資源簡介

(共31張PPT)
第三節　金屬的腐蝕與防護
第四章　化學反應與電能
1．通過討論鋼鐵腐蝕的現象，認識金屬腐蝕的本質，能用電化學腐蝕的原理解釋金屬腐蝕的現象。
2．通過討論日常生活中金屬腐蝕的危害，能選擇并設計防腐措施。
課標要求：
知識體系：
金屬腐蝕現象在生產生活中普遍存在。
金屬腐蝕
金屬或合金與周圍的氣體或液體發生氧化還原反應而引起損耗的現象
3.類型
化學腐蝕
電化學腐蝕
燃氣灶的中心部位易生銹
化學腐蝕
電化學腐蝕
海邊的鐵制品比較容易生銹
（不純的金屬跟電解質溶液接觸時，會發生原電池反應，比較活潑的金屬失電子而被氧化的腐蝕叫做電化學腐蝕。）
(金屬與化學物質直接接觸發生反應而腐蝕)
1.定義
2.實質（記到標題旁邊）
金屬原子失去電子變成陽離子的過程
（更普遍，速率更快?。?br/>M-ne-→Mn+
P111
2Fe+3Cl2==2FeCl3
溫度：溫度越高，腐蝕速率越快。
金屬腐蝕類型 化學腐蝕 電化學腐蝕
定義 純金屬與接觸到的物質直接反應 不純的金屬在潮濕的空氣或電解質溶液中形成原電池，發生氧化還原反應
現象 金屬被腐蝕 較活潑金屬被腐蝕
區別 無電流產生 有微弱電流產生
實質與聯系 ①實質：都是金屬原子失去電子被氧化而損耗； ②化學腐蝕與電化學腐蝕往往同時發生，但電化學腐蝕更普遍
判斷方法：①看金屬：純金屬發生化學腐蝕
②看接觸物：非電解質發生化學腐蝕，電解質溶液發生電化學腐蝕
M – ne- → Mn+
記到P111下面
一、電化學腐蝕的原理
鋼鐵
潮濕空氣
水膜
CO2、 SO2、H2S
電解質溶液
鐵
C
原電池
電化學腐蝕：
由于形成原電池而使金屬發生的腐蝕
Fe + 2H+ =Fe2+ + H2↑
總反應：
2H++ 2e- =H2 ↑
正極：
負極：
Fe - 2e- = Fe2+
C正極材料
Fe負極材料
負極反應物
酸性較強水膜或電解質溶液
H+
鋼鐵析氫腐蝕
酸性環境
酸性很弱或中性的電解質溶液
負極材料
負極反應物
正極材料
正極反應物
2Fe - 4e- = 2Fe2+
負極：
O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
正極：
2Fe+ O2+2H2O =2Fe(OH)2
總反應：
4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O = 4 Fe(OH)3
2Fe(OH)3=Fe2O3·nH2O+(3-n) H2O
鋼鐵吸氧腐蝕
進一步反應：（記下來）
現象？
白色變為灰綠色，后迅速變為紅褐色
鐵銹的主要成分
酸性很弱或中性環境
條件 析氫腐蝕 水膜呈酸性(PH＜4)，且酸性較強 吸氧腐蝕
水膜呈中性或酸性很弱
電極 反應 負極（Fe） 正極(Cu或C ) Fe -2e- = Fe2+ 2H+ + 2e－ = H2↑ 2Fe - 4e- = 2Fe2+
O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-
總反應 Fe + 2H+ = Fe2++ H2↑ 2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2
生成鐵銹的反應 4Fe(OH)2+2H2O+O2= 4Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3·nH2O＋(3－n)H2O
聯系 通常兩種腐蝕同時存在，但吸氧腐蝕更普遍，且負極反應相同
Fe2O3 · nH2O
歸納總結
【微點撥】通常情況下,潮濕空氣中水膜酸性較弱,發生的主要是吸氧腐蝕
氯化銨溶液(呈酸性)
若為堿性環境，仍發生吸氧腐蝕，負極：Fe -2e-+2OH- =Fe(OH)2
（記112）判斷方法：①看環境
②只有氫前金屬才會發生析氫腐蝕，氫前和氫后金屬都會發生吸氧腐蝕
吸氧腐蝕，壓強減小，
滴加硫酸銅溶液的試管產生氣泡的速率快，Zn把Cu置換出來，構成原電池，加快反應速率
典例1、如圖所示,將緊緊纏繞不同金屬的鐵釘放入培養皿中,再加入含有適量酚酞的NaCl溶液,一段時間后觀察發生的變化。下列敘述正確的是(　　)
A. a中鐵釘附近溶液呈現紅色
B. b中鐵釘上發生還原反應
C. a中銅絲上發生氧化反應
D. b中鋁條附近有氣泡產生
B
解析:依據原電池原理分析可知:
a中鐵釘附近不變紅色,銅絲上發生還原反應
b中鐵釘上發生還原反應,鋁條附近沒有氣泡產生
(-)
(+)
(-)
(+)
變式訓練1、右圖裝置中,U形管內為紅墨水,a、b試管內分別盛有食鹽水和氯化銨溶液(呈酸性),各加入生鐵塊,放置一段時間。下列有關描述錯誤的是(　　)
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為左低右高
C.兩試管中相同的電極反應是Fe-2e- = Fe2+
D.a試管中發生了吸氧腐蝕,b試管中發生了析氫腐蝕
a：中性環境，發生吸氧腐蝕,氧氣被消耗，試管中氣體壓強減小
b：溶液呈酸性，發生析氫腐蝕,有氫氣放出，試管中氣體壓強增大
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：
變式訓練2：如下圖所示，水槽中試管內有一枚鐵釘，放置數天觀察：
(1)鐵釘在逐漸生銹，則鐵釘的腐蝕屬于________腐蝕。
(2)若試管內液面上升，則原溶液是_ __性，發生____腐蝕，電極反應：負極：__________________，正極：______________________。
(3)若試管內液面下降，則原溶液呈_ ___性，發生_____腐蝕，電極反應：負極：_______________；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
堿性、弱酸性或中
吸氧
2Fe－4e－=2Fe2＋
O2＋4e－＋2H2O=4OH－
較強的酸
析氫
Fe－2e－=Fe2＋
乙
生活中人們常用什么方法防止金屬被腐蝕的？
1、改變金屬的結構或組成
2、在金屬表面覆蓋保護層
利用原電池和電解池原理
P113
二、金屬腐蝕的防護
發藍
鋁的陽極氧化
鍍鋅鐵 鍍錫鐵
活動性
原電池正、負極
結果
鋅＞鐵
鐵＞錫
鋅做負極
鐵做正極
鐵做負極
錫做正極
鐵被保護
鐵腐蝕更加嚴重
（記113結論：
當鍍層部分損壞時：若鍍層金屬活動性比被保護金屬強，則被保護金屬被保護，反之被保護金屬腐蝕更加嚴重。
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破損時，請分析并說明白鐵皮、馬口鐵的腐蝕情況。
生活中人們常用什么方法防止金屬被腐蝕的？
1、改變金屬的結構或組成
2、在金屬表面覆蓋保護層
利用原電池和電解池原理
發生氧化反應的電極都稱為陽極，
發生還原反應的電極都稱為陰極
正極
原電池原理
負極（陽極）：比被保護金屬活潑的金屬
正極（陰極）：被保護的金屬設備
負極
正極
偏轉
有氣泡產生，無藍色沉淀
負極
正極
逐漸溶解
2H++ 2e- =H2 ↑
Zn - 2e- = Zn2+
檢驗Fe是否得到了保護
正極
負極
a鋅包鐵 b銅纏鐵
現象
活動性
原電池正、負極
結果
鋅＞鐵
鐵＞銅
鋅做負極
鐵做正極
鐵做負極
銅做正極
鐵被保護,
不生成Fe2+
鐵電極周圍變紅
鐵電極周圍變藍
銅電極周圍變紅
鐵被腐蝕,
生成Fe2+
陰極：被保護的金屬設備
（與電源負極相連）
陽極：惰性電極
（與電源正極相連）
電解池原理
歸納總結
方法 犧牲陽極保護法 外加電流保護法
原理 原電池原理 電解原理
被保護金屬 正極（陰極） 陰極
構成 被保護金屬、比被保護金屬活潑的金屬 被保護金屬、惰性電極及直流電源
優、缺點 無需外加電源,但需要定期更換被腐蝕的金屬 無需更換金屬,但消耗電能
應用 一些鋼鐵設備如鍋爐內壁、船體外殼等裝上鎂合金或鋅塊 土壤、海水及水中的金屬設備
防腐措施由好到壞的順序是：
外接電源的陰極保護法＞犧牲陽極的陰極保護法＞有一般防腐條件的腐蝕＞無防腐條件的腐蝕＞原電池的負極＞電解池的陽極
記到P115
練習
C
例：下列各情況，其中Fe片腐蝕由快到慢的順序是： 。
(5) (2) (1) (3) (4)
解析：(1)在同一種電解質溶液中，金屬腐蝕由快到慢的順序是:
電解池的陽極＞原電池的負極＞化學腐蝕＞原電池的正極＞電解池的陰極
(2)對同一種電解質溶液來說，電解質溶液濃度越大，腐蝕越快
(3)同一種金屬在不同介質(濃度相等)中腐蝕由快到慢的順序為:
強電解質溶液>弱電解質溶液>非電解質溶液
(4)純度越高的金屬，腐蝕越慢；不純的金屬或合金，在潮濕的空氣中，氧氣濃度越大，腐蝕越快。
記到P115
課堂小結
練習1
解析：當鋼鐵表面的電解質溶液的水膜酸性較強時，鋼鐵發生析氫腐蝕，
正極和負極的電極反應分別為2H＋＋2e－=H2↑和Fe－2e－=Fe2＋。
當鋼鐵表面的電解質溶液的水膜酸性較弱或呈中性時，鋼鐵發生吸氧腐蝕，導致鋼鐵表面生成鐵銹，同時在電解質溶液中還發生一系列反應：4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O。
C
練習2
B
解析：若X為鋅棒，開關K置于M處,此時裝置為原電池，
x極做負極，發生氧化反應，極鐵做正極，被保護
若X為碳棒，開關K置于N處,此時裝置為電解池，
x極是陽極，發生氧化反應，鐵做陰極，被保護
練習3
D
解析：鍍有金屬保護層的鐵板，在鍍層破損時，與周圍環境形成原電池。
A中鍍層破損時，鋅作負極，鐵作正極受到保護；
B、C、D中鍍層破損時，鐵均作負極而被腐蝕，且負極與正極金屬的活動性相差越大，負極被腐蝕的速率越快，
練習4
解析：
吸水性樹脂是一種吸水能力特別強的功能高分子材料，可反復釋水、吸水，工作時，吸水性樹脂可供水，C正確；
鐵發生吸氧腐蝕后，不能再還原為鐵粉，則“暖寶寶”不可以重復使用，D錯誤。
D

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