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(共22张PPT)
专题1　化学反应与能量变化
/ 金属的腐蚀与防护 /
学习目标
1.从电化学角度理解金属腐蚀的本质，正确书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式。
2. 结合实例，理解原电池和电解池原理在金属防护中的应用。
课堂导入
设备损坏
轮船船体损坏
每年因金属腐蚀造成的经济损失远远超过因自然灾害和各类事故造成的经济损失的总和。那么，造成金属腐蚀的原因是什么？有哪些防止金属腐蚀的措施？
一、金属的腐蚀
金属腐蚀：金属表面因与周围的物质发生氧化还原反应而遭到破坏的现象。
化学腐蚀
电化学腐蚀
(通过发生电化学反应产生的腐蚀)
(金属与化学物质直接接触发生反应而腐蚀)
化学腐蚀
电化学腐蚀
空气中的氧气和水蒸气是怎样使钢铁生锈的呢？
思考交流
在潮湿的空气中,钢铁表面吸附了一薄层水膜。水膜中溶有O2、CO2、SO2等气体，这样在钢铁表面形成了一层电解质溶液的薄膜,它跟钢铁中的铁和少量的单质碳构成无数微小的原电池。
实验探究
向铁粉中加入少量炭粉，混合均匀后，撒入内壁分别用氯化钠溶液和稀醋酸润湿过的两支具支试管（分别标记为 a、b）中，按图1-29组装好仪器。几分钟后，打开止水夹，观察、比较导管中水柱（在水中滴加几滴红墨水）的变化和试管中的现象，思考下列问题：
1. 向铁粉中加入炭粉的作用是什么？
2. 两个实验的现象有何差异？产生差异的可能原因是什么？
条件 水膜呈弱酸性、中性或碱性
负极反应
正极反应
总反应式
生成铁锈的反应
Fe - 2e- === Fe2+
O2 + 2H2O + 4e- === 4OH-
2Fe + O2 + 2H2O === 2Fe(OH)2
2 Fe(OH)3 =Fe2O3 · xH2O+（3-x）H2O
4Fe(OH)2+2H2O+O2 = 4Fe(OH)3
吸氧腐蚀
析氢腐蚀
条件 水膜呈较强酸性
负极反应
正极反应
总反应式
Fe - 2e- === Fe2+
2H+ + 2e- === H2↑
Fe + 2H+ === Fe2+ + H2↑
通常两种腐蚀同时存在，但吸氧腐蚀更普遍
铁生锈除了必须有空气及水的参与之外，还受其他一些因素的影响。请解释下列有关铁生锈现象的原因。
1. 相对于在内河行驶的轮船来说，海轮
更容易被腐蚀。
2. 1910年遗留在南极的食品罐头盒，其
表面至今很少有铁锈出现。
3. 用于固定铜板的铁螺丝容易生锈。
4. 当化工厂排出的废气为酸性时，工厂
附近的铁制品容易生锈。
交流讨论
金属腐蚀
原理
现象
区别 　
速率 实质与 联系　 化学腐蚀与电化学腐蚀的比较
化学腐蚀
电化学腐蚀
直接接触而反应
不纯金属或合金发生原电池反应
金属被腐蚀
较活泼金属被腐蚀
　无电流产生
微弱电流产生
电化学腐蚀>化学腐蚀
(1)实质：都是金属原子失去电子被氧化而损耗；
(2)化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生，但电化学更普遍
1.如何防止金属腐蚀？
我国每年因腐蚀而造成的经济损失占国民生产总值的5%左右。金属材料使用量的90% 以上是钢铁，由钢铁造成的损失约 7 000 亿美元。
——《中国腐蚀调查报告》
2.你了解哪些金属防护的方法？
二、金属的防护
1.改变金属材料的组成
在金属中添加其他金属或非金属可以制成性能优异的合金。
例如：在钢铁中加入一定比例的铬和镍，改变钢铁内部的组成和结构，可极大程度地提高钢铁抗腐蚀性能，这就是常见的“不锈钢”(合金)。
2.在金属表面覆盖保护层
汽车表面喷涂油漆
电镀
覆盖搪瓷
塑料包裹
二、金属的防护
在金属表面覆盖保护层：喷油漆、涂油脂、表面钝化、电镀等。
学以致用：自行车中用到哪些金属腐蚀的防护方法呢？
③电化学保护法
金属在发生电化学腐蚀时，总是作为原电池负极（阳极）的金属被腐蚀，作为正极（阴极）的金属不被腐蚀，如果能使被保护的金属成为阴极，则该金属就不易被腐蚀。
1.牺牲阳极保护法
阴极保护法
2.外加电流阴极保护法
二、金属的防护
原理 ________原理
电极 要求 被保护的金属作______极，
活泼性更强的金属作______极
应用
原电池
正
负
锅炉内壁、船舶外壳安装镁合金或锌块
1.牺牲阳极保护法
船身上装锌块
二、金属的防护
原理 ________原理
电极 要求 被保护的金属作为_____极，
与电源的____极相连
应用
电解池
阴
负
钢铁闸门，地下管道连接电源负极
2.外加电流阴极保护法
二、金属的防护
金属的腐蚀与防护
金属的腐蚀
金属的防护
定义
本质
分类
电化学腐蚀
化学腐蚀
吸氧腐蚀
析氢腐蚀
无电流产生
牺牲阳极法
外加电流法
改变金属内部组织结构
在金属表面覆盖防护层
被保护金属作原电池正极
被保护金属作电解池阴极
制成合金等
涂油漆、电镀等
课堂总结
1.如图装置中，小试管内为红墨水，具支试管内盛有pH＝4的雨水和生铁片。观察到：开始导管内液面下降，一段时间后导管内液面回升，略高于小试管液面。
(1)导管内液面下降时，发生__________(填“析氢腐蚀”或“吸氧腐蚀”，下同)。
(2)红墨水回升时，发生_________，此时正极反应式为________________________。
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
(3)析氢腐蚀时消耗____(填“H＋”或“OH－”，下同)，吸氧腐蚀时产生_____，具支试管中溶液pH逐渐____(填“增大”或“减小”)。
H＋
OH－
增大
提升训练
2.利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。
(1)若X为铜，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于_____处，铁棒上发生的电极反应为__________________，该种防护方法称为_____________。
(2)若X为锌棒，开关K置于M处，铁棒上的电极反应为___________
_______________，该电化学防护法称为_______________。
N
2H＋＋2e－===H2↑
阴极电保护法
O2＋4e－＋
牺牲阳极保护法
2H2O===4OH－
提升训练
3.如图所示的各容器中均盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是______________。
④>②>①>③
金属腐蚀快慢的判断
电解原理（阳极腐蚀）＞原电池原理（负极腐蚀）＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀
提升训练
金属腐蚀快慢的判断方法
(1)在同一电解质溶液中，同一种金属腐蚀由快到慢的顺序为电解池的阳极＞原电池的负极＞化学腐蚀＞原电池的正极>电解池的阴极。
(2)同一种金属在不同介质中腐蚀由快到慢的顺序为强电解质溶液＞弱电解质溶液＞非电解质溶液。
(3)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀越快。
(4)金属活动性差别越大，活泼性强的金属腐蚀越快。
归纳总结

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