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(共25張PPT)
第三節 金屬的腐蝕與防護　
第2課時 金屬的防護
人教版選擇性必修1
榆次一中 李金虎
學習目標
了解防止金屬腐蝕的措施。
學習目標
通過認識金屬腐蝕產生的危害和影響，樹立防止金屬腐蝕的意識，熟知金屬腐蝕常用的防護方法。培養學生“科學態度與社會責任”的學科素養。
素養目標
情境引入
這些鐵牛是唐朝時期鑄造的，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，鎮守著黃河的東岸。這些鐵牛能夠保存至今實屬罕見。
山西40噸唐代鐵牛，鎮守黃河1200年未生銹實屬罕見
據專家分析，鐵牛1200年來沒有被河水侵蝕，一是因為古代工匠在鑄造鐵牛的過程中，注重了防腐蝕、防生銹的工藝；二是因為歷朝歷代的當地百姓都注重保護鐵牛，長期進行防銹維護。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
教學過程
思考角度
切斷原電池反應
電化學保護
改變金屬材料組成
在金屬表面覆蓋保護層
金屬防護的本質：阻止 M-ne-=Mn+ 的發生
思考與討論
根據金屬腐蝕的實質M-ne-=Mn+，你能提出金屬的防護方法嗎？
教學過程
一、金屬的防護
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異的合金。例如，把鉻、鎳等加入普通鋼中制成不銹鋼產品；鈦合金不僅具有優異的抗腐蝕性，還具有良好的生物相容性。
不銹鋼高壓鍋
教學過程
2. 在金屬表面覆蓋保護層
在金屬表面覆蓋致密的保護層，將金屬制品與周圍物質隔開是一種普遍采用的防護方法。
噴漆
搪瓷
包裹塑料
涂礦物性油脂
發藍處理
鍍鉻
烤藍
涂機油
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措施嗎
教學過程
教學過程
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破損時，請分析并說明白鐵皮、馬口鐵的腐蝕情況。
思考與討論
白鐵皮
馬口鐵
教學過程
3. 電化學保護法
金屬在發生電化學腐蝕時，總是作為原電池負極（陽極）的金屬被腐蝕，作為正極（陰極）的金屬不被腐蝕。如果能使被保護的金屬成為陰極，則該金屬就不易被腐蝕。要達到這個目的，通常可以采用下列兩種陰極保護法。
犧牲陽極法（原電池原理保護）
外加電流法（電解池原理保護）
教學過程
3. 電化學保護法
（1）犧牲陽極法（原電池原理保護）
形成原電池反應時，讓被保護金屬作正極，不反應，起到保護作用；而活潑金屬作負極，參加反應受到腐蝕。這種保護法犧牲了陽極(原電池負極)，保護了陰極(原電池的正極)
犧牲陽極法示意圖
犧牲船體上鑲嵌的鋅塊，避免船體遭受腐蝕
教學過程
實驗一： Fe作保護電極，Zn作輔助電極，以經過酸化的3%NaCl溶液作電解質溶液，按圖所示連接好裝置。觀察電流表指針的變化，以及燒杯中兩個電極附近發生的現象。
過一段時間，用膠頭滴管從和Fe電極區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？
實驗驗證：犧牲陽極法
注意：Fe2+與K3[Fe(CN)6]溶液(黃色)反應生成帶有特征藍色的鐵氰化亞鐵KFe[Fe(CN)6]沉淀
教學過程
教學過程
實驗1 電流表 陽極 陰極
現象
有關反應
實驗2 偏轉
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，無明顯變化
Fe電極被保護，不發生反應。Fe、Zn和經過酸化的NaCl溶液構成原電池；Zn作負極被腐蝕，Fe作正極被保護
實驗現象：
實驗結論：
教學過程
實驗二：將1 g 瓊脂加入250 mL燒杯中，再加入50 mL飽和食鹽水和150 mL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培養皿中，各滴入5～6滴酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液，混合均勻。
取兩個2～3 cm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培養皿中；如圖(b)所示，將纏有銅絲的鐵釘放入另一個培養皿中。觀察并解釋實驗現象。
(a)裹有鋅皮的鐵釘
(b)纏有銅絲的鐵釘
教學過程
教學過程
鐵釘的裸露部分周圍出現特征藍色，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
教學過程
3. 電化學保護法
（2）外加電流法（電解池原理保護）
外加電流法是把被保護的鋼鐵設備（如鋼閘門）作為陰極，用惰性電極作為輔助陽極，兩者均放在電解質溶液（如海水）里，外接直流電源。通電后，調整外加電壓，強制電子流向被保護的鋼鐵設備，使鋼鐵表面腐蝕電流降至零或接近零。在這個系統中，鋼鐵設備被迫成為陰極而受到保護。
教學過程
思考與討論：
犧牲陽極法和外加電流法都要采用輔助陽極，將被保護的金屬作為陰極。在這兩種方法中，輔助陽極發生的電極反應類型是否相同？對于用作輔助陽極的金屬的化學性質各有什么要求？
犧牲陽極法和外加電流法采用的輔助陽極，在電極上發生的反應類型是相同的，都是發生氧化反應。采用的輔助陽極在化學性質上要求是不同的，犧牲陽極法采用的輔助陽極金屬材料的活動性必須比被保護的金屬的活動性要強，外加電流法的輔助陽極只起導電作用，惰性電極和金屬均可作輔助陽極，但最好選用惰性電極。
港珠澳大橋設計壽命120年，對橋體鋼構件采用了多種防腐方法。下列分析錯誤的是(　　)
A．防腐原理主要是避免發生反應：2Fe＋O2＋2H2O = 2Fe(OH)2
B．鋼構件表面噴涂環氧樹脂涂層，是為了隔絕空氣、水等防止形成原電池
C．采用外加電流法時需外接鎂、鋅等作輔助陽極
D．鋼構件可采用不銹鋼材料以減緩電化學腐蝕
典例1．
【答案】C
課堂練習
支撐海港碼頭基礎的鋼管樁，常用外加電流法進行防腐，工作原理如圖所示，其中高硅鑄鐵為惰性輔助陽極。下列有關表述不正確的是(　　)
A．通入保護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極材料和傳遞電流
D．通入的保護電流應該根據環境條件變化進行調整
典例2．
【答案】C　
課堂練習
將金屬M連接在鋼鐵設施表面，可減緩水體中鋼鐵設施的腐蝕。在題圖所示的情境中，下列有關說法正確的是(　　)
A．陰極的電極反應式為Fe－2e－= Fe2＋
B．金屬M的活動性比Fe的活動性弱
C．鋼鐵設施表面因積累大量電子而被保護
D．鋼鐵設施在河水中的腐蝕速率比在海水中的快
典例3．
課堂練習
【答案】C　
課堂小結
金屬的腐蝕與防護
金屬的腐蝕
化學腐蝕
電化學腐蝕
1）析氫腐蝕
2）吸氧腐蝕
金屬的防護
金屬表面覆蓋保護層
改變金屬材料的組成
電化學保護法
1）犧牲陽極法
2）外加電流法
課后小任務
城鎮地面下常埋有縱橫交錯的金屬管道，地面上還鋪有鐵軌等。當金屬管道或鐵軌在潮濕土壤中形成電流回路時，就會引起這些金屬制品的腐蝕。
為了防止這類腐蝕的發生，某同學設計了右圖所示的裝置，請分析其工作的原理。
感 謝 傾 聽　

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