高二26號§4-4金屬的電化腐蝕與防護

1、選修4號講義 課題：4-4 金屬的電化腐蝕與防護學習目標知識與技能：1.了解金屬腐蝕的分類。2.能解釋金屬發(fā)生電化學腐蝕的原因。3.認識金屬腐蝕的危害。4掌握影響金屬腐蝕快慢的因素。3知道防護金屬的方法。4. 認識防止金屬腐蝕的重要意義。過程與方法：1. 通過探究、觀察鐵生銹的過程，自己獲得鐵生銹的現(xiàn)象和原理的知識，學會自主學習，培養(yǎng)自學能力。2.通過觀察實驗及多媒體動畫效果，培養(yǎng)學生觀察、分析和推理能力。3.通過金屬腐蝕現(xiàn)狀的分析介紹，激起學生保護資源的熱情。4. 進一步學會對比、比較認識事物的 HYPERLINK /kexue/ t _blank 科學方法和假設驗證探究的思維方式，辯證的認

2、識外因和內(nèi)因條件對化學變化的影響。情感態(tài)度與價值觀：1通過對設問的討論，讓學生體會學以致用的樂趣，從而進一步激發(fā)學生學習化學的興趣，樹立學習和研究化學的志向。2. 通過學習增強保護環(huán)境的意識，節(jié)約意識，培養(yǎng)學生實事求是的科學精神，幫助學生樹立正確的科學態(tài)度。自主學習與師生互動【知識點一】什么是金屬的腐蝕?金屬腐蝕的本質是什么?明確 金屬腐蝕是 與周圍的 體或 液體物質發(fā)生 反應而引起損耗的現(xiàn)象。金屬腐蝕的本質: M xe- = Mx+【知識點二】金屬腐蝕的分類1金屬腐蝕的分類： 腐蝕和 腐蝕。分述如下：2金屬的化學腐蝕：金屬與接觸到的干燥 （如 、 、 等）或 液體（如石油）等物質直接發(fā)生 而

3、引起的腐蝕。實例 例如，鐵在高溫下與氧氣直接化合而被腐蝕是化學腐蝕，在工業(yè)生產(chǎn)中氯氣跟鐵或與其他金屬化合使金屬銹蝕也是化學腐蝕，鋼管被石油中的含硫化合物腐蝕也是化學腐蝕。3金屬的電化學腐蝕： 金屬與 接觸時，會發(fā)生 反應， 的金屬失電子被氧化的腐蝕。4在生產(chǎn)和日常生活中比較普遍而且危害較大的是金屬的 腐蝕?！局R點三】金屬的電化學腐蝕原理電化學腐蝕是由于金屬和液態(tài)介質(常為水溶液)構成微小的原電池而發(fā)生金屬腐蝕的過程。電化學腐蝕是金屬腐蝕的主要形式。例如，鋼鐵在潮濕的空氣中生銹就是電化學腐蝕造成的。電化學腐蝕原理（以鋼鐵的吸氧腐蝕與析氫腐蝕為例）：1析氫腐蝕：發(fā)生條件、正負極反應、總反應。條件

4、： 環(huán)境，水膜酸性 ，水膜中溶解了來自大氣中的 等氣體，使水膜中含有一定量的 。它如下一些反應產(chǎn)生的： 負極材料： ，負極反應： （ 反應）正極材料： ，正極反應： （ 反應）總反應： 。為什么叫“析氫”腐蝕？2吸氧腐蝕：發(fā)生條件、正負極反應、總反應。條件： 水膜酸性 或 ，但溶有有一定量的 。負極材料： ，負極反應： （ 反應）正極材料： ，正極反應： （ 反應）總反應： 。為什么叫“吸氧”腐蝕？繼續(xù)與空氣中的 作用，生成，反應方程式： ，再脫去一部分水就生成，他就是鐵銹的主要成分。鐵的氧化物是疏松地覆蓋在鋼鐵表面，不能阻止鋼鐵繼續(xù)腐蝕。3針對兩種電化學腐蝕的實驗探究題（1）實驗操作：向鐵粉

5、中加入少量的炭粉，混合均勻后，撒入內(nèi)壁分別用氯化鈉和稀醋酸潤濕過的兩支試管分別標記為a、b中，按右圖1-28裝置好儀器。幾分鐘后，打開止水夾，觀察、比較導管中水柱（在水中滴加幾滴紅墨水）的變化和試管中的現(xiàn)象。ab（2）實驗現(xiàn)象：兩支具支試管中都有紅色鐵銹產(chǎn)生，a裝置導管內(nèi)水柱上升，b裝置導管內(nèi)水柱低于小試管液面。（3）實驗結論：裝置a的導管中水柱上升，說明大試管內(nèi)氣體體積減小，a裝置中有氣體參加反應，由于是空氣中的氣體，故是氧氣，發(fā)生吸氧腐蝕；裝置b的導管中水柱下降，說明大試管內(nèi)有氣體生成，根據(jù)有鐵和醋酸存在，生成的氣體是氫氣，發(fā)生析氫腐蝕。a、b裝置構成原電池，a中氧氣所發(fā)生的反應類似于氫氧

6、燃料電池的反應。思考：向鐵粉中加入炭粉的作用是什么？ 【知識點四】幾種金屬腐蝕對比鞏固（自學背出）1化學腐蝕與電化學腐蝕對比電化學腐蝕與化學腐蝕的實質都是氧化還原反應。但是電化學腐蝕過程伴隨有電流的產(chǎn)生，化學腐蝕過程卻沒有。對比如下表：化學腐蝕電化學腐蝕共同點M xe- = Mx+M xe- = Mx+條件金屬跟_ _接觸不純金屬或合金跟_接觸反應金屬與氧化劑直接得失電子構成無數(shù)微小的原電池現(xiàn)象_電流產(chǎn)生_電流產(chǎn)生本質金屬被_較活潑金屬被_聯(lián)系兩者往往同時發(fā)生，_腐蝕更普遍2析氫腐蝕與吸氧腐蝕對比以鋼鐵的腐蝕為例進行分析：析氫腐蝕吸氧腐蝕條件電極反應負極 正極總反應式聯(lián)系_更普遍鐵銹的形成：4

7、Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3，2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O(鐵銹)(3x)H2O。3學會知識遷移辨認下列三個實驗裝置圖，分別寫出各電極反應式及總反應式。 （1）A圖：Fe極： ，C極： ，總： 。（2）B圖：Fe極： ，Pt極： ，總： 。（3）C圖：若開始實驗時開關K與a連接，A極： ，B極： 總反應式： 若開始實驗時開關K與b連接，A極： ，B極： 總反應式： 【知識點五】金屬的防護影響金屬腐蝕快慢的因素 本性：（1）金屬的活動性（2）純度（3）氧化膜 介質：環(huán)境（腐蝕性氣體，電解質溶液）影響金屬腐蝕的因素有內(nèi)因和外因兩個，就金屬本身來說金屬越活潑，金屬越易被腐蝕，

8、金屬中含雜質越多，金屬越易被腐蝕；介質對金屬腐蝕影響也很大，如果金屬在水、空氣和電解質溶液中,金屬易被腐蝕。2海水中的金屬為何容易被腐蝕？明確因為海水中有大量的電解質溶液。3金屬的防護（1）討論金屬防腐的思路和方法。鑒于金屬發(fā)生腐蝕的原因，可以從哪些方面設想解決問題的思路？改變結構：改變金屬的內(nèi)部結構，把金屬制成合金，如將鋼制成不銹鋼，在鋼中加入鎳和鉻，所以不銹鋼又叫鎳鉻鋼。直接隔離：即覆蓋保護膜，可選用適當?shù)牟牧鲜墙饘倥c空氣或其他腐蝕性試劑隔離開，以阻止金屬的腐蝕。如給金屬穿上“防護服”：涂油漆、熱鍍、電鍍、鈍化。具體說明如下：將電解質溶液改為非電解質，如涂上油漆、礦物性油脂等；鍍上一層純金

9、屬(鋅、錫、鉻、鎳)以改變電極。如：表層鍍鋅的鍍鋅鐵(俗稱白鐵皮)破損后，鐵為正極，不腐蝕；鋅為負極，被腐蝕，可以不斷補充鋅，保護鐵，延長鋼鐵的使用期。而表層鍍錫的鍍錫鐵(俗稱馬口鐵)，價格雖比鍍鋅鐵低，但表層磨損后，錫為正極，鐵為負極，加快了鋼鐵的腐蝕。此外，還可將鐵鈍化使之表面形成一層致密的Fe3O4氧化膜。探究一：鍍鋅鐵皮和鍍錫鐵皮哪個更易被腐蝕？為什么？探究二、純鋅和粗鋅哪個更易和酸反應？如果向酸中再加入硫酸銅又會什么現(xiàn)象？因勢利導。電化學腐蝕還是用電化學方法來解決，不回避金屬與氧化劑直接接觸，既然金屬腐蝕的本質是金屬失去電子，想法利用原電池原理和電解原理，將被保護的金屬不失電子。思考

10、：想一想將被保護的金屬分別做原電池的 極和電解池的 極。（2）兩種金屬的電化學保護法（如下列兩圖）上述甲圖是“犧牲陽極的陰極保護法”原理：在被保護的鐵閘門或鍋爐、船舶的外殼裝上若干鎂合金或鋅塊R，形成原電池反應時，讓被保護金屬做 極，不失電子，不反應，起到保護作用，而較活潑金屬鎂、鋅等失電子反應受到腐蝕。即犧牲了作 極鎂或鋅，保護了作 極鐵（填“正”或“負”）。哪為什么叫“犧牲陽極的陰極保護法”呢？明確這是因為高等學校教材中，常把所有失電子發(fā)生氧化反應的極叫陽極，把得電子發(fā)生還原反應的極叫陰極的，這顯然要跟中學教材引起混淆視聽，中學里我們還是應把原電池理解為只存在正負極。上述乙圖是“外加電流的陰極保護法” 原理：將被保護金屬與另一附加電極作為電解池的兩個極，使被保護的金屬作為 極，通電后，電子被強制流向被保護的鋼鐵設備，使鋼鐵表面腐蝕電流表降至零或接近零，從而得到