4.3金属的腐蚀与防护 课件-2026-2027学年高二上学期化学人教版选择性必修1

第四章第三节金属的腐蚀与防护 第1课时 金属的腐蚀与防护 适用精简高效 生活中的金属腐蚀 钢铁生锈 主要成分：Fe2O3 · xH2O 铜器生锈 铜绿的主要成分： Cu2(OH)2CO3 一、金属的腐蚀 1、金属的腐蚀 金属的腐蚀是金属或合金跟周围的_______或_______发生___________反应而引起损耗的现象。 2、金属腐蚀的本质 金属单质失去电子变成________，被氧化; 气体　 液体　 氧化还原　 阳离子　 即 M - ne- = Mn+。 如：Fe - 2e- = Fe2+ 3、金属腐蚀的类型 ①、化学腐蚀 金属与其表面接触的一些物质（如O2、Cl2、SO2）直接反应而引起的腐蚀。 温度越高化学腐蚀更为明显 高温条件被腐蚀的燃气灶 2、电化学腐蚀 不纯的金属跟电解质溶液接触时发生原电池反应而引起的腐蚀 潮湿环境中的铁制水管、轮船生锈 铜板上的铁铆钉生锈 钢铁吸氧腐蚀 现象及原因：导管中的水柱上升，铁钉生锈。 氧气消耗使具支试管压强减小，水柱上升 吸氧腐蚀:中性或酸性很弱甚至碱性 2Fe - 4e- = 2Fe2+ O2 + 2H2O + 4e-= 4OH- 2Fe+ O2+2H2O =2Fe(OH)2 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4 Fe(OH)3 2Fe(OH)3 = Fe2O3·xH2O + (3-x) H2O 后续反应： 负极： 正极： 总反应： (吸氧腐蚀) 注意配平：左侧6H，减去2x个H 6 析氢腐蚀 负极(Fe)： Fe-2e-=Fe2+ 水膜酸性较强 正极(H+)： 2H++2e-=H2↑ 总反应： Fe + 2H+ ＝ Fe2+ + H2↑ 在酸性环境中，由于钢铁在腐蚀过程中不断有H2放出，所以叫做析氢腐蚀。 小结 吸氧腐蚀 析氢腐蚀 条件 电极反应 负极(Fe) 正极(C) 总反应 水膜酸性很弱或呈中性 水膜呈较强酸性 2Fe－4e－ = 2Fe2＋ O2＋4e－＋2H2O =4OH－ 2H＋＋2e－ =H2 2Fe＋O2＋2H2O = 2Fe(OH)2 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O =4Fe(OH)3 Fe＋2H＋ -Fe2＋＋H2 二者往往同时存在 金属的腐蚀以电化学腐蚀为主， 电化学腐蚀又以吸氧腐蚀为主。 + − Zn A Fe 经酸化的3％NaCl溶液 白铁皮 铁为正极，得电子，铁被保护，不易被腐蚀 镀层破损后，Zn、Fe、水膜构成原电池 Zn - 2e- = Zn2+ O2＋4e-＋4H+ = 2H2O + − 马口铁 镀层破损后，Sn、Fe、水膜构成原电池 Sn A Fe 经酸化的3％NaCl溶液 铁为负极，失电子，铁更快被腐蚀 Fe - 2e- = Fe2+ O2＋4e-＋4H+ = 2H2O 钢铁腐蚀实际应用： 放大模型 放大模型 电化学保护 二、金属的电化学保护：让被保护对象上充满电子 外加电源的阴极保护法>牺牲阳极的阴极保护法>其他防护法 牺牲阳极的阴极保护法：在钢铁设备（锅炉内壁、船舶外壳）上装Mg或Zn Mg 或Zn作用：作为牺牲阳极（相当于原电池负极）向钢铁设备提供电子 外加电源的阴极保护法：（以惰性电极作为辅助阳极）直接将被保护对象接电源负极 其他防护法：改变金属内部结构 将生铁冶炼成钢（降低含碳量） 制不锈钢（碳素钢中加Cr） 表面覆盖保护层→ 油漆、电镀形成致密氧化物保护膜（Zn Sn Cr Ni） 三、金属腐蚀快慢：电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀（电解质溶液浓度大，金属越活泼，金属腐蚀越快） 钢铁的电化学腐蚀（铁作负极，碳作正极） 技巧：①电化学中电子永远不能通过溶液，可据此迅速判断 ②用关系式计算PH ：H+ → OH- → e- →1/n M(金属，n为化合价) ③n(e-)=Q/F(F=96500 C/mol) 其中Q 为电量，Q=I·t 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： 例1、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: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 例2、甲、乙同学分别用下图所示装置验证铁的电化学防护原理。相同时间后进行如下实验： 实验①：甲同学分别向Ⅰ、Ⅱ中Fe电极附近滴加K3[Fe(CN)6]溶液，Ⅰ中产生蓝色沉淀，Ⅱ中无沉淀。 实验②：乙同学分别取Ⅰ、Ⅱ中Fe电极附近溶液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，Ⅰ、Ⅱ中均无沉淀。 下列说法正确的是(　　) A.Ⅰ是牺牲阳极法，负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋ B.Ⅱ为外加电流法，Fe电极与外接电源的正极相连 C.由实验①中Ⅰ、Ⅱ现象的差异，推测K3[Fe(CN)6]在Ⅰ中氧化性强于Ⅱ D.由实验可知，两种保护法均能保护Fe，且Ⅱ保护得更好 D 例3、利用下图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，密封好，放置一段时间。下列说法不正确的是 (　 ) A.a管发生吸氧腐蚀，b管发生析氢腐蚀 B.一段时间后，a管液面高于b管液面 C.a处溶液的pH增大，b处溶液的pH减小 D.a、b两处具有相同的电极反应式： Fe－2e－=Fe2＋ C 在酸性(较强)条件下：发生析氢腐蚀； 在中性(碱性或极弱的酸性)条件下发生吸氧腐蚀。 Lavf58.12.100 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 $