金屬的腐蝕與防護 高二上學期化學魯科版（2019）選擇性必修1

金屬的腐蝕與防護魯科版高中化學選擇性必修1第1章第4節(jié)第1課時正在建設中的乳山口跨海大橋，是山東省目前最大單跨徑跨海懸索橋（1）通過真實情境下原電池認識模型的演化，結合實驗建構鋼鐵電化學腐蝕的微觀認識模型，培養(yǎng)利用電化學認識模型分析問題的一般思路，發(fā)展宏觀辨識與微觀探析、證據推理與模型認識的核心素養(yǎng)。（2）通過利用電化學認識模型設計實施金屬腐蝕原理實驗、設計防腐措施，進一步體會利用電化學認識模型解決問題的一般思路，提高科學探究意識。（3）通過認識金屬腐蝕產生的危害和影響，樹立金屬防腐意識，運用電化學腐蝕模型解釋實際生活中的腐蝕現象、解決實際問題，體會化學知識與生活的密切關系，增強社會責任。學習目標利用電化學認識模型分析腐蝕原理、設計防腐措施學習重點、難點金屬表面因與周圍的物遭到破壞的現象，稱為質發(fā)生氧化還原反應而金屬腐蝕。任務一、探究金屬在中性環(huán)境的腐蝕原理醋酸食鹽水一半浸入水蒸餾水干燥的空氣【宏觀辨識】任務一探究金屬在中性環(huán)境的腐蝕原理原電池認識模型原理裝置失電子場所（負極）得電子場所（正極）電子導體離子導體電極反應物微觀過程電極產物現象任務一探究金屬在中性環(huán)境的腐蝕原理還原劑氧化產物氧化劑還原產物電子陽離子陰離子【微觀探析】任務一探究金屬在中性環(huán)境的腐蝕原理【交流探究】氯化鈉溶液中的鐵釘是如何生銹的，小組討論并設計實驗。1.關聯原電池認識模型，在鐵腐蝕中，鐵、碳、水、氧氣、食鹽各起什么作用?2.正、負極的反應是怎樣的?3.產物如何檢驗？知識支持：Fe2+可以與K3[Fe(CN)6]溶液產生特征藍色沉淀。3Fe2++2[Fe(CN)6]3-=Fe3[Fe(CN)6]2↓可供使用的實驗藥品、儀器有:鐵片、石墨棒、飽和食鹽水、U型管、導線、靈敏電流計等請根據以上實驗藥品、儀器小組討論并設計實驗，簡要畫出實驗裝置圖。任務一探究金屬在中性環(huán)境的腐蝕原理正極氧化劑是H2O還是O2？NaCl溶液正極：O2+4e?+2H2O4OH?總反應：2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2后續(xù)反應：4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3Fe2O3·xH2O負極：Fe?2e?

Fe2+吸氧腐蝕請你根據根據實驗結果用電極反應來表達，并寫出總反應方程式。【模型認識】【解決問題】為什么室外的一塊銅板上有鐵鉚釘時，鐵鉚釘特別容易生銹？【交流探究】如果在水膜酸度較高的特殊環(huán)境（如某些工廠附近的酸性氣氛）中，鐵釘的腐蝕原理又是怎樣的呢？任務二探究金屬酸性環(huán)境的腐蝕原理將現有實驗裝置中的兩電極插入稀鹽酸，觀察現象。正極（C）:2H++2e?

H2↑負極（Fe）:Fe?2e?

Fe2+析氫腐蝕【模型認識】析氫腐蝕和吸氧腐蝕都是由于形成原電池而使金屬發(fā)生了腐蝕，這種腐蝕就是金屬的電化學腐蝕。

任務二探究金屬在酸性環(huán)境的腐蝕原理溶液的酸堿性不一樣，腐蝕原理也有所不同。借助壓強傳感器可測量不同pH下密閉容器中的壓強變化。【證據推理】根據圖像判斷，不同pH下發(fā)生的是什么腐蝕？吳曉紅,徐建菊.基于傳感器探究酸性條件下鐵的吸氧腐蝕[J].化學教育,2019,40(1):50-53.DOI:10.13884/j.1003-3807hxjy.2017100069.pH＝4.5～6.0時體系壓強隨時間變化pH＝2.0～4.0時體系壓強隨時間變化水膜酸性較強：析氫腐蝕2H++2e－=H2↑水膜酸性較弱或中性：吸氧腐蝕O2+4e－

+2H2O=4OH－或O2+4e－

+4H+

=2H2O通常兩種電化學腐蝕同時存在,但吸氧腐蝕更普遍。銅質的燃燒匙使用一段時間后變黑家用燃氣灶的中心部位很容易生銹輸送原油的鋼管在無水、無氧的情況下被腐蝕而漏油【宏觀辨識】下面這些腐蝕是析氫腐蝕或吸氧腐蝕嗎？化學腐蝕

化學腐蝕和電化學腐蝕是各自獨立發(fā)生的嗎？任務二探究金屬在酸性環(huán)境的腐蝕原理①取兩支潔凈的試管，各加入一塊鋅片;②分別加入等體積、等濃度的稀鹽酸;③向其中一支試管加入2-3滴硫酸銅溶液?！緦嶒炋骄俊侩娀瘜W腐蝕與化學腐蝕的速率比較金屬腐蝕過程中，兩種腐蝕往往同時發(fā)生，但電化學腐蝕現象比化學腐蝕現象更為常見。任務二探究金屬在酸性環(huán)境的腐蝕原理鋅+鹽酸硫酸銅2022年2002年《畫中畫》鍛銅雕塑

2002年建于威海2002年【遷移應用】“畫中畫”鑄銅雕像上的銅綠，可能是什么腐蝕的結果呢？

任務三關聯電化學認識模型進行防腐設計【交流研討】如何從金屬腐蝕的原理出發(fā)，尋找防止金屬腐蝕的方法?1.斷開閉合回路2.改變金屬組成3.金屬處于“得”

電子環(huán)境鍍鉻任務三關聯電化學認識模型進行防腐設計噴漆涂防銹油烤藍搪瓷(一)覆蓋保護層保護層可以是耐腐蝕的油漆、搪瓷、陶瓷、瀝青、塑料、橡膠等，也可以是通過電鍍而覆蓋在被保護金屬表面的耐腐蝕性較強的金屬或合金。

塑料任務三關聯電化學認識模型進行防腐設計(二)改變材料組成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。例如把鉻、鎳等加入普通鋼中制成不銹鋼產品。任務三關聯電化學認識模型進行防腐設計(三)電化學保護法金屬在什么環(huán)境中能“得”電子？【解決問題】應用電化學原理，為乳山口跨海大橋鋼護筒設計防腐裝置，畫出裝置草圖。1.利用原電池原理＋e－－A—Fe

Zn—NaCl溶液任務三關聯電化學認識模型進行防腐設計金屬在什么環(huán)境中能“得”電子？(三)電化學保護法——犧牲陽極保護法【模型認識】船底四周鑲嵌鋅塊

應用：鍋爐內壁、船舶外殼、鋼鐵閘門安裝鎂或鋅塊犧牲陽極保護鋼閘門

更換電熱水器內部銹蝕的鎂棒埋于地下的鐵管道NaCl溶液—Fe

C—

e－陰極輔助陽極應用：鋼鐵閘門，高壓線鐵架，地下管道連接直流電源的負極。任務三關聯電化學認識模型進行防腐設計(三)電化學保護法2.利用電解池原理——陰極電保護法【模型認識】（2020·江蘇高考）將金屬M連接在鋼鐵