1.3 金属的腐蚀与防护（教学课件）化学苏教版选择性必修1

该高中化学课件聚焦金属的腐蚀与防护，涵盖腐蚀本质、电化学腐蚀原理（吸氧/析氢）及防护方法，通过“金属的‘隐形杀手’”情境导入，结合全球腐蚀经济损失数据引发兴趣，以任务驱动、实验探究和知识总结表格为支架，构建从现象到原理再到应用的认知脉络。 其亮点在于情境化导入培养科学态度与责任，如用腐蚀经济损失数据让学生认识化学与社会的联系，实验探究（如铁粉炭粉与不同溶液的腐蚀实验）落实科学探究与实践，任务驱动式问题（如分析燃气灶与南极罐头腐蚀差异）提升科学思维。学生能深化理解与应用能力，教师可借助结构化资源高效教学。

苏教版选择性必修 1 专题1 化学反应与能量变化 第三单元 金属的腐蚀与防护 1 金属的防护 2 金属的腐蚀 1 学习内容导览 2 1.理解金属腐蚀的本质是金属原子失去电子被氧化的过程，能准确区分化学腐蚀与电化学腐蚀的差异。掌握钢铁发生吸氧腐蚀和析氢腐蚀的微观原理，能够规范书写两类腐蚀的电极反应式。 2.探究影响金属腐蚀快慢的关键因素，能运用化学原理解释生活中金属腐蚀的实际现象。掌握金属防护的常用方法，深入理解电化学保护法（牺牲阳极法、外加电流法）的原理与应用。 重点：金属腐蚀的本质、化学腐蚀和电化学腐蚀的差异、掌握电化学腐蚀的围观原理和电极方程式书写，掌握保护金属的方法与原理。 难点：电化学腐蚀的本质和微观原理、金属腐蚀的电极方程式书写和保护金属的方法与原理。 素养锚定·课标定位 金属的“隐形杀手” 触目惊心的腐蚀代价 据权威统计，全球每年因金属腐蚀造成的直接经济损失高达数千亿美元，约占各国GDP的3%至4%，这个数字远超自然灾害带来的损失总和。从城市中高楼大厦的钢筋骨架、桥梁的钢结构，到工业生产中的精密设备、运输管道，再到博物馆里珍贵的青铜文物、古老的铁艺建筑，金属腐蚀这个“隐形杀手”无处不在。它悄无声息地侵蚀着金属的结构，会导致设备报废、基础设施损坏，更可能引发泄漏、坍塌等安全事故。那么，金属为何会被腐蚀？我们又该如何抵御这个“杀手”的侵袭？ 情境启思·任务缘起 金属的腐蚀 01 5 一、金属的腐蚀 任务一 探究腐蚀现象的成因 铁生锈的现象随处可见。 1. 为什么铁在潮湿的环境中比在干燥的环境中更容易生锈？ 2. 为什么当一块铜板上有铁铆钉时，铁铆钉特别容易锈？ 分层研学·探理悟新 一、金属的腐蚀 任务一 探究腐蚀现象的成因 思考：以下装置中铁均被硫酸腐蚀了，腐蚀的原理有何不同？哪一种类型的金属腐蚀现象更常见，危害更严重？ 相同点： 铁均被腐蚀。 不同点：第一个装置中，铁和酸直接反应放氢气，第二个装置中，Fe-C形成原电池，Fe做负极被腐蚀。 分层研学·探理悟新 一、金属的腐蚀 知识总结 1.金属腐蚀的概念：金属或合金与周围环境中的物质发生化学反应而腐蚀损耗的现象。 2.金属腐蚀的本质：金属原子失电子被氧化，表示为：M-ne-=Mn+ 3.金属腐蚀的分类：①化学腐蚀；②电化学腐蚀 思考：哪一种类型的金属腐蚀现象更常见，危害更严重？ 电化学腐蚀危害更大。电化学腐蚀会形成原电池，原电池反应能够加快金属的腐蚀速率；化学腐蚀通常需要氧化性气体在高温条件下使金属表面直接生成金属的氧化物，而电化学腐蚀只需存在电解质溶液以及相互接触的正负极就能发生，在潮湿环境中极易进行，发生条件更容易满足，因此电化学腐蚀更常见、危害更严重。 分层研学·探理悟新 一、金属的腐蚀 知识总结 4.化学腐蚀和电化学腐蚀比较： 化学腐蚀 电化学腐蚀 条件 现象 本质 反应类型 腐蚀速度 互相关系 不纯金属 或合金与电解质溶液接触 无电流 有微弱电流产生 金属与非电解质（O2、Cl2等）直接接触 金属被氧化 较活泼金属被氧化 两者同时发生，但电化学腐蚀更普遍，危害更大 化学腐蚀<电化学腐蚀 氧化还原反应 原电池反应 分层研学·探理悟新 一、金属的腐蚀 任务二 认识电化学腐蚀 1.探究钢铁的电化学腐蚀原理实验 向铁粉中加入少量炭粉，混合均匀后，撒入内壁分别用氯化钠溶液和稀醋酸润湿过的两支具支试管（分别标记为 a、 b）中，按图组装好仪器。几分钟后，打开止水夹，观察、比较导管中水柱（在水中滴加几滴红墨水）的变化和试管中的现象。 分层研学·探理悟新 一、金属的腐蚀 任务二 认识电化学腐蚀 1.探究钢铁的电化学腐蚀原理实验 思考： ① 向铁粉中加入炭粉的作用是什么？ ② 两个实验的现象有何差异？产生差异的可能原因是什么？ ①向铁粉中加入炭粉的目的是形成原电池，炭做正极； ②实验现象：铁粉变成红棕色，a装置右边的小试管中液面上升；b装置中右边小试管中液面下降；产生差异的原因是a装置发生发吸氧腐蚀吸收试管中的氧气，是试管内压强减小，b装置发生的析氢腐蚀产生氢气，是试管内压强那个增大，因此a装置右边的小试管中液面上升；b装置中右边小试管中液面下降。 分层研学·探理悟新 一、金属的腐蚀 任务二 认识电化学腐蚀 2.吸氧腐蚀和析氢腐蚀的区别 类别 项目　　 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 图示     条件 电极反应 负极： 正极： 总反应 水膜酸性较强 水膜酸性较弱或中性 Fe－2e－===Fe2＋ 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋4e－＋2H2O===4OH－ Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 分层研学·探理悟新 一、金属的腐蚀 任务二 认识电化学腐蚀 2.吸氧腐蚀和析氢腐蚀的区别 思考：为什么不是白色沉淀，而是铁锈，说明腐蚀成Fe(OH)2后，还有什么后续反应？ 类别 项目　　 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 图示     后续反应 联系 通常两种腐蚀同时存在，但吸氧腐蚀更普遍 最终生成铁锈(主要成分为Fe2O3·xH2O)，反应如下：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3，2Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O+(3-x)H2O 分层研学·探理悟新 一、金属的腐蚀 任务三 了解金属腐蚀的影响因素 思考：家用燃气灶的中心部位很容易生锈，而食品罐头放在南极近90年了，却很少生锈，你知道为什么吗？影响金属腐蚀的因素有哪些？ 1、温度的升高会加快化学反应速率。(化学腐蚀影响更大) 2、金属越活泼，就越容易被腐蚀。(注：镁、铝、铬能在金属表面形成致密的氧化膜，阻止金属进一步氧化，具有良好的耐腐蚀性) 3、介质对金属腐蚀的影响，金属在潮湿的空气、腐蚀性气体或电解质溶液中更容易腐蚀 4、金属纯度越高，越难腐蚀 分层研学·探理悟新 一、金属的腐蚀 任务三 了解金属腐蚀的影响因素 思考：通过学习金属的影响因素，想一想金属腐蚀的快慢有什么规律？ 1、同一金属腐蚀快慢规律 2、不同金属腐蚀快慢规律 活动性不同的两金属，活动性差别越大，构成原电池时，活泼金属腐蚀越快。 注意：1、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、氢前和氢后的金属都可发生吸氧腐蚀。 3.钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀时，负极都是铁，失电子生成Fe2＋，而非Fe3＋。 分层研学·探理悟新 【例1】下列关于金属腐蚀和保护的说法正确的是(　　) A．牺牲阳极的阴极保护法利用的是电解池原理 B．金属的化学腐蚀的实质是M－ne－===Mn＋，即氧化剂失去电子 C．外加电流的阴极保护法，被保护的金属与电源负极相连 D．铜碳合金的铜像在酸雨中发生电化学腐蚀时，负极的电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O C 典例剖析·逻辑释疑 【变式1】下列对生铁片锈蚀对比实验的分析正确的是(　　) C 序号 ① ② ③ 实验       现象 8小时未观察到明显锈蚀 8小时未观察到明显锈蚀 1小时观察到明显锈蚀 A．对比实验①②③，说明苯能隔绝O2 B．实验①中，生铁片未见明显锈蚀的主要原因是缺少O2 C．实验②中，NaCl溶液中溶解的O2不足以使生铁片明显锈蚀 D．实验③中，属于铁的吸氧腐蚀，负极反应：O2＋4e－＋2H2O=4OH－ 典例剖析·逻辑释疑 金属的防护 02 18 任务四 如何防止金属被腐蚀 二、金属的防护 我国每年因腐蚀而造成的经济损失占国民生产总值的5%左右。金属材料使用量的90% 以上是钢铁，由钢铁造成的损失约 7 000 亿美元。 ——《中国腐蚀调查报告》 思考：根据金属腐蚀的实质，你能提出金属的防护方法吗？ 思考角度 切断原电池反应 给予金属电子 改变金属材料组成 在金属表面覆盖保护层 分层研学·探理悟新 1. 改变金属材料的组成 钛合金髋关节 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。如：把铬、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。 2. 表面加保护层 油漆、机油、搪瓷、陶瓷、沥青、塑料、橡胶、电镀 喷漆 镀铬 搪瓷 发蓝处理 二、金属的防护 任务四 如何防止金属被腐蚀 分层研学·探理悟新 3. 电化学保护 金属在发生电化学腐蚀时，总是作为原电池负极（电解池阳极）的金属被氧化（失电子）而腐蚀，作为原电池正极（电解池阴极）的金属不被腐蚀。 保护途径：①利用原电池原理；②利用电解池原理。 ①原理：将被保护金属与比其更活泼的金属连接在一起,更活泼的金属(如镁、锌等)作阳极(负极)在不断被腐蚀后定期更换，而作为阴极(正极)的金属就不易被腐蚀而得到保护。 原电池原理 (1) 牺牲阳极的阴极保护法： ②应用：常用于保护海轮外壳及石油管道等。 二、金属的防护 任务四 如何防止金属被腐蚀 分层研学·探理悟新 思考：马口铁(镀锡铁板)的镀层遭到破坏后，是否还能起到保护铁的作用？白铁皮(镀锌铁板)呢？ 白铁皮的镀层遭到破坏后，因为镀层金属锌的活泼性比铁强，因此当发生电化学腐蚀时，铁将作原电池的正极，会被保护，可以起到保护铁的作用。 ①原理：将被保护的钢铁设备作为阴极，另加惰性电极作为阳极，两者都处在电解质溶液(如海水)中，接上外加直流电源。通电后，电子流向被保护的钢铁设备,在钢铁表面积累了大量的负电荷，从而抑制钢铁失去电子，阻止钢铁被腐蚀。 (2)外加电流的阴极保护法： ②应用：用于防止土壤、海水及河水中金属设备的腐蚀。 二、金属的防护 任务四 如何防止金属被腐蚀 分层研学·探理悟新 4.金属被保护的效果 思考:下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是： 。 (5)>(2)>(1)>(3)>(4) 电解池的阴极>原电池的正极＞一般防护措施＞无保护措施（原电池的负极＞电解池的阳极） 二、金属的防护 任务四 如何防止金属被腐蚀 分层研学·探理悟新 1. 牺牲阳极法和外加电流法的比较 二、金属的防护 原电池 电解池 使被保护的金属与比它活泼的金属接触，被保护的金属作正极。 使被保护的金属与电源负极接触，被保护的金属作 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 任务五 比较电化学防护的效果 牺牲阳极法 外加电流法 原理 保护方法 保护电流 注意事项 分层研学·探理悟新 二、金属的防护 金属腐蚀每年给社会带来巨大的经济损失，为减少其危害，我们可以依据金属腐蚀的原理，寻找出更合适的方法防止金属腐蚀。如，将铝片浸入浓硫酸或浓硝酸时，铝片表面就会产生一层致密的氧化铝膜，从而阻止铝进一步被氧化，达到保护铝的效果。铁在 NaOH和NaNO2的混合溶液中发蓝、发黑，使铁表面形成一层致密的氧化膜，也可防止铁腐蚀。合理利用金属腐蚀的原理也可以为人类的生产、生活服务，例如，印刷电路的制作、电化学刻蚀、等离子刻蚀技术等都是金属腐蚀原理在生产技术中的应用。又如，生活中常用的“暖宝宝”、“蒸汽眼罩”正是利用吸氧腐蚀的原理制造的。 任务六 合理利用金属的腐蚀原理 分层研学·探理悟新 【例1】下列装置可防止铁棒被腐蚀的是 B 典例剖析·逻辑释疑 【变式1】下列对如图所示的实验装置的判断错误的是(　　) 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处均可减缓铁的腐蚀 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 典例剖析·逻辑释疑 金属的腐蚀与防护 金属的腐蚀 概念、分类 电化学腐蚀 金属的防护 防护措施及原理 电化学防护法 金属被保护的效果 化学腐蚀 体系梳整·认知升华 1．钢铁的防护有多种方法，下列对于图中的方法描述错误的是(　　) D A．a、b以导线连接，辅助电极发生氧化反应 B．a、b以导线连接或以电源连接，辅助电极的材料可能都含有Zn C．a、b分别连接直流电源，通电后外电路电子被强制从辅助电极流向钢铁闸门 D．a、b分别连接直流电源的负极、正极，该方法是牺牲阳极法 当堂诊学·成效校验 2.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．正极的电极反应式为4OH-－4e-==2H2O＋O2↑ D．C是正极，O2在C表面上发生还原反应 D 当堂诊学·成效校验 3.将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是(　　) A．铁被氧化的电极反应式为Fe－3e－==Fe3＋ B．铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能 C．活性炭的存在会加速铁的腐蚀 D．以水代替NaCl溶液，铁不能发生吸氧腐蚀 C 当堂诊学·成效校验 4．国产航母山东舰已经列装服役，它是采用模块制造然后焊接组装而成的，对焊接有着极高的要求。实验室模拟在海水环境和河水环境下对焊接金属材料使用的影响(如图)。下列相关描述中正确的是(　　) D A．由图示的金属腐蚀情况说明了Sn元素的金属性强于Fe元素 B．由图示可以看出甲是海水环境下的腐蚀情况，乙是河水环 境下的腐蚀情况 C．两种环境下铁被腐蚀时的电极反应式均为Fe－3e－=Fe3＋ D．为了防止舰艇在海水中被腐蚀，可在焊点附近用锌块打“补 丁”煅烧 当堂诊学·成效校验 5．研究金属桥墩腐蚀及防护是跨海建桥的重要课题。下列正确的是(　) A．用装置①模拟研究时未见a上有气泡产生，说明铁棒没有被腐蚀 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中采用了牺牲阳极的阴极保护法保护桥墩 D．①②③中海水均是实现化学能转化为电能的电解质 C 当堂诊学·成效校验 6.研究发现，CuCI在青铜器的腐蚀过程中起催化作用，如图是青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀生成有害锈Cu2(OH)3CI的原理示意图。已知Cu2(OH)2CO3比Cu2(OH)3CI更难溶。下列叙述正确的是( ) D A.CuCl增大了反应的活化能 B.腐蚀过程中，正极的电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O C.若生成2.145gCu2(OH)3CI，理论上消耗标准状况下氧气的体积为2.24L D.修复青铜器时，可将文物置于含Na2CO3的缓冲溶液中浸泡，使Cu2(OH)3CI转化为难溶的Cu2(OH)2CO3 当堂诊学·成效校验 感谢观看 更多练习见分层作业 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