【高中化學(xué)】金屬的腐蝕與防護(hù)（第2課時(shí)+金屬的防護(hù)） 2023-2024學(xué)年高二化學(xué)人教版2019選擇性必修1

第三節(jié)金屬的腐蝕與防護(hù)

第2課時(shí)金屬的防護(hù)

人教版選擇性必修1學(xué)習(xí)目標(biāo)了解防止金屬腐蝕的措施。學(xué)習(xí)目標(biāo)通過認(rèn)識(shí)金屬腐蝕產(chǎn)生的危害和影響，樹立防止金屬腐蝕的意識(shí)，熟知金屬腐蝕常用的防護(hù)方法。培養(yǎng)學(xué)生“科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任”的學(xué)科素養(yǎng)。素養(yǎng)目標(biāo)情境引入

這些鐵牛是唐朝時(shí)期鑄造的，用于固定蒲津渡浮橋的繩索。而如今，浮橋已不在，但鐵牛依然如故，鎮(zhèn)守著黃河的東岸。這些鐵牛能夠保存至今實(shí)屬罕見。山西40噸唐代鐵牛，鎮(zhèn)守黃河1200年未生銹實(shí)屬罕見

據(jù)專家分析，鐵牛1200年來沒有被河水侵蝕，一是因?yàn)楣糯そ吃阼T造鐵牛的過程中，注重了防腐蝕、防生銹的工藝；二是因?yàn)闅v朝歷代的當(dāng)?shù)匕傩斩甲⒅乇Ｗo(hù)鐵牛，長(zhǎng)期進(jìn)行防銹維護(hù)。這些鐵牛不僅是歷史的見證者，也是文化的傳承者。情境引入教學(xué)過程思考角度切斷原電池反應(yīng)電化學(xué)保護(hù)改變金屬材料組成在金屬表面覆蓋保護(hù)層金屬防護(hù)的本質(zhì)：阻止M-ne-=Mn+

的發(fā)生思考與討論根據(jù)金屬腐蝕的實(shí)質(zhì)M-ne-=Mn+，你能提出金屬的防護(hù)方法嗎？教學(xué)過程一、金屬的防護(hù)1.改變金屬材料的組成

在金屬中添加其他金屬或非金屬可以制成性能優(yōu)異的合金。例如，把鉻、鎳等加入普通鋼中制成不銹鋼產(chǎn)品；鈦合金不僅具有優(yōu)異的抗腐蝕性，還具有良好的生物相容性。不銹鋼高壓鍋教學(xué)過程2.在金屬表面覆蓋保護(hù)層

在金屬表面覆蓋致密的保護(hù)層，將金屬制品與周圍物質(zhì)隔開是一種普遍采用的防護(hù)方法。噴漆搪瓷包裹塑料涂礦物性油脂發(fā)藍(lán)處理鍍鉻烤藍(lán)涂機(jī)油烤漆涂凡士林鍍鋅鍍鉻思考與討論：自行車部件采用了什么樣的防護(hù)措施嗎?教學(xué)過程教學(xué)過程

常用的白鐵皮是在薄鋼板表面鍍上一層鋅，罐裝食品用的馬口鐵是在薄鋼板表面鍍上一層錫。若上述兩種鋼鐵制品的表面出現(xiàn)破損時(shí)，請(qǐng)分析并說明白鐵皮、馬口鐵的腐蝕情況。思考與討論白鐵皮馬口鐵教學(xué)過程3.電化學(xué)保護(hù)法

金屬在發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)，總是作為原電池負(fù)極（陽(yáng)極）的金屬被腐蝕，作為正極（陰極）的金屬不被腐蝕。如果能使被保護(hù)的金屬成為陰極，則該金屬就不易被腐蝕。要達(dá)到這個(gè)目的，通?？梢圆捎孟铝袃煞N陰極保護(hù)法。犧牲陽(yáng)極法（原電池原理保護(hù)）外加電流法（電解池原理保護(hù)）教學(xué)過程3.電化學(xué)保護(hù)法（1）犧牲陽(yáng)極法（原電池原理保護(hù)）形成原電池反應(yīng)時(shí)，讓被保護(hù)金屬作正極，不反應(yīng)，起到保護(hù)作用；而活潑金屬作負(fù)極，參加反應(yīng)受到腐蝕。這種保護(hù)法犧牲了陽(yáng)極(原電池負(fù)極)，保護(hù)了陰極(原電池的正極)犧牲陽(yáng)極法示意圖犧牲船體上鑲嵌的鋅塊，避免船體遭受腐蝕教學(xué)過程實(shí)驗(yàn)一：Fe作保護(hù)電極，Zn作輔助電極，以經(jīng)過酸化的3%NaCl溶液作電解質(zhì)溶液，按圖所示連接好裝置。觀察電流表指針的變化，以及燒杯中兩個(gè)電極附近發(fā)生的現(xiàn)象。過一段時(shí)間，用膠頭滴管從和Fe電極區(qū)域取少量溶液于試管中，再向試管中滴入2滴K3[Fe(CN)6](鐵氰化鉀)溶液，觀察試管中溶液顏色變化？實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：犧牲陽(yáng)極法注意：Fe2+與K3[Fe(CN)6]溶液(黃色)反應(yīng)生成帶有特征藍(lán)色的鐵氰化亞鐵KFe[Fe(CN)6]沉淀教學(xué)過程教學(xué)過程實(shí)驗(yàn)1電流表陽(yáng)極陰極現(xiàn)象有關(guān)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)2偏轉(zhuǎn)鋅片逐漸溶解鐵電極上有氣泡冒出Zn-2e-=Zn2＋2H＋＋2e-=H2↑試管中滴入2滴K3[Fe(CN)6](鐵氰化鉀)溶液，無(wú)明顯變化

Fe電極被保護(hù)，不發(fā)生反應(yīng)。Fe、Zn和經(jīng)過酸化的NaCl溶液構(gòu)成原電池；Zn作負(fù)極被腐蝕，F(xiàn)e作正極被保護(hù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：實(shí)驗(yàn)結(jié)論：教學(xué)過程實(shí)驗(yàn)二：將1g瓊脂加入250mL燒杯中，再加入50mL飽和食鹽水和150mL水。攪拌、加熱煮沸，使瓊脂溶解。稍冷后，趁熱把瓊脂溶液分別倒入兩個(gè)培養(yǎng)皿中，各滴入5～6滴酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液，混合均勻。

取兩個(gè)2～3cm的鐵釘，用砂紙擦光。如圖(a)所示，將裹有鋅皮的鐵釘放入上述的一個(gè)培養(yǎng)皿中；如圖(b)所示，將纏有銅絲的鐵釘放入另一個(gè)培養(yǎng)皿中。觀察并解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。(a)裹有鋅皮的鐵釘(b)纏有銅絲的鐵釘教學(xué)過程教學(xué)過程鐵釘?shù)穆懵恫糠种車霈F(xiàn)特征藍(lán)色，銅絲附近變紅裹有鋅片的鐵釘，鋅片逐漸溶解，鐵釘附近溶液變紅色教學(xué)過程3.電化學(xué)保護(hù)法（2）外加電流法（電解池原理保護(hù)）

外加電流法是把被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備（如鋼閘門）作為陰極，用惰性電極作為輔助陽(yáng)極，兩者均放在電解質(zhì)溶液（如海水）里，外接直流電源。通電后，調(diào)整外加電壓，強(qiáng)制電子流向被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備，使鋼鐵表面腐蝕電流降至零或接近零。在這個(gè)系統(tǒng)中，鋼鐵設(shè)備被迫成為陰極而受到保護(hù)。教學(xué)過程思考與討論：犧牲陽(yáng)極法和外加電流法都要采用輔助陽(yáng)極，將被保護(hù)的金屬作為陰極。在這兩種方法中，輔助陽(yáng)極發(fā)生的電極反應(yīng)類型是否相同？對(duì)于用作輔助陽(yáng)極的金屬的化學(xué)性質(zhì)各有什么要求？

犧牲陽(yáng)極法和外加電流法采用的輔助陽(yáng)極，在電極上發(fā)生的反應(yīng)類型是相同的，都是發(fā)生氧化反應(yīng)。采用的輔助陽(yáng)極在化學(xué)性質(zhì)上要求是不同的，犧牲陽(yáng)極法采用的輔助陽(yáng)極金屬材料的活動(dòng)性必須比被保護(hù)的金屬的活動(dòng)性要強(qiáng)，外加電流法的輔助陽(yáng)極只起導(dǎo)電作用，惰性電極和金屬均可作輔助陽(yáng)極，但最好選用惰性電極。港珠澳大橋設(shè)計(jì)壽命120年，對(duì)橋體鋼構(gòu)件采用了多種防腐方法。下列分析錯(cuò)誤的是()A．防腐原理主要是避免發(fā)生反應(yīng)：2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)2B．鋼構(gòu)件表面噴涂環(huán)氧樹脂涂層，是為了隔絕空氣、水等防止形成原電池C．采用外加電流法時(shí)需外接鎂、鋅等作輔助陽(yáng)極D．鋼構(gòu)件可采用不銹鋼材料以減緩電化學(xué)腐蝕典例1．

【答案】C課堂練習(xí)支撐海港碼頭基礎(chǔ)的鋼管樁，常用外加電流法進(jìn)行防腐，工作原理如圖所示，其中高硅鑄鐵為惰性輔助陽(yáng)極。下列有關(guān)表述不正確的是()A．通入保護(hù)電流使鋼管樁表面腐蝕電流接近于零B．通電后外電路電子被強(qiáng)制從高硅鑄鐵流向鋼管樁C．高硅鑄鐵的作用是作為損耗陽(yáng)極材料和傳遞電流D．通入的保護(hù)電流應(yīng)該根據(jù)環(huán)境條件變化進(jìn)行調(diào)整典例2．

【答案】C

課堂練習(xí)將金屬M(fèi)連接在鋼鐵設(shè)施表面，可減緩水體中鋼鐵設(shè)施的腐蝕。在題圖所示的情境中，下列有關(guān)說法正確的是()A．陰極的電極反應(yīng)式為Fe－2e－=

Fe2＋B．金屬M(fèi)的活動(dòng)性比Fe的活動(dòng)性弱C．鋼鐵設(shè)施表面因積累大量電子而被保護(hù)D．鋼鐵設(shè)施在河水中的腐蝕速率比在海水中的快典例3．

課堂練習(xí)【答案】C

課堂小結(jié)金屬的腐蝕與防護(hù)金屬的腐蝕化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕1）析氫腐蝕2）吸氧腐蝕金屬的防護(hù)金屬表面覆蓋保護(hù)層