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第三节 金属的腐蚀与防护
人教版2019选择性必修一
第四章 化学反应与电能
使桥梁、建筑物的金属构架强度降低而造成坍塌
机器设备、仪器、仪表的精度和灵敏度降低，直至报废
使地下金属管道发生泄漏、轮船船体损坏等
金属腐蚀现象在生产生活中普遍存在。
铁锈主要成分：Fe2O3 xH2O
铜绿主要成分：Cu2(OH)2 CO3
任务一 金属的腐蚀
金属原子
金属阳离子
失去e－
M －ne－＝Mn＋
1.什么是金属腐蚀？
2.金属腐蚀的本质是什么？
金属腐蚀是金属或合金与周围的气体或液体发生氧化还原反应而引起损耗的现象。
3.金属腐蚀的种类有哪些？
铁发生腐蚀时，产物是Fe2+
化学腐蚀：金属与其表面接触的一些物质（如O2、Cl2）直接反应而引起的腐蚀。
电化学腐蚀：不纯的金属与电解质溶液接触时发生原电池反应，比较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀
钢铁在潮湿空气中容易生锈
钢铁
Fe、C
水膜
电解质溶液
CO2、SO2、H2S
在钢铁表面形成无数微小原电池
化学腐蚀 电化学腐蚀
定义
电流
现象
本质 影响因素
联系
任务一 金属的腐蚀
电化学腐蚀和化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍，腐蚀速率更快，危害也更严重。
金属与其表面接触的一些物质（如O2
Cl2 SO2 等）直接反应而引起的腐蚀
当不纯的金属与电解质溶液接触时会发生原电池反应，比较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀
无 微弱电流
金属被腐蚀 较活泼金属被腐蚀
M - ne- = Mn+
与氧化剂的氧化性及温度等有关
与电解质溶液的酸碱性及金属活动性等有关
形成原电池的腐蚀
两种腐蚀的判断方法
①看金属：纯金属发生化学腐蚀
②看接触物：非电解质发生化学腐蚀，电解质溶液发生电化学腐蚀
任务一 金属的腐蚀
根据钢铁表面水膜的酸性强弱，钢铁电化学腐蚀分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀两种类型。
水膜酸性较强
水膜酸性很弱或呈中性
正极： 2H++ 2e- == H2↑
负极
Fe － 2e- == Fe2+
总反应： Fe + 2H+ == Fe2+ + H2↑
进一步反应：
2Fe(OH)3 == Fe2O3·xH2O+(3-x) H2O
正极：O2 + 2H2O + 4e- == 4OH-
总反应：2Fe+ O2+2H2O == 2Fe(OH)2
4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O == 4Fe(OH)3
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
Fe负极材料
负极反应物
C正极材料
H+正极反应物
Fe负极材料
负极反应物
C正极材料
O2正极反应物
金属活动顺序表中氢前金属才能与硫酸等酸性较强的溶液发生析氢腐蚀
金属活动顺序表中氢前金属和氢后金属都能发生吸氧腐蚀
任务一 金属的腐蚀
实验操作 实验现象 实验解释
导管中________ 装置中铁、碳和饱和食盐水构成_______，铁钉发生_____腐蚀
①试管中产生气泡的速率____ Zn与CuSO4反应生成Cu，Zn、Cu和稀盐酸构成_______，发生_______腐蚀，产生气泡的速率更___
液面上升
原电池
吸氧
快
原电池
析氢
快
实验探究吸氧腐蚀和析氢腐蚀
腐蚀速率：电化学腐蚀 > 化学腐蚀
课堂练习
利用如图装置进行实验，开始时，U形管两边液面相平，密封好，放置一段时间。下列说法不正确的是
A．左侧发生吸氧腐蚀，右侧发生析氢腐蚀
B．一段时间后，左边液面高于右边液面
C．a、b两处具有相同的负极反应式：Fe－2e－=Fe2＋
D．a处溶液的pH增大，b处溶液的pH减小
D
任务二 金属的防护
金属防护的本质：阻止 M-ne-=Mn+ 的发生
思考角度
切断原电池反应
给予电子
改变金属材料组成
在金属表面覆盖保护层
烤蓝
烤漆
镀铬
覆盖塑料
涂凡士林
镀锌
涂机油
问题：根据生活经验和金属腐蚀的实质，思考金属的防护方法？
任务二 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。
2.在金属表面覆盖保护层
在金属表面覆盖致密的保护层，将金属制品与周围物质隔开。
不锈钢含铬、镍等合金元素
钛合金抗腐蚀性，生物相容性
刷油漆
涂黄油
镀金属
涂搪瓷
烤蓝
生成一层致密的四氧化三铁薄膜
任务二 金属的防护
3.给予电子
原电池中作正极(阴极)，电解池中作阴极。
钢闸门
(阴极)
海水
锌板
(牺牲阳极)
(1)、牺牲阳极阴极保护法——
原电池
牺牲锌块来保护钢闸门，锌块必须定期更换
极：比被保护金属活泼的金属；
极：被保护的金属设备。
负
正
e-
e-
Zn
应用：锅炉内壁、船舶外壳、钢铁闸门安装镁合金或锌块。
找替罪“阳”
任务二 金属的防护
实验验证牺牲阳极的阴极保护法
Fe作保护电极，Zn作辅助电极，以经过酸化的3%NaCl溶液作电解质溶液，按图所示连接好装置。观察电流表指针的变化，以及烧杯中两个电极附近发生的现象。
过一段时间，用胶头滴管从和Fe电极区域取少量溶液于试管中，再向试管中滴入2滴K3[Fe(CN)6] (铁氰化钾)溶液，观察试管中溶液颜色变化？
注意：Fe2+与K3[Fe(CN)6]溶液(黄色)反应生成带有特征蓝色的铁氰化亚铁KFe[Fe(CN)6]沉淀。
实验1 电流表 阳极 阴极
现象
有关反应
实验2 偏转
锌片逐渐溶解
铁电极上无气泡冒出
Zn-2e- = Zn2＋
O2 + 4e- + 4H＋- = 2H2O
试管中滴入2滴K3[Fe(CN)6]溶液，无明显变化
实验结论：Fe、Zn和经过酸化的NaCl溶液构成原电池；
Zn作负极被腐蚀，Fe作正极被保护
任务二 金属的防护
3.给予电子
原电池中作正极(阴极)，电解池中作阴极。
(2)、外加电源阴极保护法——
电解池
极：被保护的金属设备；
极：惰性金属或石墨。
阴
阳
钢闸门
(阴极)
海水
辅助阳极
(不溶性)
e-
NaCl溶液
阴极
Fe
+
-
A
阳极
C
- +
e
e
应用：钢铁闸门，高压线铁架，地下管道连接直流电源的负极。
知识总结
金属的腐蚀与防护
金属的
腐蚀
金属的
防护
化学腐蚀
金属表面覆盖保护层
电化学腐蚀
改变金属材料的组成
电化学保护法
1）牺牲阳极法
2）外加电流法
1）析氢腐蚀
2）吸氧腐蚀
课堂练习
下图各烧杯中盛有稀盐酸，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序是怎样的？
①
②
③
④
⑤
⑥
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
＞
＞
＞
＞
金属活动性差别越大，活泼性强的金属腐蚀越快
牺牲阳极法
外加电流法
腐蚀由快到慢：①②③④⑤⑥
课堂练习
下列关于如图所示的实验装置的判断中错误的是
A.若X为碳棒，开关K置于A处可减缓铁的腐蚀
B.若X为锌棒，开关K置于A或B处都可减缓铁的腐蚀
C.若X为锌棒，开关K置于B处时，为牺牲阳极的阴极保护法
D.若X为碳棒，开关K置于B处时，铁电极上发生的反应为2H＋＋2e－=H2↑
D

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