金屬的腐蝕（課件）-高二化學（人教版2019選擇性必修1）

走進奇妙的化學世界2022-2023選擇性必修1第四章·化學反應(yīng)與電能第三節(jié)

金屬的腐蝕與防護【情景思考】鐵銹主要成分：Fe2O3

?xH2O銅綠主要成分：Cu2(OH)2CO3

學習

目標第1課時金屬的腐蝕PART01PART02了解金屬腐蝕及其危害了解金屬電化學腐蝕的原因及反應(yīng)原理金屬腐蝕，無處不在！??！我國作為世界上鋼鐵產(chǎn)量最多的國家（2005年全國生產(chǎn)鋼材37117.02萬噸），每年被腐蝕的鐵占到我國鋼鐵年產(chǎn)量的十分之一，因金屬腐蝕而造成的損失占到國內(nèi)生產(chǎn)總值的2%~4%；（中國統(tǒng)計局：2016年我國國內(nèi)生產(chǎn)總值達158526億元）。另據(jù)國外統(tǒng)計，金屬腐蝕的年損失遠遠超過水災、火災、風災和地震（平均值）損失的總和，在這里還不包括由于腐蝕導致的停工、減產(chǎn)和爆炸等造成的間接損失。1、什么是金屬腐蝕？2、金屬腐蝕的實質(zhì)是什么？3、金屬腐蝕的種類有哪些？4、金屬腐蝕有哪些危害？【思考】1、金屬腐蝕：(1)概念：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。(2)金屬腐蝕的本質(zhì)：金屬原子失去電子，被氧化。

M-ne-=Mn+(3)特征：金屬腐蝕后，在外形，色澤及機械性能方面會發(fā)生變化。(4)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，一般金屬腐蝕可分為化學腐蝕和電化學腐蝕。一.金屬腐蝕的種類及分析

金屬腐蝕化學腐蝕：電化學腐蝕：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。如：Fe與Cl2直接反應(yīng)特點：無電流產(chǎn)生，受溫度影響大,溫度升高而腐蝕速率加快。例如：鋼材在高溫下容易被氧化，表面生成由FeO、Fe2O3、Fe3O4組成的一層氧化物。

當不純的金屬與電解質(zhì)溶液接觸時會發(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。例如：鋼鐵制品在潮濕空氣中的銹蝕就是電化學腐蝕。特點：有微弱的電流產(chǎn)生，最為普遍，危害大，腐蝕速率快。說明：金屬腐蝕過程中，化學腐蝕和電化學腐蝕同時發(fā)生，只是電化學腐蝕比化學腐蝕更普遍，速率更大，危害更大?！净瘜W腐蝕】家用燃氣灶的中心部位很容易生銹食品罐頭放在南極80多年卻很少生銹溫度升高會加快化學反應(yīng)速率，溫度對化學腐蝕的影響較為明顯。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)生了電化學腐蝕。根據(jù)電解質(zhì)溶液的酸堿性的不同電化學腐蝕可分為兩種。??【思考】生活中的鋼鐵發(fā)生的是化學腐蝕還是電化學腐蝕？如何證明？食鹽水浸泡過的純鐵實驗1實驗2現(xiàn)象：導管中水柱液面上升，鐵釘表面有鐵銹生成裝置中Fe、C以及飽和食鹽水構(gòu)成了Fe—C—飽和食鹽水原電池，

Fe作負極，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．鋼鐵的電化學腐蝕⑴根據(jù)鋼鐵表面水膜的酸性強弱，鋼鐵腐蝕可分為析氫腐蝕和吸氧腐蝕兩種類型。析氫腐蝕吸氧腐蝕鋼鐵腐蝕鋼鐵的析氫腐蝕（水膜酸性較強）負極：Fe－2e－

=Fe2+正極：2H++2e－

=H2↑總反應(yīng)：

Fe+2H+=Fe2++H2↑

金屬表面的電解質(zhì)溶液酸性較強，腐蝕過程中有H2放出，如右圖所示。電極反應(yīng)如下：鋼鐵的吸氧腐蝕（水膜酸性很弱或中性）負極：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，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電化學腐蝕：（1）定義：不純的金屬與電解質(zhì)溶液接觸時會發(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腐蝕（4）特點：有微弱的電流產(chǎn)生注：化學腐蝕與電化學腐蝕的聯(lián)系：化學腐蝕和電化學腐蝕往往同時發(fā)生，但電化學腐蝕更普遍，危害更大，腐蝕速率更快說明：(1)化學腐蝕和電化學腐蝕往往同時發(fā)生，只是電化學腐蝕比化學腐蝕更普遍，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，負極都是鐵，失電子生成Fe2＋，而非Fe3＋?；瘜W腐蝕和電化學腐蝕的對比化學腐蝕電化學腐蝕條件現(xiàn)象本質(zhì)影響因素聯(lián)系金屬跟干燥氣體或非電解質(zhì)液體直接接觸不純金屬或合金跟電解質(zhì)溶液接觸無電流產(chǎn)生有微弱電流產(chǎn)生金屬被氧化較活潑金屬被氧化與接觸物質(zhì)的氧化性及溫度有關(guān)與電解質(zhì)溶液的酸堿性及金屬活性有關(guān)兩者往往同時發(fā)生，電化學腐蝕更普遍(1)實驗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，觀察導管中水柱的變化。實驗4－3現(xiàn)象及原因：實驗1中導管中的水柱上升，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。實驗結(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)實驗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。現(xiàn)象及原因：開始時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，鋅作負極，腐蝕速率加快。實驗結(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。鐵作負極，鐵被腐蝕。腐蝕速率較快。【思考】在新疆吐魯番和海南省兩地，哪個地區(qū)鐵生銹相對較慢？新疆吐魯番，因為該地區(qū)相對干燥，水分少，而海南地區(qū)潮濕多雨，溫度高，易發(fā)生電化學腐蝕。二.金屬腐蝕快慢分析影響金屬化學腐蝕速率的因素：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腐蝕，其次是化學腐蝕。但是，鋼鐵的腐蝕類型并不單一，一般是電化學腐蝕和化學腐蝕并存，只是有主次之分罷了。2．電化學腐蝕過程中發(fā)生的化學反應(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：在強電解質(zhì)中>弱電解質(zhì)中>非電解質(zhì)中(4)有無保護措施的腐蝕快慢順序：無保護措施的金屬腐蝕>有一定保護措施的金屬腐蝕>犧牲陽極的陰極保護法引起的金屬腐蝕>有外加電流的陰極保護法引起的金屬腐蝕。(5)對同一種電解質(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，其電化學腐蝕更嚴重，在電化學腐蝕中，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。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)銅在酸性較強的溶液中均可發(fā)生析氫腐蝕。(

)(3)鋼鐵發(fā)生電化學腐蝕時,負極鐵失去電子生成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為(

)A．②①③④⑤⑥

B．⑤④③①②⑥C．⑤④②①③⑥

D．⑤③②④①⑥

解析:②③④均為原電池，③中Fe為正極，被保護；②④中Fe為負極，均被腐蝕，但Fe和Cu的金屬活動性差別大于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接電源負極作陰極的電解腐蝕，加快了Fe的腐蝕。⑥是Fe接電源負極作陰極，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為⑤>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)溶液進行化學反應(yīng)而損耗的過程B．電化學腐蝕指在外加電流的作用下不純金屬發(fā)生化學反應(yīng)而損耗的