高二26號(hào)§4-4金屬的電化腐蝕與防護(hù)

1、選修4號(hào)講義 課題：4-4 金屬的電化腐蝕與防護(hù)學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)與技能：1.了解金屬腐蝕的分類(lèi)。2.能解釋金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因。3.認(rèn)識(shí)金屬腐蝕的危害。4掌握影響金屬腐蝕快慢的因素。3知道防護(hù)金屬的方法。4. 認(rèn)識(shí)防止金屬腐蝕的重要意義。過(guò)程與方法：1. 通過(guò)探究、觀(guān)察鐵生銹的過(guò)程，自己獲得鐵生銹的現(xiàn)象和原理的知識(shí)，學(xué)會(huì)自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)自學(xué)能力。2.通過(guò)觀(guān)察實(shí)驗(yàn)及多媒體動(dòng)畫(huà)效果，培養(yǎng)學(xué)生觀(guān)察、分析和推理能力。3.通過(guò)金屬腐蝕現(xiàn)狀的分析介紹，激起學(xué)生保護(hù)資源的熱情。4. 進(jìn)一步學(xué)會(huì)對(duì)比、比較認(rèn)識(shí)事物的 HYPERLINK /kexue/ t _blank 科學(xué)方法和假設(shè)驗(yàn)證探究的思維方式，辯證的認(rèn)

2、識(shí)外因和內(nèi)因條件對(duì)化學(xué)變化的影響。情感態(tài)度與價(jià)值觀(guān)：1通過(guò)對(duì)設(shè)問(wèn)的討論，讓學(xué)生體會(huì)學(xué)以致用的樂(lè)趣，從而進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，樹(shù)立學(xué)習(xí)和研究化學(xué)的志向。2. 通過(guò)學(xué)習(xí)增強(qiáng)保護(hù)環(huán)境的意識(shí)，節(jié)約意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)精神，幫助學(xué)生樹(shù)立正確的科學(xué)態(tài)度。自主學(xué)習(xí)與師生互動(dòng)【知識(shí)點(diǎn)一】什么是金屬的腐蝕?金屬腐蝕的本質(zhì)是什么?明確 金屬腐蝕是 與周?chē)?體或 液體物質(zhì)發(fā)生 反應(yīng)而引起損耗的現(xiàn)象。金屬腐蝕的本質(zhì): M xe- = Mx+【知識(shí)點(diǎn)二】金屬腐蝕的分類(lèi)1金屬腐蝕的分類(lèi)： 腐蝕和 腐蝕。分述如下：2金屬的化學(xué)腐蝕：金屬與接觸到的干燥 （如 、 、 等）或 液體（如石油）等物質(zhì)直接發(fā)生 而

3、引起的腐蝕。實(shí)例 例如，鐵在高溫下與氧氣直接化合而被腐蝕是化學(xué)腐蝕，在工業(yè)生產(chǎn)中氯氣跟鐵或與其他金屬化合使金屬銹蝕也是化學(xué)腐蝕，鋼管被石油中的含硫化合物腐蝕也是化學(xué)腐蝕。3金屬的電化學(xué)腐蝕： 金屬與 接觸時(shí)，會(huì)發(fā)生 反應(yīng)， 的金屬失電子被氧化的腐蝕。4在生產(chǎn)和日常生活中比較普遍而且危害較大的是金屬的 腐蝕?！局R(shí)點(diǎn)三】金屬的電化學(xué)腐蝕原理電化學(xué)腐蝕是由于金屬和液態(tài)介質(zhì)(常為水溶液)構(gòu)成微小的原電池而發(fā)生金屬腐蝕的過(guò)程。電化學(xué)腐蝕是金屬腐蝕的主要形式。例如，鋼鐵在潮濕的空氣中生銹就是電化學(xué)腐蝕造成的。電化學(xué)腐蝕原理（以鋼鐵的吸氧腐蝕與析氫腐蝕為例）：1析氫腐蝕：發(fā)生條件、正負(fù)極反應(yīng)、總反應(yīng)。條件

4、： 環(huán)境，水膜酸性 ，水膜中溶解了來(lái)自大氣中的 等氣體，使水膜中含有一定量的 。它如下一些反應(yīng)產(chǎn)生的： 負(fù)極材料： ，負(fù)極反應(yīng)： （ 反應(yīng)）正極材料： ，正極反應(yīng)： （ 反應(yīng)）總反應(yīng)： 。為什么叫“析氫”腐蝕？2吸氧腐蝕：發(fā)生條件、正負(fù)極反應(yīng)、總反應(yīng)。條件： 水膜酸性 或 ，但溶有有一定量的 。負(fù)極材料： ，負(fù)極反應(yīng)： （ 反應(yīng)）正極材料： ，正極反應(yīng)： （ 反應(yīng)）總反應(yīng)： 。為什么叫“吸氧”腐蝕？繼續(xù)與空氣中的 作用，生成，反應(yīng)方程式： ，再脫去一部分水就生成，他就是鐵銹的主要成分。鐵的氧化物是疏松地覆蓋在鋼鐵表面，不能阻止鋼鐵繼續(xù)腐蝕。3針對(duì)兩種電化學(xué)腐蝕的實(shí)驗(yàn)探究題（1）實(shí)驗(yàn)操作：向鐵粉

5、中加入少量的炭粉，混合均勻后，撒入內(nèi)壁分別用氯化鈉和稀醋酸潤(rùn)濕過(guò)的兩支試管分別標(biāo)記為a、b中，按右圖1-28裝置好儀器。幾分鐘后，打開(kāi)止水夾，觀(guān)察、比較導(dǎo)管中水柱（在水中滴加幾滴紅墨水）的變化和試管中的現(xiàn)象。ab（2）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：兩支具支試管中都有紅色鐵銹產(chǎn)生，a裝置導(dǎo)管內(nèi)水柱上升，b裝置導(dǎo)管內(nèi)水柱低于小試管液面。（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：裝置a的導(dǎo)管中水柱上升，說(shuō)明大試管內(nèi)氣體體積減小，a裝置中有氣體參加反應(yīng)，由于是空氣中的氣體，故是氧氣，發(fā)生吸氧腐蝕；裝置b的導(dǎo)管中水柱下降，說(shuō)明大試管內(nèi)有氣體生成，根據(jù)有鐵和醋酸存在，生成的氣體是氫氣，發(fā)生析氫腐蝕。a、b裝置構(gòu)成原電池，a中氧氣所發(fā)生的反應(yīng)類(lèi)似于氫氧

6、燃料電池的反應(yīng)。思考：向鐵粉中加入炭粉的作用是什么？ 【知識(shí)點(diǎn)四】幾種金屬腐蝕對(duì)比鞏固（自學(xué)背出）1化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕對(duì)比電化學(xué)腐蝕與化學(xué)腐蝕的實(shí)質(zhì)都是氧化還原反應(yīng)。但是電化學(xué)腐蝕過(guò)程伴隨有電流的產(chǎn)生，化學(xué)腐蝕過(guò)程卻沒(méi)有。對(duì)比如下表：化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕共同點(diǎn)M xe- = Mx+M xe- = Mx+條件金屬跟_ _接觸不純金屬或合金跟_接觸反應(yīng)金屬與氧化劑直接得失電子構(gòu)成無(wú)數(shù)微小的原電池現(xiàn)象_電流產(chǎn)生_電流產(chǎn)生本質(zhì)金屬被_較活潑金屬被_聯(lián)系兩者往往同時(shí)發(fā)生，_腐蝕更普遍2析氫腐蝕與吸氧腐蝕對(duì)比以鋼鐵的腐蝕為例進(jìn)行分析：析氫腐蝕吸氧腐蝕條件電極反應(yīng)負(fù)極 正極總反應(yīng)式聯(lián)系_更普遍鐵銹的形成：4

7、Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3，2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O(鐵銹)(3x)H2O。3學(xué)會(huì)知識(shí)遷移辨認(rèn)下列三個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置圖，分別寫(xiě)出各電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式。 （1）A圖：Fe極： ，C極： ，總： 。（2）B圖：Fe極： ，Pt極： ，總： 。（3）C圖：若開(kāi)始實(shí)驗(yàn)時(shí)開(kāi)關(guān)K與a連接，A極： ，B極： 總反應(yīng)式： 若開(kāi)始實(shí)驗(yàn)時(shí)開(kāi)關(guān)K與b連接，A極： ，B極： 總反應(yīng)式： 【知識(shí)點(diǎn)五】金屬的防護(hù)影響金屬腐蝕快慢的因素 本性：（1）金屬的活動(dòng)性（2）純度（3）氧化膜 介質(zhì)：環(huán)境（腐蝕性氣體，電解質(zhì)溶液）影響金屬腐蝕的因素有內(nèi)因和外因兩個(gè)，就金屬本身來(lái)說(shuō)金屬越活潑，金屬越易被腐蝕，

8、金屬中含雜質(zhì)越多，金屬越易被腐蝕；介質(zhì)對(duì)金屬腐蝕影響也很大，如果金屬在水、空氣和電解質(zhì)溶液中,金屬易被腐蝕。2海水中的金屬為何容易被腐蝕？明確因?yàn)楹Ｋ杏写罅康碾娊赓|(zhì)溶液。3金屬的防護(hù)（1）討論金屬防腐的思路和方法。鑒于金屬發(fā)生腐蝕的原因，可以從哪些方面設(shè)想解決問(wèn)題的思路？改變結(jié)構(gòu)：改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，把金屬制成合金，如將鋼制成不銹鋼，在鋼中加入鎳和鉻，所以不銹鋼又叫鎳鉻鋼。直接隔離：即覆蓋保護(hù)膜，可選用適當(dāng)?shù)牟牧鲜墙饘倥c空氣或其他腐蝕性試劑隔離開(kāi)，以阻止金屬的腐蝕。如給金屬穿上“防護(hù)服”：涂油漆、熱鍍、電鍍、鈍化。具體說(shuō)明如下：將電解質(zhì)溶液改為非電解質(zhì)，如涂上油漆、礦物性油脂等；鍍上一層純金

9、屬(鋅、錫、鉻、鎳)以改變電極。如：表層鍍鋅的鍍鋅鐵(俗稱(chēng)白鐵皮)破損后，鐵為正極，不腐蝕；鋅為負(fù)極，被腐蝕，可以不斷補(bǔ)充鋅，保護(hù)鐵，延長(zhǎng)鋼鐵的使用期。而表層鍍錫的鍍錫鐵(俗稱(chēng)馬口鐵)，價(jià)格雖比鍍鋅鐵低，但表層磨損后，錫為正極，鐵為負(fù)極，加快了鋼鐵的腐蝕。此外，還可將鐵鈍化使之表面形成一層致密的Fe3O4氧化膜。探究一：鍍鋅鐵皮和鍍錫鐵皮哪個(gè)更易被腐蝕？為什么？探究二、純鋅和粗鋅哪個(gè)更易和酸反應(yīng)？如果向酸中再加入硫酸銅又會(huì)什么現(xiàn)象？因勢(shì)利導(dǎo)。電化學(xué)腐蝕還是用電化學(xué)方法來(lái)解決，不回避金屬與氧化劑直接接觸，既然金屬腐蝕的本質(zhì)是金屬失去電子，想法利用原電池原理和電解原理，將被保護(hù)的金屬不失電子。思考

10、：想一想將被保護(hù)的金屬分別做原電池的 極和電解池的 極。（2）兩種金屬的電化學(xué)保護(hù)法（如下列兩圖）上述甲圖是“犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法”原理：在被保護(hù)的鐵閘門(mén)或鍋爐、船舶的外殼裝上若干鎂合金或鋅塊R，形成原電池反應(yīng)時(shí)，讓被保護(hù)金屬做 極，不失電子，不反應(yīng)，起到保護(hù)作用，而較活潑金屬鎂、鋅等失電子反應(yīng)受到腐蝕。即犧牲了作 極鎂或鋅，保護(hù)了作 極鐵（填“正”或“負(fù)”）。哪為什么叫“犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法”呢？明確這是因?yàn)楦叩葘W(xué)校教材中，常把所有失電子發(fā)生氧化反應(yīng)的極叫陽(yáng)極，把得電子發(fā)生還原反應(yīng)的極叫陰極的，這顯然要跟中學(xué)教材引起混淆視聽(tīng)，中學(xué)里我們還是應(yīng)把原電池理解為只存在正負(fù)極。上述乙圖是“外加電流的陰極保護(hù)法” 原理：將被保護(hù)金屬與另一附加電極作為電解池的兩個(gè)極，使被保護(hù)的金屬作為 極，通電后，電子被強(qiáng)制流向被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備，使鋼鐵表面腐蝕電流表降至零或接近零，從而得到