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1、第四第四节节金属的金属的电电化学腐化学腐蚀蚀与防与防护护课程标准导航课程标准导航1.认识金属腐蚀的危害。认识金属腐蚀的危害。2会解释金属发生电化学腐蚀的原因。会解释金属发生电化学腐蚀的原因。3掌握金属腐蚀的防护方法。掌握金属腐蚀的防护方法。新新知知初初探探自自学学导导引引自主学习自主学习一、金属的一、金属的电电化学腐化学腐蚀蚀1金属腐金属腐蚀蚀(1)定定义义：金属与周：金属与周围围的的_物物质发质发生生_反反应应而引起而引起损损耗的耗的现现象。象。气体或液体气体或液体氧化氧化还还原原(2)本本质质：金金属属_变变成成阳阳离离子子，发发生生了了氧氧化化反反应应，用用反反应应方方程程式式表表示示：
2、Mne=Mn。(3)分分类类化学腐化学腐蚀蚀：金属与接触到的：金属与接触到的_(如如O2、Cl2、SO2等等)或或_液体液体(如如石油石油)等直接等直接发发生化学反生化学反应应而引起的腐而引起的腐蚀蚀。失去失去电电子子干燥气体干燥气体非非电电解解质质电电化化学学腐腐蚀蚀：_的的金金属属与与_溶溶液液接接触触时时，会会发发生生_反反应应，而而使金属腐使金属腐蚀蚀。2电化学腐蚀电化学腐蚀钢铁析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较钢铁析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较不不纯纯电电解解质质原原电电池池类型类型析氢腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀形成形成条件条件水膜水膜_较强较强水膜酸性很水膜酸性很_或呈或呈_电解电解质溶质溶液液
3、溶有溶有CO2、SO2、H2S的水溶液的水溶液溶有溶有_的水溶液的水溶液负极负极反应反应Fe2e=Fe2Fe2e=Fe2正极正极反应反应2H2e=H2O24e2H2O=4OH酸性酸性弱弱中性中性O2类型类型析氢腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀总反总反应应Fe2H=Fe2H2_最终生成铁锈：最终生成铁锈：4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3xH2O(3x)H2O普遍普遍性性吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍2FeO22H2O=2Fe(OH)23.钢铁生锈原理的实验探究钢铁生锈原理的实验探究(1)实验目的：探究饱和食盐水浸泡过的铁钉实验目的：探究饱和
4、食盐水浸泡过的铁钉发生吸氧腐蚀。发生吸氧腐蚀。(2)实验步骤：将经过酸洗除锈的铁钉，用饱实验步骤：将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放入如图所示的具支试和食盐水浸泡一下，放入如图所示的具支试管中。几分钟后，观察导管中水柱的变化。管中。几分钟后，观察导管中水柱的变化。(3)实实验验现现象象：_。导导管中水柱上升，管中水柱上升，铁钉铁钉表面表面有有铁锈铁锈生成生成(4)实实验验分分析析：装装置置中中Fe、C、饱饱和和食食盐盐水水一一起起构构成成了了原原电电池池，Fe作作负负极极，碳碳作作正正极极，饱饱和食和食盐盐水作水作电电解解质质溶液，由于溶液，由于NaCl溶液呈中溶液呈中性，因此性，
5、因此钢铁发钢铁发生生_腐腐蚀蚀。吸氧吸氧二、金属的电化学防护二、金属的电化学防护1金属的防护金属的防护正极正极阴极阴极2金属的金属的电电化学防化学防护护(1)牺牺牲阳极的阴极保牲阳极的阴极保护护法法理理论论依据：利用依据：利用_原理。原理。装置示意装置示意图图原原电电池池电电极反极反应应式式负负极：极：_；正极：正极：_。(2)外加外加电电流的阴极保流的阴极保护护法法理理论论依据：利用依据：利用_原理。原理。电电解解Zn2e=Zn22H2e=H2装置示意图装置示意图阴极阴极阳极阳极自主体验自主体验判断正误判断正误1金属的腐蚀都是金属失去电子被氧化的金属的腐蚀都是金属失去电子被氧化的过程，所以都
6、是化学腐蚀。过程，所以都是化学腐蚀。()2钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀的区别在于钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀的区别在于前者有前者有H2生成，后者有生成，后者有O2参加。参加。()3在入海口的钢铁闸门上装一定数量的铜在入海口的钢铁闸门上装一定数量的铜块可防止闸门被腐蚀。块可防止闸门被腐蚀。()4钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式为钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式为Fe3e=Fe3。()5白铁白铁(镀锌铁镀锌铁)镀层破损后铁皮的腐蚀速率镀层破损后铁皮的腐蚀速率减慢。减慢。()6原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因,故不能用来减缓金属的腐蚀。故不能用来减缓金属的腐蚀。()答案：答案
7、：1.2.3.4.5.6.要要点点突突破破讲讲练练互互动动化学腐蚀和电化学腐蚀化学腐蚀和电化学腐蚀的比较的比较探探究究导导引引1将将纯纯铁铁片片放放入入稀稀硫硫酸酸中中发发生生的的是是析析氢氢腐腐蚀吗蚀吗？提提示示：不不是是，因因为为没没有有形形成成原原电电池池，属属于于化化学腐学腐蚀蚀。要点归纳要点归纳化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀(主要主要)定定义义金属跟接触到金属跟接触到的物质直接发的物质直接发生化学反应引生化学反应引起的腐蚀起的腐蚀不纯金属不纯金属(或合金或合金)接触到电解质溶接触到电解质溶液所发生的原电池反应，较活泼液所发生的原电池反应，较活泼金属原子失去电子被氧化而引起金属原
8、子失去电子被氧化而引起的腐蚀的腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀(主要主要)析氢腐蚀析氢腐蚀条条件件金属与物质直金属与物质直接接触接接触水膜中溶有水膜中溶有O2，呈极弱，呈极弱酸性或中性、碱性酸性或中性、碱性水膜酸性水膜酸性较强较强区区别别金属被氧化而金属被氧化而腐蚀腐蚀较活泼金属被氧化而腐蚀较活泼金属被氧化而腐蚀无电流产生无电流产生有微弱电流产生有微弱电流产生化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀(主要主要)反反应应式式2Fe3Cl2=2FeCl3负极：负极：Fe2e=Fe2正极：正极：2H2OO24e=4OH正极：正极：2H2e=H2联联系系两种腐蚀往往同时发生，只是电化学腐两种腐蚀往往同时发生，只是电化
9、学腐蚀比化学腐蚀更普遍、危害更大蚀比化学腐蚀更普遍、危害更大特别提醒特别提醒判断金属的腐蚀类型要从本质入手，化学腐判断金属的腐蚀类型要从本质入手，化学腐蚀和电化学腐蚀的本质区别在于是否发生原蚀和电化学腐蚀的本质区别在于是否发生原电池反应。在电化学腐蚀中，只有在金属活电池反应。在电化学腐蚀中，只有在金属活动性顺序中位于氢前面的金属才可能发生析动性顺序中位于氢前面的金属才可能发生析氢腐蚀，而位于氢之后的金属只能发生吸氧氢腐蚀，而位于氢之后的金属只能发生吸氧腐蚀，吸氧腐蚀比析氢腐蚀更为普遍。腐蚀，吸氧腐蚀比析氢腐蚀更为普遍。即时应用即时应用1(2012太原高二检测太原高二检测)某课外活动小组，某课外
10、活动小组，为研究金属的腐蚀原理，做了如下实验：将为研究金属的腐蚀原理，做了如下实验：将剪下的一块镀锌铁片，放入锥形瓶中，并滴剪下的一块镀锌铁片，放入锥形瓶中，并滴入少量食盐水将其浸湿，再加数滴酚酞试液入少量食盐水将其浸湿，再加数滴酚酞试液,按如图的装置进行实验按如图的装置进行实验,过一段时间后观察。过一段时间后观察。下列现象不可能出现的是下列现象不可能出现的是()AB中导气管中产生气泡中导气管中产生气泡BB中导气管里形成一段水柱中导气管里形成一段水柱C金属片剪口变红金属片剪口变红D锌被腐蚀锌被腐蚀解解析析：选选A。由由题题意意知知，锌锌铁铁合合金金放放入入NaCl溶溶液液中中，形形成成了了原原
11、电电池池，由由于于金金属属活活动动性性：ZnFe，且，且电电解解质质溶液溶液为为NaCl溶液，呈中溶液，呈中性，故性，故发发生了生了Zn的吸氧腐的吸氧腐蚀蚀，导导致致A中中压压强强减减小小，B中中应应形形成成一一段段水水柱柱，由由于于O2得得电电子子后后结结合合H2O形形成成OH，显显碱碱性性，使使酚酚酞酞变变红红,故故A错误错误，B、C、D正确。正确。探探究究导导引引2 结结合合金金属属腐腐蚀蚀的的本本质质，分分析析金金属属防防护护的的本本质质是是什什么么？在在电电化化学学防防护护中中是是如如何何做的？做的？金属腐蚀快慢的判断以及金金属腐蚀快慢的判断以及金属的防护属的防护提提示示：金金属属腐
12、腐蚀蚀的的本本质质是是金金属属被被氧氧化化剂剂氧氧化化变变成成金金属属阳阳离离子子，因因此此金金属属防防护护的的本本质质是是避避免金属接触氧化免金属接触氧化剂剂，或采取措施使金属不被，或采取措施使金属不被氧化。在氧化。在电电化学防化学防护护中使被保中使被保护护的金属作原的金属作原电电池的正极或池的正极或电电解池的阴极，不参与解池的阴极，不参与电电极反极反应应，从而不被氧化。，从而不被氧化。要点归纳要点归纳1金属腐蚀快慢的判断方法金属腐蚀快慢的判断方法(1)在同一电解质溶液中：电解池原理引起的腐在同一电解质溶液中：电解池原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀
13、有防护措施的腐蚀。护措施的腐蚀。(2)同一种金属在相同浓度不同介质中腐蚀由快同一种金属在相同浓度不同介质中腐蚀由快到慢的顺序为：强电解质溶液弱电解质溶液到慢的顺序为：强电解质溶液弱电解质溶液非电解质溶液。非电解质溶液。(3)有无保护措施的腐蚀快慢顺序：无保护措有无保护措施的腐蚀快慢顺序：无保护措施的金属腐蚀有一定保护措施的金属腐蚀施的金属腐蚀有一定保护措施的金属腐蚀牺牲阳极的阴极保护法引起的金属腐蚀牺牲阳极的阴极保护法引起的金属腐蚀有外加电流的阴极保护法引起的金属腐蚀。有外加电流的阴极保护法引起的金属腐蚀。(4)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐
14、蚀速率越快。度越大，腐蚀速率越快。特别提醒特别提醒对于活动性不同的两种金属，活动性差别越对于活动性不同的两种金属，活动性差别越大，氧化还原反应的速率越快，活泼金属腐大，氧化还原反应的速率越快，活泼金属腐蚀速率越快；纯度越高的金属，腐蚀速率越蚀速率越快；纯度越高的金属，腐蚀速率越慢。慢。2金属的防护方法金属的防护方法(1)改变金属的内部组织结构改变金属的内部组织结构例如：把铬、镍等加入普通钢里制成的不锈例如：把铬、镍等加入普通钢里制成的不锈钢，就大大地增加了钢铁对各种侵蚀的抵抗钢，就大大地增加了钢铁对各种侵蚀的抵抗力。力。(2)在金属表面覆盖保护层在金属表面覆盖保护层在金属表面覆盖致密的保护层，
15、从而使金属在金属表面覆盖致密的保护层，从而使金属制品跟周围物质隔离开来，这是一种普遍采制品跟周围物质隔离开来，这是一种普遍采用的防护方法。用的防护方法。(3)电化学保护法电化学保护法牺牲阳极的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法将还原性较强的金属作为保护极与被保护金将还原性较强的金属作为保护极与被保护金属相连构成原电池，还原性较强的金属将作属相连构成原电池，还原性较强的金属将作为负极发生氧化反应而被损耗，被保护金属为负极发生氧化反应而被损耗，被保护金属作为正极就可以避免被腐蚀。这种保护法牺作为正极就可以避免被腐蚀。这种保护法牺牲了阳极保护了阴极。牲了阳极保护了阴极。外加电流的阴极保护法外加电流的阴极
16、保护法将被保护金属与外加直流电源的负极相连让将被保护金属与外加直流电源的负极相连让其成为阴极，而将外加直流电源的正极接到其成为阴极，而将外加直流电源的正极接到惰性电极上，让其成为阳极。惰性电极上，让其成为阳极。即时应用即时应用2下列各情况下，其中铁块腐蚀由快到慢下列各情况下，其中铁块腐蚀由快到慢的顺序是的顺序是_。解析：解析：中中Fe作电解池的阳极，腐蚀速率最作电解池的阳极，腐蚀速率最快，快，中中Fe作原电池的负极，腐蚀速率较快作原电池的负极，腐蚀速率较快,中中Fe作原电池的正极，作原电池的正极，中中Fe作电解池作电解池的的阴极，受到保护。因此铁片腐蚀由快到慢的阴极，受到保护。因此铁片腐蚀由快
17、到慢的顺序是：顺序是：。答案：答案：题题型型探探究究权权威威预预测测金属腐蚀的快慢比较金属腐蚀的快慢比较例例例例1 1 (2012黑黑河河高高二二检检测测)下下列列试试管管中中的的铁铁钉钉腐腐蚀蚀最快的是最快的是()【思思路路点点拨拨】(1)原原电电池池负负极极被被腐腐蚀蚀，电电解解池阳极被腐池阳极被腐蚀蚀。(2)一一般般规规律律：电电解解原原理理引引起起的的腐腐蚀蚀原原电电池池原原理理引引起起的的腐腐蚀蚀化化学学腐腐蚀蚀有有防防护护措措施施的的腐腐蚀蚀。【解析解析】A、B、C装置主要装置主要发发生了化学腐生了化学腐蚀蚀，而而D装装置置中中首首先先Fe把把Cu置置换换出出来来，FeCu与与H形
18、成了原形成了原电电池，加快了腐池，加快了腐蚀蚀速度。速度。【答案答案】D【误误区警示区警示】D装置中易忽略装置中易忽略Fe置置换换出的出的少量少量Cu与与Fe组组成原成原电电池，池，发发生原生原电电池反池反应应会引起腐会引起腐蚀蚀加快。加快。(2010高考北京卷高考北京卷)下列有关钢铁腐下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是蚀与防护的说法正确的是()A钢管与电源正极连接，钢管可被保护钢管与电源正极连接，钢管可被保护B铁遇冷浓硝酸表面钝化，可保护内部不铁遇冷浓硝酸表面钝化，可保护内部不被腐蚀被腐蚀金属的防护金属的防护例例例例2 2C钢管与铜管露天堆放在一起时，钢管不钢管与铜管露天堆放在一起时，钢管
19、不易被腐蚀易被腐蚀D钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是Fe3e=Fe3【解解析析】本本题题考考查查金金属属的的腐腐蚀蚀和和防防护护，意意在在考考查查学学生生对对金金属属腐腐蚀蚀原原理理的的理理解解和和防防护护措措施施的的应应用用。钢钢管管与与电电源源正正极极相相连连，则则钢钢管管作作阳阳极极，发发生生氧氧化化反反应应而而被被腐腐蚀蚀，A项项错错误误；铁铁遇遇冷冷浓浓硝硝酸酸表表面面钝钝化化，在在表表面面生生成成一一层层致致密的氧化膜保密的氧化膜保护护内部不被腐内部不被腐蚀蚀，B项项正确；正确；钢钢管管与与铜铜管管露露天天堆堆放放在在一一起起，形形成成原原电电池池时时钢
20、钢管管作作负负极极，发发生生氧氧化化反反应应而而被被腐腐蚀蚀，C项项错错误误；钢钢铁铁发发生生析析氢氢腐腐蚀蚀时时，负负极极反反应应为为：Fe2e=Fe2，D项错误项错误。【答案答案】B课课堂堂达达标标即即时时巩巩固固钢铁生锈的实验探究钢铁生锈的实验探究钢铁在潮湿环境下形成原电池，发生电化学钢铁在潮湿环境下形成原电池，发生电化学腐蚀。潮湿是铁生锈的必需前提，根据铁腐蚀。潮湿是铁生锈的必需前提，根据铁(Fe)铁锈铁锈(Fe2O3H2O)生锈条件：生锈条件：O2浓度浓度是影响生锈快慢的一个重要因素。是影响生锈快慢的一个重要因素。热热点点示示例例思思维维拓拓展展经典案例经典案例某研究性学习课题组为探
21、究影某研究性学习课题组为探究影响钢铁生锈的因素，设计了如下的方案：在响钢铁生锈的因素，设计了如下的方案：在四个小烧瓶中分别放入下列物质：四个小烧瓶中分别放入下列物质：A瓶干燥瓶干燥的细铁丝、的细铁丝、B瓶浸过食盐水的细铁丝、瓶浸过食盐水的细铁丝、C瓶浸瓶浸过清水的细铁丝、过清水的细铁丝、D瓶食盐水及细铁丝，并瓶食盐水及细铁丝，并使细铁丝完全浸没在食盐水中。然后装配成使细铁丝完全浸没在食盐水中。然后装配成如图所示的四套装置，每隔一段时间测量导如图所示的四套装置，每隔一段时间测量导管中水面上升的高度，结果如下表管中水面上升的高度，结果如下表(表中所列表中所列数据为导管中水面上升的高度数据为导管中水
22、面上升的高度/cm)所示。所示。不同时间水面上升的高度不同时间水面上升的高度课题组在解题时，学校评审组组织了成果展课题组在解题时，学校评审组组织了成果展示与答辩，假如你是课题组组长，请回答以示与答辩，假如你是课题组组长，请回答以下的问题：下的问题：(1)导管中水面为什么会上升？导管中水面为什么会上升？_。(2)上述实验中，细铁丝生锈的速率由大到小上述实验中，细铁丝生锈的速率由大到小的排列顺序为的排列顺序为(填小烧瓶号填小烧瓶号)_。(3)影响钢铁生锈的因素主要有影响钢铁生锈的因素主要有_。(4)为防止铁的锈蚀，工业上普遍采用的方法为防止铁的锈蚀，工业上普遍采用的方法是是_(答两种方法答两种方法
23、)【解解析析】浸浸过过清清水水或或食食盐盐水水的的铁铁丝丝发发生生吸吸氧氧腐腐蚀蚀，故故导导管管中中液液面面要要上上升升。但但要要发发生生吸吸氧氧腐腐蚀蚀的的原原电电池池反反应应，必必须须符符合合构构成成原原电电池池的基本条件：的基本条件：活活泼泼性不同的性不同的电电极互相接极互相接触触；电电解解质质溶溶液液；有有空空气气(或或O2)且且尽尽量量与与细铁丝细铁丝和和电电解解质质接触。接触。为为了了防防止止铁铁的的锈锈蚀蚀，工工业业上上普普遍遍采采用用电电化化学学保保护护法，可以作原法，可以作原电电池的正极或池的正极或电电解池的阴解池的阴极，也可以用覆盖保极，也可以用覆盖保护层护层的方法。的方法。【答案答案】(1)铁生锈时跟空气中的氧气反应铁生锈时跟空气中的氧气反应,消耗了氧气而使小烧瓶中气体压强降低消耗了氧气而使小烧瓶中气体压强降低(2)BCAD(3)跟氧气接触，跟氧气接触，有水分存在，有水分存在，有电有电解质存在，三者同时具备时铁生锈速率最快解质存在，三者同时具备时铁生锈速率最快(或从构成原电池的条件分析或从构成原电池的条件分析)(4)电镀等表面覆盖保护层法、牺牲阳极的阴电镀等表面覆盖保护层法、牺牲阳极的阴极保护法等极保护法等同学们来学校和回家的路上要注意安全同学们来学校和回家的路上要注意安全