4.2.3金属的腐蚀 课件 2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修1

第四章 化学反应与电能 第三节 金属的腐蚀与防护 使桥梁、建筑物的金属构架强度降低而造成坍塌 机器设备、仪器、仪表的精度和灵敏度降低，直至报废 使地下金属管道发生泄漏、轮船船体损坏等 金属腐蚀现象在生产生活中普遍存在。 铁锈主要成分：Fe2O3 • xH2O 铜绿主要成分：Cu2(OH)2 CO3 新课导入 一、金属腐蚀 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。 金属原子失去电子，被氧化： M − ne− = Mn+ 高温条件被腐蚀的燃气灶 铁索生锈 铜管生锈 金属与其表面接触的一些物质（如Cl2、O2、SO2、石油、含硫化合物等）直接反应而引起的腐蚀。 不纯的金属与电解质溶液接触会发生原电池 反应而被腐蚀。 化学腐蚀 电化学腐蚀 本质： 两者通常同时发生，电化学腐蚀更普遍 1.析氢腐蚀 酸性环境中 钢铁的析氢腐蚀示意图 负极(Fe) 正极(C) 总反应 Fe − 2e− ＝ Fe2+ 2H+ + 2e− ＝H2↑ Fe + 2H+ ＝ Fe2+ + H2↑ 电化学腐蚀 水膜酸性较强 电化学腐蚀 2.吸氧腐蚀 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。 钢铁的吸氧腐蚀示意图 2Fe-4e-=2Fe2+ O2+4e-+2H2O=4OH- 2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2 后续反应： 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3 Fe2O3 · xH2O（铁锈） 部分失水 负极(Fe) 正极(C) 总反应 如何用实验验证吸氧腐蚀和析氢腐蚀？ 氧化性 H+＜O2 实验探究电化学腐蚀 教材P112 【实验4-3】 【实验4-3】 （1）将经过酸洗除锈的铁钉用饱和食盐水浸泡一下，放入具支试管中。几分钟后，观察导管中水柱的变化，解释引起这种变化的原因 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原电池，铁钉发生_____腐蚀 液面上升 吸氧 实验探究电化学腐蚀 【实验4-3】 【实验探究】 利用下图装置探究钢铁在不同pH的醋酸溶液中的电化学腐蚀。 电脑 数据采集器 一定pH的 醋酸溶液 铁和炭粉 不同pH下，试管中气体压强随时间变化情况 写出pH＝2.0～3.5和4.0时发生的正极电极反应式 2H+ + 2e− ＝ H2↑ pH=2.0、3.0、3.5： （析氢腐蚀） pH=4.0： （吸氧腐蚀） O2 + 4e− + 4H+ = 2H2O 二、化学腐蚀与电化学腐蚀速率比较 【实验探究】 教材P112 （2）取两支试管，分别放入两颗锌粒和等体积、等浓度的稀盐酸，观察现象。然后，向其中一支试管中滴加1~2滴硫酸铜溶液，再观察现象。解释产生不同现象的原因。 【实验4-3】 教材P112 【实验4-3】 实验操作 实验现象 实验解释 两只试管均冒出气泡，且①试管中产生气泡的速率更快 Zn置换出少量Cu，Zn-Cu-稀盐酸构成原电池，加快反应速率 说明同一种金属腐蚀速率：电化学腐蚀 > 化学腐蚀 三、金属的防护 根据金属腐蚀的实质，你能提出哪些金属的防护方法？ 隔绝金属与氧化剂 改变本身结构 在金属表面覆盖保护层 做成合金 1.在金属表面覆盖保护层 涂油漆/油脂，覆盖搪瓷、塑料等； 电镀 表面镀上一层锌、锡、铬、镍等 发蓝处理 钢铁部件表面生成致密的Fe3O4薄膜 钝化处理 铝制品表面形成致密的氧化膜 三、金属的防护 三、金属的防护 2. 改变金属材料组成 在金属中添加其他金属或非金属，改变金属的组成结构，使其具有较强的抗腐蚀性能，制成性能优异的合金。 不锈钢 钛合金 镀层的表面出现破损时，金属是否被腐蚀？ 常用的白铁皮是在薄钢板表面镀上一层锌，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。 + − Zn A Fe + − Sn A Fe 金属发生电化学腐蚀时，总是作为原电池负极（阳极）的金属被腐蚀，作为正极（阴极）的金属不被腐蚀。 经酸化的3％NaCl溶液 白铁皮 马口铁 牺牲阳极法 三、金属的防护 3.电化学保护法 ⑴ 牺牲阳极法 负极： 更活泼金属 被保护的金属 钢闸门 (阴极) 海水 锌板 (牺牲阳极) e− e− 牺牲锌块来保护钢闸门，锌块必须定期更换 正极： Zn-2e-=Zn2＋ 2H＋＋2e=H2↑ （原电池） 金属的防护 试管中滴入2滴K3[Fe(CN)6] 溶液，无明显变化，即溶液中无Fe2+ 金属的防护 电化学保护法 教材P114 【实验4-4】 金属的防护 钢闸门 (阴极) 海水 辅助阳极 (不溶性) − + e− e− 阴极： 阳极： 惰性电极作辅助阳极 （电解池原理） 被保护的金属 3.电化学保护法 （2）外加电流法 【例5】下面各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是 　 　. ⑤ ④>②>①>③>⑤ 电解池阳极腐蚀>原电池负极腐蚀>化学腐蚀>原电池的正极>电解池的阴极 练一练 19 （2）将1g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。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。 金属的防护 电化学保护法 教材P114 【实验4-4】 金属的防护 电化学保护法 【实验4-4】 金属的防护 实验现象 实验解释及结论 锌皮包裹处颜色无变化，裸露的铁钉处出现红色 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 铜丝缠绕处出现红色，裸露的 铁钉处出现蓝色 铁作负极：Fe − 2e− = Fe2+ 铜作正极： O2 + 2H2O + 4e− = 4OH− 铁作负极，被腐蚀。 对比实验现象及结论 ⑴ 牺牲阳极法 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $