4.3 课时1 金属的腐蚀（24页）课件 -2026-2027学年高二上学期化学人教版选择性必修1

金属的腐蚀 第四章 化学反应与电能 作者编号：35004 1、认识金属腐蚀的危害，能利用原电池原理解释电化学腐蚀的原因。 2、能正确书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式和总反应式。 学习目标 作者编号：35004 情境导入 金属腐蚀的现象普遍存在，常常是自发进行的。金属被腐蚀后，在外形、色泽及机械性能等方面就会发生变化。 作者编号：35004 情境导入 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 使地下金属管道发生 泄漏、轮船船体损坏等 作者编号：35004 新知探索 一、定义 1.概念：金属或合金与周围接触的气体或液体进行氧化还原反应而损耗的现象 2.实质：金属原子失电子而被氧化的过程 M − ne- → Mn+ 二、类型 1.化学腐蚀 金属与其表面接触到的一些物质(O2、Cl2、SO2等)直接化学反应引起的腐蚀 ——直接反应 高温条件被腐蚀的燃气灶 作者编号：35004 新知探索 2.电化学腐蚀 不纯的金属与电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化的腐蚀 ——原电池反应 联系：两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍 在潮湿的空气中，钢铁表面会形成一薄层水膜。空气中的CO2、SO2、H2S等物质溶解在其中形成电解质溶液，并与钢铁中的铁和少量的单质碳构成原电池。由于条件不同，发生腐蚀的类型也不同 例如：钢铁的腐蚀 作者编号：35004 新知探索 【实验4-3】模拟钢铁腐蚀 （1）将经过酸洗除锈的铁钉用饱和食盐水浸泡一下，放入图4-21所示的具支试管中。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。 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 作者编号：35004 新知探索 作者编号：35004 新知探索 验证形成原电池 实验设计 实验现象 用碳棒和铁片模拟钢铁的材料，以氯化钠溶液为电解质，组成原电池，观察电流计的指针变化和实验现象。 电流计指针发生偏转 作者编号：35004 新知探索 (1)吸氧腐蚀：钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性时，溶解的氧气参加电极反应，发生吸氧腐蚀。 负极（Fe）： 正极（C） ： Fe - 2e- === Fe2+ O2 + 2H2O + 4e- = 4OH- 总反应： 2Fe + O2 + 2H2O = 2Fe(OH)2 后续反应： 4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 = 4Fe(OH)3 2Fe(OH)3 = Fe2O3·xH2O + (3-x)H2O 作者编号：35004 新知探索 【实验4-3】模拟钢铁腐蚀 （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。 作者编号：35004 新知探索 现象及原因：开始时试管中均有无色气体产生，且两支试管中产生气泡的速率相等；滴加硫酸铜溶液的试管产生气体速率明显加快。原因是锌置换出铜后构成了铜锌原电池，锌作负极，腐蚀速率加快。 装置中Zn、Cu、稀盐酸构成了原电池，Zn作负极，Cu作正极，电解质溶液稀盐酸呈酸性，发生析氢腐蚀 作者编号：35004 新知探索 (2)析氢腐蚀：金属表面的电解质溶液酸性较强，腐蚀过程中有H2放出。 负极（Fe）： 正极（C） ： Fe - 2e- === Fe2+ 2H+ + 2e- === H2↑ 总反应： Fe + 2H+ === Fe2+ + H2↑ 联系：析氢和吸氧腐蚀同时存在，但吸氧腐蚀更普遍 作者编号：35004 思考讨论 为什么钢铁吸附的水膜呈现不同性质的时候，正极得电子的物质为什么不同？ 水膜酸性较强 c(H+)较大 水膜酸性较弱或呈中性 c(H+)较小 氧化性 H+＞O2 析氢腐蚀 2H+ + 2e－ = H2↑ 氧化性 H+＜O2 吸氧腐蚀 O2 + 4e－+ 2H2O = 4OH－ O2 + 4e− + 4H+ = 2H2O 浓度 性质 影响 反应 决定 作者编号：35004 新知探索 写出pH＝2.0～3.5和4.0时发生的主要正极反应 图2 不同pH下，锥形瓶中气体压强随时间变化 拓展：不同pH下，试管中气体压强随时间变化情况 图1 数字化实验装置 作者编号：35004 新知探索 2H＋ + 2e− = H2↑ pH=2.0、3.0、3.5 pH=4.0 O2 + 4e− + 4H+=2H2O （析氢腐蚀） （吸氧腐蚀） 图2 不同pH下，锥形瓶中气体压强随时间变化 作者编号：35004 新知探索 钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 电极反应 联系 Fe2O3 · nH2O (铁锈) 通常两种腐蚀同时存在，但吸氧腐蚀更普遍。 水膜呈酸性 水膜呈中性或酸性很弱或碱性 负极Fe(-) Fe-2e-=Fe2+ 2Fe-4e-=2Fe2+ 正极C(+) 2H++2e-=H2↑ O2+2H2O+4e-=4OH- 总反应: Fe+2H+=Fe2++H2↑ 2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 注 ：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 2、氢前和氢后的金属都可发生吸氧腐蚀 作者编号：35004 新知探索 影响金属腐蚀快慢的因素 本性 温度 浓度 金属越活泼越易腐蚀 温度越高 越易腐蚀 氧化剂浓度越高 越易腐蚀 电化学腐蚀速率＞化学腐蚀速率 电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀 作者编号：35004 新知探索 同一金属在相同电解质溶液中，腐蚀快慢如下： 作者编号：35004 巩固练习 1、相同材质的铁在图中四种情况下最不易被腐蚀的是 ( 　) C 作者编号：35004 巩固练习 2.如下图是金属牺牲阳极法的实验装置，下列有关说法正确的是(　　) A.该装置为电解池 B.本实验牺牲了金属Fe来保护金属Zn C.若加入K3[Fe(CN)6]溶液， Fe电极附近不会产生带有特征蓝色的沉淀 D.远洋货轮上镶嵌的金属Zn不需要更换 C 作者编号：35004 巩固练习 3.某课外活动小组，将剪下的一块镀锌铁片放入锥形瓶中，并滴入少量食盐水将其浸湿，再加数滴酚酞溶液，按图装置进行实验。数分钟后观察，下列现象不可能出现的是(　　) D A.B中导管里形成一段水柱 B.锌被腐蚀 C.金属片剪口处溶液变红 D.B中导管产生气泡 作者编号：35004 巩固练习 4.研究小组将混合均匀的新制铁粉和碳粉置于锥形瓶底部，塞上瓶塞(如图1)，从胶头滴管中滴入醋酸溶液，容器中的压强随时间的变化曲线如图2，下列说法不正确的是(　　) A.铁粉发生反应：Fe－2e－===Fe2＋ B.t1～t2时碳粉上发生了还原反应 C.0～t1时压强增大的原因一定是铁 发生了析氢腐蚀 D.t2时，容器中压强明显小于起始压强，原因是铁发生了吸氧腐蚀 C 作者编号：35004 巩固练习 5.用压强传感器探究生铁在pH=2和pH=4的醋酸中发生腐蚀的装置及得到的图像如下 分析图像,以下结论错误的是(　　)。 A.溶液pH≤2时,生铁发生析氢腐蚀 B.溶液pH=4时,正极电极反应式为 4H++O2+4e- = 2H2O C.析氢腐蚀和吸氧腐蚀一样快 D.两溶液中负极反应均为Fe-2e- = Fe2+ C 作者编号：35004 $