【公開課】金屬的腐蝕-（人教版2019選擇性必修1）

2023-2024學(xué)年選擇性必修1(人教版2019)第四章·化學(xué)反應(yīng)與電能第三節(jié)

金屬的腐蝕與防護(hù)第1課時(shí)金屬的腐蝕鐵銹主要成分：Fe2O3

?xH2O銅綠主要成分：Cu2(OH)2CO3在日常生活中，我們經(jīng)常見到鋼鐵制品生銹，銅制品長(zhǎng)出銅綠，這就是金屬腐蝕的現(xiàn)象。我國(guó)每年因?yàn)榻饘俑g所造成的經(jīng)濟(jì)損失約占國(guó)民生產(chǎn)總值的5%，全世界每年因生銹損失的鋼鐵約占世界鋼鐵年產(chǎn)量的1/4，超過每年各項(xiàng)大災(zāi)（火災(zāi)、風(fēng)災(zāi)及地震等）損失的總和。目錄金屬腐蝕的本質(zhì)及類型

01金屬腐蝕速率快慢分析02習(xí)學(xué)目標(biāo)1.了解金屬腐蝕及其危害2.了解金屬電化學(xué)腐蝕的原因及反應(yīng)原理①機(jī)器設(shè)備、儀器、儀表的精度和靈敏度降低，直至報(bào)廢。②飛機(jī)的某一零部件破損而造成墜毀；③橋梁、建筑物的金屬構(gòu)架強(qiáng)度降低而造成塌陷；④地下金屬管道破裂而發(fā)生泄漏；⑤輪船的船體損壞等。2、什么是金屬腐蝕？1、金屬腐蝕有哪些危害？思考與討論金屬或合金與周圍的氣體或液體發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起損耗的現(xiàn)象。NO.1金屬腐蝕的本質(zhì)及類型

3、金屬腐蝕的實(shí)質(zhì)是什么？4、金屬腐蝕的種類是有哪些？0+3Fe

→Fe2O3

?xH2O0+2Cu

→

Cu2(OH)2CO3金屬原子失去電子，被氧化。

M-ne-=Mn+由于與金屬接觸的氣體或液體物質(zhì)不同，發(fā)生腐蝕的情況也不同，一般可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。思考與討論

如鐵與氯氣直接反應(yīng)而腐蝕，輸油、輸氣的鋼管被原油、天然氣的含硫化合物腐蝕等。1、化學(xué)腐蝕：金屬與其表面接觸的一些物質(zhì)（如O2、Cl2、SO2）直接反應(yīng)而引起的腐蝕。家用燃?xì)庠畹闹行牟课缓苋菀咨P食品罐頭放在南極80多年卻很少生銹溫度對(duì)化學(xué)腐蝕的影響較為明顯。特點(diǎn)無電流產(chǎn)生、如鋼材高溫下易被氧化，表面生成FeO、Fe2O3、Fe3O42、電化學(xué)腐蝕：當(dāng)不純的金屬與電解質(zhì)溶液接觸時(shí)會(huì)發(fā)生原電池反應(yīng)，比較活潑的金屬發(fā)生氧化還原反應(yīng)而被腐蝕?！舅伎肌夸撹F在潮濕的空氣里很快被腐蝕，這是為什么？在潮濕的空氣中，鋼鐵表面吸附了一薄層水膜。水膜中溶有O2、CO2、SO2等氣體，這樣在鋼鐵表面形成了一層電解質(zhì)溶液的薄膜，它跟鋼鐵中的鐵和少量的單質(zhì)碳構(gòu)成無數(shù)微小的原電池。①鋼鐵的成分：

鐵碳合金②鋼鐵所處的環(huán)境：潮濕的空氣為什么鋼鐵在干燥的空氣中不易生銹，而在潮濕的空氣中卻易生銹呢？鋼鐵潮濕空氣水膜CO2、SO2、H2S電解質(zhì)溶液（H+)鐵C原電池電解質(zhì)溶液形成：H2O+CO2H++HCO3-H2OH++OH-鋼鐵在這過程發(fā)生了電化學(xué)腐蝕。根據(jù)電解質(zhì)溶液的酸堿性的不同電化學(xué)腐蝕可分為兩種。??電化學(xué)腐蝕條件不同析氫腐蝕吸氧腐蝕酸性環(huán)境弱酸性或中性1）析氫腐蝕在酸性環(huán)境中，在腐蝕過程中不斷有H2放出（pH≤4.3）Fe-2e-===Fe2+2H++

2e-

===H2↑Fe+2H+===Fe2++

H2↑總反應(yīng)：負(fù)極（Fe）：正極（C）： 如酸雨嚴(yán)重的地方。負(fù)極：2Fe-4e=2Fe2+正極：O2+2H2O+4e=4OH－總反應(yīng)：2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2后續(xù)反應(yīng)：4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3鐵銹的形成過程：Fe2O3·XH2O鋼鐵表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性時(shí)，溶解的氧氣參加電極反應(yīng)，發(fā)生吸氧腐蝕。如右圖所示。電極反應(yīng)如下：Fe2O3·xH2O脫去一部分水2）吸氧腐蝕水膜酸性較強(qiáng)c(H+)較大水膜酸性較弱或呈中性c(H+)較小氧化性H+＞O2析氫腐蝕2H++2e－

=H2↑氧化性H+＜O2吸氧腐蝕O2+4e－+2H2O=4OH－析氫腐蝕和吸氧腐蝕的比較濃度性質(zhì)反應(yīng)影響決定【總結(jié)】化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕兩者往往同時(shí)發(fā)生，__________腐蝕更普遍；電化學(xué)而析氫腐蝕和吸氧腐蝕中，__________腐蝕更普遍。吸氧②電化學(xué)腐蝕：（1）定義：不純的金屬與電解質(zhì)溶液接觸時(shí)會(huì)發(fā)生原電池反應(yīng)，比較活潑的金屬發(fā)生氧化反應(yīng)而被腐蝕，這種腐蝕叫做電化學(xué)腐蝕。

（2）本質(zhì)：較活潑的金屬失去電子被氧化（3）舉例：鋼鐵制品在潮濕空氣中的銹蝕就是電化學(xué)腐蝕（4）特點(diǎn)：有微弱的電流產(chǎn)生注：化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的聯(lián)系：化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕往往同時(shí)發(fā)生，但電化學(xué)腐蝕更普遍，危害更大，腐蝕速率更快說明：(1)化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕往往同時(shí)發(fā)生，只是電化學(xué)腐蝕比化學(xué)腐蝕更普遍，速率更大，危害更大。析氫腐蝕和吸氧腐蝕都屬于電化學(xué)腐蝕(2)析氫腐蝕和吸氧腐蝕取決于金屬表面電解質(zhì)溶液的酸堿性，實(shí)際情況中以吸氧腐蝕為主。(3)鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕或吸氧腐蝕時(shí)，負(fù)極都是鐵，失電子生成Fe2＋，而非Fe3＋。(1)實(shí)驗(yàn)1：將經(jīng)過酸洗除銹的鐵釘用飽和食鹽水浸泡一下，放入下圖所示的具支試管中。幾分鐘后，觀察導(dǎo)管中水柱的變化。實(shí)驗(yàn)4－3現(xiàn)象及原因：實(shí)驗(yàn)1中導(dǎo)管中的水柱上升，鐵釘生銹。說明該過程鐵釘被腐蝕。鐵釘發(fā)生的是吸氧腐蝕。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：裝置中Fe、C、飽和食鹽水構(gòu)成了Fe-C-飽和食鹽水原電池，F(xiàn)e作負(fù)極，C作正極，飽和食鹽水作電解質(zhì)溶液，由于NaCl溶液呈中性，發(fā)生吸氧腐蝕(2)實(shí)驗(yàn)2:取兩支試管，分別放入兩顆鋅粒和等體積、等濃度的稀鹽酸，觀察現(xiàn)象。然后，向其中一支試管中滴加1～2滴硫酸銅溶液，再觀察現(xiàn)象?，F(xiàn)象及原因：開始時(shí)試管中均有無色氣體產(chǎn)生，且兩支試管中產(chǎn)生氣泡的速率相等；滴加硫酸銅溶液后①試管產(chǎn)生氣體的速率明顯加快。原因是鋅置換出銅后構(gòu)成了銅鋅原電池，鋅作負(fù)極，腐蝕速率加快。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：滴加硫酸銅溶液后，裝置中Zn、Cu、稀鹽酸構(gòu)成了Zn-Cu-稀鹽酸原電池，Zn作負(fù)極，Cu作正極，稀鹽酸作電解質(zhì)溶液，由于稀鹽酸呈酸性，發(fā)生析氫腐蝕【比較下列現(xiàn)象的差異】鐵與酸反應(yīng)，鐵被腐蝕。腐蝕速率較慢。鐵作負(fù)極，鐵被腐蝕。腐蝕速率較快?！舅伎肌吭谛陆卖敺秃Ｄ鲜傻?，哪個(gè)地區(qū)鐵生銹相對(duì)較慢？新疆吐魯番，因?yàn)樵摰貐^(qū)相對(duì)干燥，水分少，而海南地區(qū)潮濕多雨，溫度高，易發(fā)生電化學(xué)腐蝕。NO.2金屬腐蝕的速率快慢

影響金屬化學(xué)腐蝕速率的因素：①本性：金屬越活潑，越易被腐蝕；②溫度：環(huán)境溫度越高，腐蝕速率越快；③濃度：氧化劑濃度越大，腐蝕速率越快。金屬腐蝕快慢的規(guī)律1．無論哪種類型的金屬腐蝕，其本質(zhì)都是金屬被氧化的過程。由于鋼鐵制品通常所處的外部環(huán)境干燥程度較低，氧氣的存在又非常廣泛，在相同條件下，原電池反應(yīng)比一般的氧化還原反應(yīng)速率快，因此，在鋼鐵的腐蝕類型中主要是電化學(xué)腐蝕，其次是化學(xué)腐蝕。但是，鋼鐵的腐蝕類型并不單一，一般是電化學(xué)腐蝕和化學(xué)腐蝕并存，只是有主次之分罷了。2．電化學(xué)腐蝕過程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是原電池反應(yīng)，有電流產(chǎn)生。3．影響金屬腐蝕的因素包括金屬的本性和介質(zhì)兩個(gè)方面。就金屬本性來說，金屬越活潑，就越容易失去電子而被腐蝕。介質(zhì)對(duì)金屬腐蝕的影響也很大，如果金屬在潮濕的空氣中，接觸腐蝕性氣體或電解質(zhì)溶液，較容易被腐蝕。

(1)與構(gòu)成微電池兩極的材料有關(guān)。兩極材料的活動(dòng)性差別越大，氧化還原反應(yīng)的速率越快，活潑金屬被腐蝕的速度越快。(2)在同一電解質(zhì)溶液中：電解原理引起的腐蝕>原電池原理引起的腐蝕>化學(xué)腐蝕>有防腐措施的腐蝕。(3)同一種金屬在相同濃度不同介質(zhì)中：在強(qiáng)電解質(zhì)中>弱電解質(zhì)中>非電解質(zhì)中(4)有無保護(hù)措施的腐蝕快慢順序：無保護(hù)措施的金屬腐蝕>有一定保護(hù)措施的金屬腐蝕>犧牲陽極的陰極保護(hù)法引起的金屬腐蝕>有外加電流的陰極保護(hù)法引起的金屬腐蝕。(5)對(duì)同一種電解質(zhì)溶液來說，電解質(zhì)溶液濃度越大，腐蝕速率越快。注意：在鋼鐵的腐蝕過程中，其電化學(xué)腐蝕更嚴(yán)重，在電化學(xué)腐蝕中，吸氧腐蝕更普遍。4．判斷金屬腐蝕快慢的規(guī)律例1:下列各情況下，其中Fe片腐蝕由快到慢的順序是

。(5)(2)(1)(3)(4)注意：原電池正極、電解池陰極受到保護(hù)。結(jié)論：在同一電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕的快慢規(guī)律如下：電解原理引起的腐蝕＞原電池原理引起的腐蝕＞化學(xué)腐蝕＞防腐措施的腐蝕例2:下列裝置中四塊相同的Zn片，放置一段時(shí)間后腐蝕速率由慢到快的順序是(4)(2)(1)(3)(1)Al、Fe、Cu在潮濕的空氣中腐蝕均生成氧化物。(

)(2)銅在酸性較強(qiáng)的溶液中均可發(fā)生析氫腐蝕。(

)(3)鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí),負(fù)極鐵失去電子生成Fe3+。(

)(4)純銀器表面變黑和鋼鐵表面生銹腐蝕原理一樣。(

)(5)鍍銅鐵制品鍍層受損后,鐵制品比鍍銅前更容易生銹。(

)1．判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)√××××2．如圖所示，各燒杯中均盛的是海水，鐵在其中被腐蝕的速率由快到慢的順序?yàn)?

)A．②①③④⑤⑥

B．⑤④③①②⑥C．⑤④②①③⑥

D．⑤③②④①⑥

解析:②③④均為原電池，③中Fe為正極，被保護(hù)；②④中Fe為負(fù)極，均被腐蝕，但Fe和Cu的金屬活動(dòng)性差別大于Fe和Sn的，故Fe-Cu原電池中Fe被腐蝕的較快。⑤是Fe接電源正極作陽極，Cu接電源負(fù)極作陰極的電解腐蝕，加快了Fe的腐蝕。⑥是Fe接電源負(fù)極作陰極，Cu接電源正極作陽極的電解腐蝕，防止了Fe的腐蝕。根據(jù)以上分析可知鐵在其中被腐蝕的速率由快到慢的順序?yàn)棰?gt;④>②>①>③>⑥。C3．下列有關(guān)金屬腐蝕的說法中正確的是(

)A．金屬腐蝕指不純金屬與接觸到的電解質(zhì)溶液進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而損耗的過程B．電化學(xué)腐蝕指在外加電流的作用下不純金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而損耗的過程C