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金属电化学腐蚀的原理
第1章 化学反应与能量转化
学习目标
01
能从宏观现象识别电化学腐蚀类型，通过微观分析电子转移、离子迁移及电极反应，建立认知关联，揭示腐蚀本质。（宏观辨识与微观探析）
02
依据实验现象和环境数据，推理腐蚀类型及反应规律；构建金属电化学腐蚀分析模型，预测不同介质中金属的腐蚀倾向与产物。（证据推理与模型认知）
03
针对金属腐蚀问题，设计探究实验分析影响因素；结合腐蚀原理，提出减缓腐蚀的创新策略，培养实践能力。（科学探究与创新意识）
金属腐蚀现象在生产和生活中普遍存在。据统计，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？
课堂导入
一、金属电化学腐蚀的原理
1.金属腐蚀定义
金属表面与周围的物质发生化学反应或因电化学作用而遭到破坏，称为金属腐蚀。
2.金属腐蚀的本质
失e-
氧化反应
金属原子
金属阳离子
M - ne- = Mn+
3.金属腐蚀的类型
化学腐蚀
金属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。
由于与金属接触的气体或液体物质不同，发生腐蚀的情况也不同，一般金属腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。
一、金属电化学腐蚀的原理
电化学腐蚀
不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化
3.金属腐蚀的类型
一、金属电化学腐蚀的原理
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
一、金属电化学腐蚀的原理
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
金属腐蚀类型 化学腐蚀 电化学腐蚀
定义 纯金属与接触到的物质直接反应 不纯的金属在潮湿的空气或电解质溶液中形成原电池，发生氧化还原反应
现象 金属被腐蚀 较活泼金属被腐蚀
区别 无电流产生 有微弱电流产生
实质与联系 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，但电化学腐蚀更普遍 M – ne- → Mn+
铁生锈的现象随处可见。你有没有想过，为什么铁在潮湿的环境中比在干燥的环境中更容易生锈？为什么当一块铜板上有铁铆钉时，铁铆钉特别容易生锈？
一、金属电化学腐蚀的原理
铜板上铁铆钉的腐蚀原理
溶有CO2、SO2、NaCl的水膜做电解质溶液
负极材料
负极反应物
正极材料
正极反应物
一、金属电化学腐蚀的原理
O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
溶有CO2、SO2、NaCl的水膜做电解质溶液
负极材料
负极反应物
正极材料
正极反应物
正极：
2Fe - 4e- = 2Fe2+
负极：
总反应：
2Fe+ O2+2H2O =2Fe(OH)2
进一步反应：
4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O = 4 Fe(OH)3
2Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O+(3-x) H2O
铁锈的主要成分
白色变为灰绿色，
后迅速变为红褐色
吸氧腐蚀
一、金属电化学腐蚀的原理
吸氧腐蚀
条件 —
电解质溶液为弱酸性、中性或碱性
原理
负极—活泼性强金属失电子被腐蚀
正极—活泼性较弱金属
（反应物—氧气）
离子导体—潮湿空气或电解质溶液
特点 —
正极反应物主要为氧气，铁生成含氧化合物
（碱性、中性或弱酸性）
一、金属电化学腐蚀的原理
水膜酸性较强
正极反应物
正极材料
负极材料
负极反应物
负极：
正极：
Fe－2e－＝Fe2＋
2H＋＋2e－＝H2↑
总反应：
Fe+2H+===Fe2++H2↑
析氢腐蚀
注意：只有位于金属活动性顺序中氢前的金属才可能发生析氢腐蚀，氢后的金属不能发生。
一、金属电化学腐蚀的原理
原理
负极—活泼性强金属失电子被腐蚀
正极—活泼性较弱金属
(反应物—H+)
离子导体—潮湿空气或电解质溶液
正极反应主要是H+(被还原为H2)
（酸性较强）
2H+ + 2e－ = H2↑
条件 —
电解质溶液或水膜酸性较强
特点 —
一、金属电化学腐蚀的原理
析氢腐蚀
条件 析氢腐蚀 水膜呈强酸性(pH＜4) 吸氧腐蚀
水膜呈碱性、中性或弱酸性
电极 反应 负极（Fe） 正极(Cu或C ) Fe -2e- = Fe2+ 2H+ + 2e－ = H2↑ 2Fe - 4e- = 2Fe2+
O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-
总反应 Fe + 2H+ = Fe2+ H2↑ 2Fe + 2H2O + O2 = 2 Fe(OH)2
生成铁锈的反应 4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 = 4Fe(OH)3 2Fe(OH)3===Fe2O3·nH2O＋(3－n)H2O 联系 通常两种腐蚀同时存在，但吸氧腐蚀更普遍 铁锈的主要成分
一、金属电化学腐蚀的原理
金属电化学
腐蚀的原理
金属腐蚀定义
金属腐蚀的类型
金属腐蚀的本质
吸氧腐蚀
析氢腐蚀
化学腐蚀
电化学腐蚀
课堂总结
1.判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀时,负极反应均是Fe－3e－ === Fe3+。(　　)
(2)钢铁在潮湿的空气中发生电化学腐蚀时,正极发生的主要反应是
O2+2H2O+4e－ === 4OH－。(　　)
(3)发生吸氧腐蚀时正极放出O2,发生析氢腐蚀时正极放出H2。 (　　)
(4)纯铁在稀硫酸中发生析氢腐蚀。(　　)
(5)现实生活中电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍。(　　)
反馈训练
2.下面各容器中盛有海水,铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是(　　)
A.④>②>①>③ B.②>①>③>④
C.④>②>③>① D.③>②>④>①
A
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
反馈训练
(2)同一种金属在不同介质(浓度相等)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
电化学腐蚀 > 化学腐蚀
(1)在同一种电解质溶液中，金属腐蚀由快到慢的顺序是:
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
(3)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。
(4)纯度越高的金属，腐蚀越慢；不纯的金属或合金，在潮湿的空气中，氧气浓度
越大，腐蚀越快。
(5)活泼性不同的两种金属做原电池的电极时，活泼性差别越大，活泼金属腐蚀的越快
金属腐蚀的快慢比较
3.研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法
错误的是(　　)
A.d为石墨，铁片腐蚀加快
B.d为石墨，石墨上电极反应为O2+2H2O+4e-====4OH-
C.d为锌块，铁片不易被腐蚀
D.d为锌块，铁片上电极反应为2H++2e-====H2↑
D
反馈训练
4.如图是研究铁钉腐蚀的装置图，下列说法不正确的是 (　　)
A.铁钉在两处的腐蚀速率:aB.a、b两处铁钉中碳均为正极
C.a、b两处铁钉中的铁均失电子被氧化
D.a、b两处的正极反应式均为O2+4e-+4H+====2H2O
D
反馈训练

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