金屬的腐蝕高二上學期化學人教版（2019）選擇性必修1

第三節(jié)金屬的腐蝕與防護

第1課時金屬的腐蝕

人教版選擇性必修1

在日常生活中，我們經(jīng)常見到鋼鐵制品生銹，銅制品長出銅綠，這就是金屬腐蝕的現(xiàn)象。金屬腐蝕的現(xiàn)象普遍存在，常常是自發(fā)進行的。

情景引入金屬腐蝕的危害使橋梁、建筑物的金屬構(gòu)架強度降低而造成坍塌機器設(shè)備、儀器、儀表的精度和靈敏度降低，直至報廢使地下金屬管道發(fā)生泄漏、輪船船體損壞等你知道金屬銹蝕的原因是什么嗎？對此應(yīng)采取怎樣的防護措施？Fe2O3·xH2O(化合態(tài))Fe(游離態(tài))0+3Cu2(OH)2CO3(化合態(tài))Cu(游離態(tài))0+2金屬原子失去電子，被氧化(

M-ne-=Mn+)

如鐵與氯氣直接反應(yīng)而腐蝕，輸油、輸氣的鋼管被原油、天然氣

的含硫化合物腐蝕等。1、化學腐蝕：金屬與其表面接觸的一些物質(zhì)（如O2、Cl2、SO2）

直接反應(yīng)而引起的腐蝕。家用燃氣灶的中心部位很容易生銹食品罐頭放在南極80多年卻很少生銹溫度對化學腐蝕的影響較為明顯。特點無電流產(chǎn)生、如鋼材高溫下易被氧化，表面生成FeO、Fe2O3、Fe3O4一、金屬的腐蝕2、電化學腐蝕：當不純的金屬與電解質(zhì)溶液接觸時會發(fā)生原電池反應(yīng)，

比較活潑的金屬發(fā)生氧化還原反應(yīng)而被腐蝕?！舅伎肌夸撹F在潮濕的空氣里很快被腐蝕，這是為什么？

在潮濕的空氣中，鋼鐵表面吸附了一薄層水膜。水膜中溶有O2、CO2、SO2等氣體，這樣在鋼鐵表面形成了一層電解質(zhì)溶液的薄膜，它跟鋼鐵中的鐵和少量的單質(zhì)碳構(gòu)成無數(shù)微小的原電池。①鋼鐵的成分：鐵碳合金②鋼鐵所處的環(huán)境：潮濕的空氣一、金屬的腐蝕電化學腐蝕條件不同析氫腐蝕吸氧腐蝕酸性環(huán)境弱酸性或中性1）析氫腐蝕在酸性環(huán)境中，在腐蝕過程中不斷有H2放出（pH≤4.3）Fe-2e-===Fe2+2H++

2e-

===H2↑Fe+2H+===Fe2++

H2↑總反應(yīng)

：負極（Fe）：正極（C）： 如酸雨嚴重的地方。2）吸氧腐蝕

鋼鐵表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性或堿性，但溶有一定量的氧氣，此時就會發(fā)生吸氧腐蝕Fe2O3·xH2O4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3Fe-2e-=Fe2+O2+

2H2O+4e-=4OH-2Fe+O2+

2H2O=2Fe(OH)2負極（Fe）：正極（C）： 總反應(yīng)：探究一：將經(jīng)過酸洗除銹的鐵釘用飽和食鹽水浸泡一下，放入圖中所示的具支試管中。幾分鐘后，觀察導管中水柱的變化，解釋引起這種變化的原因。實驗[4-3]實驗現(xiàn)象：導管中液面上升實驗解釋:裝置中鐵、碳、飽和食鹽水構(gòu)成原電池，鐵釘發(fā)生吸氧腐蝕，壓強變小探究二：取兩支試管，分別放入兩顆鋅粒和等體積、等濃度的稀鹽酸，觀察現(xiàn)象。然后，向其中一支試管中滴加1-2滴硫酸銅溶液，再觀察現(xiàn)象。解釋產(chǎn)生不同現(xiàn)象的原因。兩只試管均冒出氣泡，且①試管中產(chǎn)生氣泡的速率更快Zn置換出Cu，Zn、Cu、稀鹽酸構(gòu)成原電池，形成電化學腐蝕，能加快反應(yīng)速率實驗現(xiàn)象：實驗解釋:實驗[4-3]類型化學腐蝕電化學腐蝕條件金屬與接觸到的物質(zhì)直接反應(yīng)不純金屬接觸到電解質(zhì)溶液發(fā)生原電池反應(yīng)本質(zhì)M－ne－=Mn＋M－ne－=Mn＋現(xiàn)象金屬被腐蝕較活潑金屬被腐蝕區(qū)別無電流產(chǎn)生有微弱電流產(chǎn)生聯(lián)系電化學腐蝕和化學腐蝕往往同時發(fā)生，但電化學腐蝕更普遍，腐蝕速率更快，危害也更嚴重化學腐蝕和電化學腐蝕而析氫腐蝕和吸氧腐蝕中，______腐蝕更普遍。吸氧二、金屬的防護思考討論我國因金屬腐蝕造成的損失占國民生產(chǎn)總值(GNP)的2%～

4%，鋼鐵因腐蝕而報廢的數(shù)量約占鋼鐵當年產(chǎn)量的25%-30%。全世界每年因為金屬腐蝕造成的直接經(jīng)濟損失約達7000億美元，是地震、水災(zāi)、臺風等自然災(zāi)害造成損失總和的6倍。面對金屬腐蝕危害的事實，你了解哪些金屬防護的方法？根據(jù)金屬腐蝕實質(zhì)，你能提出金屬的防護方法嗎？4.

24世界腐蝕日切斷原電池反應(yīng)給予金屬電子改變金屬材料組成在金屬表面覆蓋保護層金屬的防護方法1.改變金屬材料的組成

鈦合金髖關(guān)節(jié)二、金屬的防護在金屬中添加其他金屬或非金屬可以制成性能優(yōu)異的合金。如普通鋼中加入鎳、鉻等制成不銹鋼產(chǎn)品，鈦合金不僅具有優(yōu)異的抗腐蝕性，還具有良好的生物相容性。二、金屬的防護表面噴涂油漆/油脂，覆蓋搪瓷、塑料等電鍍：表面鍍上一層鋅、錫、鉻、鎳等化學方法：生成致密的四氧化三鐵薄膜

陽極氧化：使鋁制品形成致密的氧化膜非金屬保護層金屬保護層發(fā)藍處理鈍化處理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(zhì)隔開。3.電化學保護法原理：原電池原理，被保護的金屬作正極，活潑性更強的金屬作負極。應(yīng)用：鍋爐內(nèi)壁、船舶外殼、鋼鐵閘門安裝鎂合金或鋅塊。二、金屬的防護(1)犧牲陽極法【實驗4-4】實驗操作現(xiàn)象有關(guān)反應(yīng)結(jié)論

一段時間后在Fe電極區(qū)滴入2滴黃色K3[Fe(CN)6](鐵氰化鉀)溶液電流表：指針_____陽極：___________________陽極(負極區(qū))：Zn溶解陰極(正極區(qū))：有_____產(chǎn)生，___藍色沉淀生成陰極：________________偏轉(zhuǎn)Zn－2e－===Zn2＋氣泡無2H＋＋2e－===H2↑Fe2+檢驗：Fe2+與K3[Fe(CN)6]

(黃色)反應(yīng)生成KFe[Fe(CN)6]藍色沉淀。溶液中不含F(xiàn)e2＋，鐵作正極未被腐蝕【實驗4-4】（2）將1g瓊脂加入250mL燒杯中，再加入50mL飽和食鹽水和150mL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(yǎng)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2～3cm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(yǎng)皿中；如圖(b)所示，將纏有銅絲的鐵釘放入另一個培養(yǎng)皿中。觀察并解釋實驗現(xiàn)象。ab實驗現(xiàn)象：裹有鋅片的鐵釘，鋅片逐漸溶解，鐵釘附近溶液變紅色；實驗現(xiàn)象：裹有銅絲的鐵釘，鐵釘逐漸溶解，鐵釘附近溶液有藍色沉淀生成；實驗結(jié)論：鋅作負極：Zn-2e-=Zn2+鐵作正極：O2+2H2O+4e-=4OH-鐵作正極，不反應(yīng)，被保護實驗結(jié)論：鐵作負極：Fe-2e-=Fe2+銅作正極：O2+2H2O+4e-=4OH-鐵作負極，發(fā)生氧化反應(yīng)，被腐蝕ab3.電化學保護法(2)外加電流法原理：電解池原理，被保護的金屬作為陰極，與電源的負極相連。應(yīng)用：鋼鐵閘門、高壓線鐵架、地下管道連接直流電源的負極。二、金屬的防護(兩極材料的活動性差別越大，活潑金屬被腐蝕的速度越快)2.與構(gòu)成原電池兩極的材料有關(guān)(電解池的陽極>原電池的負極>化學腐蝕>原電池的正極>電解池的陰極)1.同一電解質(zhì)溶液中(強電解質(zhì)中>弱電解質(zhì)中>非電解質(zhì)中)3.同一種金屬在相同濃度不同介質(zhì)中三、金屬腐蝕快慢規(guī)律(無保護措施的金屬腐蝕>有一定保護措施的金屬腐蝕>犧牲陽極法引起的金屬腐蝕>外加電流法引起的金屬腐蝕)5.有無保護措施的腐蝕快慢順序4.同一種電解質(zhì)溶液來說，電