袋密封，启用时，打开塑料袋轻轻揉搓就会放出热量。使用完后，会发现有大量铁锈存在。请回答下列问题： (1)热敷袋放出的热量是利用了铁发生　　　　反应放出的热量。   (2)加入氯化钠的主要作用是　　　　　　　　　　　　　　。   (3)有关的电极反应式： 负极：　　 　　 ，  正极：_______________________。   原电池 NaCl溶于水，形成电解质溶液 Fe-2e-===Fe2+ 2H2O+O2+4e-===4OH- 三、金属腐蚀的利用 (一)制作暖贴 1.市场上出售的“热敷袋”其主要成分是铁屑、石墨粉、木屑、少量氯化钠和水等。热敷袋启用之前用塑料袋密封，启用时，打开塑料袋轻轻揉搓就会放出热量。使用完后，会发现有大量铁锈存在。请回答下列问题： (4)试用化学方程式表明上述变化过程： O2+2Fe+2H2O===2Fe(OH)2 4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3 2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O+(3-x)H2O 三、金属腐蚀的利用 (二)利用微电解技术处理废水 2.利用烧结的铁碳混合材料可除去废水中的污染物，在有、无溶解氧的情 况下均可在溶液中生成絮凝剂，某种环境下其作用原理图示如下： (1)图中C电极上的电极反应式是　　　　　　　　　　　　。  2H2O+2e-===H2↑+2OH- 三、金属腐蚀的利用 (二)利用微电解技术处理废水 (2)下列叙述正确的是　　　(填字母)。  A.铁电极为正极，碳电极为负极 B.经过加热烧结的铁碳混合物表面 　空隙发达，吸附能力大幅提高， 　有利于除污 C.如图所示，碳电极上的反应环境为无溶解氧环境 D.铁碳混合材料工作过程中电子从铁电极流出，被絮凝剂运输至碳电极表面 BC 思考 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $