4.3金屬的腐蝕與防護(hù) 課件高二上學(xué)期化學(xué)人教版（2019）選擇性必修1

高中化學(xué)選擇性必修1(第四章化學(xué)反應(yīng)與電能第二節(jié)

電解池——《青花瓷》方文山高中化學(xué)選擇性必修1(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，銅制品長出銅綠，這就是金屬腐蝕的現(xiàn)象。我國每年因?yàn)榻饘俑g所造成的經(jīng)濟(jì)損失約占國民生產(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。高中化學(xué)選擇性必修1(

金屬的腐蝕與防護(hù)1、認(rèn)識(shí)金屬腐蝕的危害，能利用原電池原理解釋電化學(xué)腐蝕的原因。2、能正確書寫析氫腐蝕和吸氧腐蝕的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式。3、了解金屬腐蝕的防護(hù)方法。高中化學(xué)選擇性必修1(01金屬的腐蝕高中化學(xué)選擇性必修1(金屬原子金屬陽離子失去e－M－ne－＝Mn＋【自主學(xué)習(xí)】1.什么是金屬腐蝕？2.金屬腐蝕的本質(zhì)是什么？金屬腐蝕是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。0+3Fe

→Fe2O3

?xH2O0+2Cu

→

Cu2(OH)2CO3高中化學(xué)選擇性必修1(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。3、金屬腐蝕有哪些危害？4、金屬腐蝕的種類是有哪些？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。高中化學(xué)選擇性必修1(

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。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、Fe3O41.1化學(xué)腐蝕高中化學(xué)選擇性必修1(鋼鐵在潮濕空氣中容易生銹鋼鐵Fe、C水膜電解質(zhì)溶液CO2、SO2、H2S在鋼鐵表面形成無數(shù)微小原電池當(dāng)不純的金屬與電解質(zhì)溶液接觸時(shí)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。1.2電化學(xué)腐蝕【思考】鋼鐵在潮濕的空氣里很快被腐蝕，這是為什么？高中化學(xué)選擇性必修1(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。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1.2電化學(xué)腐蝕高中化學(xué)選擇性必修1(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。1.3析氫腐蝕和吸氧腐蝕高中化學(xué)選擇性必修1(鋼鐵表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性或堿性，但溶有一定量的氧氣，此時(shí)就會(huì)發(fā)生吸氧腐蝕Fe2O3·xH2O4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3Fe-2e-=Fe2+O2+

2H2O+4e-=4OH-2Fe+O2+

2H2O=2Fe(OH)2負(fù)極（Fe）：正極（C)

總反應(yīng)：1.3析氫腐蝕和吸氧腐蝕高中化學(xué)選擇性必修1(實(shí)驗(yàn)4－3現(xiàn)象：(1)導(dǎo)管中水面_______,形成一段________。在中性條件下，鐵釘發(fā)生吸氧腐蝕，消耗具支試管中的氧氣，使具支試管內(nèi)氣壓減小，水被壓入導(dǎo)管形成水柱。上升水柱(2)加入CuSO4溶液的試管生成H2的速率______。加快被Zn置換出來的Cu與Zn、稀鹽酸構(gòu)成很多微小的原電池，發(fā)生原電池反應(yīng)，使生成H2的速率加快。高中化學(xué)選擇性必修1(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。吸氧高中化學(xué)選擇性必修1(

1、右圖裝置中,U形管內(nèi)為紅墨水,a、b試管內(nèi)分別盛有食鹽水和氯化銨溶液(呈酸性),各加入生鐵塊,放置一段時(shí)間。下列有關(guān)描述錯(cuò)誤的是(

)A.生鐵塊中的碳是原電池的正極B.紅墨水水柱兩邊的液面變?yōu)樽蟮陀腋逤.兩試管中相同的電極反應(yīng)是Fe-2e-=Fe2+D.a試管中發(fā)生了吸氧腐蝕,b試管中發(fā)生了析氫腐蝕a：中性環(huán)境，發(fā)生吸氧腐蝕,氧氣被消耗，試管中氣體壓強(qiáng)減小b：溶液呈酸性，發(fā)生析氫腐蝕,有氫氣放出，試管中氣體壓強(qiáng)增大因此，紅墨水水柱兩邊的液面變化為左高右低B食鹽水氯化銨溶液(呈酸性)解答金屬腐蝕問題的一般思路：課堂檢測高中化學(xué)選擇性必修1(2：如下圖所示，水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天觀察：(1)鐵釘在逐漸生銹，則鐵釘?shù)母g屬于________腐蝕。(2)若試管內(nèi)液面上升，則原溶液是___性，發(fā)生____腐蝕，電極反應(yīng)：負(fù)極：__________________，正極：______________________。(3)若試管內(nèi)液面下降，則原溶液呈_

___性，發(fā)生_____腐蝕，電極反應(yīng)：負(fù)極：_______________；正極：______________(4)若水槽中液體甲為水，液體乙為海水，則鐵釘在_____(填“甲”或“乙”)溶液中腐蝕的速率快。2H＋＋2e－=H2↑電化學(xué)堿性、弱酸性或中吸氧2Fe－4e－=2Fe2＋O2＋4e－＋2H2O=4OH－較強(qiáng)的酸析氫Fe－2e－=Fe2＋乙課堂檢測高中化學(xué)選擇性必修1(02金屬的防護(hù)高中化學(xué)選擇性必修1(思考角度切斷原電池反應(yīng)給予電子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？高中化學(xué)選擇性必修1(2.1金屬防護(hù)的方法一、改變金屬材料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。如：含鉻、鎳等合金元素的不銹鋼具有很好的抗腐蝕性能。不銹鋼鈦合金抗腐蝕性，生物相容性高中化學(xué)選擇性必修1(2.1金屬防護(hù)的方法二、在金屬表面覆蓋保護(hù)層包裹塑料涂礦物性油脂搪瓷噴漆搪瓷其實(shí)是將無機(jī)玻璃質(zhì)材料通過熔融凝于基體金屬上并與金屬牢固結(jié)合在一起的一種復(fù)合材料。發(fā)藍(lán)是鋼鐵零件表面處理的一種防腐蝕的工藝。其原理就是在鋼鐵表面生成一定厚度和強(qiáng)度的致密的氧化層，成分主要是Fe3O4。發(fā)藍(lán)處理高中化學(xué)選擇性必修1(思考與討論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。ZnAFeSnAFe經(jīng)酸化的3％NaCl溶液－＋e-＋－e-我們知道，金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)，總是作為原電池負(fù)極（陽極）的金屬被腐蝕，作為正極（陰極）的金屬不被腐蝕。高中化學(xué)選擇性必修1(2.1金屬防護(hù)的方法三、電化學(xué)保護(hù)法1、犧牲陽極法——

原理

Zn鋼閘門(陰極)海水鋅板(犧牲陽極)e-e-找替罪“陽”原電池犧牲鋅塊來保護(hù)鋼閘門，鋅塊必須定期更換

極：比被保護(hù)金屬活潑的金屬；

極：被保護(hù)的金屬設(shè)備。負(fù)正高中化學(xué)選擇性必修1(2.1金屬防護(hù)的方法實(shí)驗(yàn)4-4-(1)實(shí)驗(yàn)裝置電流表陽極（負(fù)極）陰極（正極）現(xiàn)象有關(guān)反應(yīng)鋅片逐漸溶解偏轉(zhuǎn)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]溶液，無明顯變化，即溶液中無Fe2+結(jié)論：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)。高中化學(xué)選擇性必修1(2.1金屬防護(hù)的方法實(shí)驗(yàn)4-4-(2)ab實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：裹有鋅片的鐵釘，鋅片逐漸溶解，鐵釘附近溶液變紅色；實(shí)驗(yàn)結(jié)論：鋅作負(fù)極：Zn-2e-=Zn2+鐵作正極：O2+2H2O+4e-=4OH-鐵作正極，不反應(yīng)，被保護(hù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：裹有銅絲的鐵釘，鐵釘逐漸溶解，鐵釘附近溶液有藍(lán)色沉淀生成；實(shí)驗(yàn)結(jié)論：鐵作負(fù)極：Fe-2e-=Fe2+銅作正極：O2+2H2O+4e-=4OH-鐵作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，被腐蝕高中化學(xué)選擇性必修1(鋼閘門(陰極)海水輔助陽極(不溶性)e-NaCl溶液陰極Fe+-A陽極C電解池

極：被保護(hù)的金屬設(shè)備；

極：惰性金屬或石墨。陰陽

-+e?（2）外加電流法——

原理

e?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。2.1金屬防護(hù)的方法高中化學(xué)選擇性必修1(鋼閘門(陰極)海水輔助陽極(不溶性)思考與討論犧牲陽極法和外加電流法都要采用輔助陽極，將被保護(hù)的金屬作為陰極。在這兩種方法中，輔助陽極發(fā)生的電極反應(yīng)類型是否相同？對(duì)于用作輔助陽極的金屬化學(xué)性質(zhì)各有什么要求？-+e?e?鋼閘門(陰極)海水鋅板(犧牲陽極)e-e-高中化學(xué)選擇性必修1(犧牲陽極法外加電流法原理

保護(hù)方法

保護(hù)電流

注意事項(xiàng)

原電池電解池使被保護(hù)的金屬與比它活潑的金屬接觸，被保護(hù)的金屬做正極。使被保護(hù)的金屬與電源負(fù)極接觸，被保護(hù)的金屬做陰極。較小

較大負(fù)極（陽極）材料需要定期更換輔助陽極需要定期檢查【總結(jié)】在同一電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕的快慢規(guī)律如下：電解池陽極＞原電池負(fù)極＞化學(xué)腐蝕＞原電池正極>電解池陰極2.2電化學(xué)保護(hù)法的比較高中化學(xué)選擇性必修1(課堂檢測1、相同材質(zhì)的鐵在圖中四種情況下最不易被腐蝕的是(

)C高中化學(xué)選擇性必修1(課堂檢測2、下列關(guān)于如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置的判斷中錯(cuò)誤的是（

）A、若X為碳棒，開關(guān)K置于A處可減緩鐵的腐蝕B、若X為鋅棒，開關(guān)K置于A或B處都可減緩鐵的腐蝕C、若X為鋅棒，開關(guān)K置于B處時(shí)，為犧牲陽極的陰極保護(hù)法D、若X為碳棒，開關(guān)K置于B處時(shí)，鐵電極上發(fā)生的反應(yīng)為2H＋＋2e－=H2↑D高中化學(xué)選擇性必修1(課堂檢測3.下圖各燒杯中盛有稀鹽酸，鐵在其中被腐蝕由快到慢