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1、第三单元金属的腐蚀与防护第三单元金属的腐蚀与防护一一、金属的腐蚀金属的腐蚀二、二、金属的防护金属的防护 金属的腐蚀对国民经济带来的损失是金属的腐蚀对国民经济带来的损失是惊人的，据一份统计报告，全世界每年由于腐惊人的，据一份统计报告，全世界每年由于腐蚀而报废的金属设备和材料，约相当于金属年蚀而报废的金属设备和材料，约相当于金属年产量的产量的1/31/3。全世界每年因金属腐蚀造成的直接经济全世界每年因金属腐蚀造成的直接经济损失约达亿美元，是地震、水灾、损失约达亿美元，是地震、水灾、台风等自然灾害造成损失总和的倍，至于因台风等自然灾害造成损失总和的倍，至于因设备腐蚀损坏而引起的停工减产、产品质量下设
2、备腐蚀损坏而引起的停工减产、产品质量下降、污染环境、危害人体健康甚至造成严重事降、污染环境、危害人体健康甚至造成严重事故的损失，就更无法估计了。故的损失，就更无法估计了。你你知知道道吗吗钢铁生锈的条件钢铁生锈的条件1）与氧气接触）与氧气接触2）有水）有水3）还有其他因素吗）还有其他因素吗阅读课文阅读课文P23，思考下列问题：，思考下列问题：1、什么是金属腐蚀，它的实质是什么？、什么是金属腐蚀，它的实质是什么？2、电化学腐蚀和化学腐蚀原理有何不同？、电化学腐蚀和化学腐蚀原理有何不同？在两者的腐蚀过程中是否有电流产生？在两者的腐蚀过程中是否有电流产生？金属腐金属腐蚀蚀的的实质实质金金属属的的腐腐蚀
3、蚀种种类类原理原理区区别别联联系系金属的腐蚀金属的腐蚀金属原子失去电子被氧化而消耗的过程：金属原子失去电子被氧化而消耗的过程：M-ne-=Mn+化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀金属和其它物质金属和其它物质直接接直接接触触发生发生氧化还原反应氧化还原反应而而引起的腐蚀引起的腐蚀不纯金属或合金发生不纯金属或合金发生原电池原电池反应，使反应，使较活泼较活泼的金属的金属失电失电子被氧化子被氧化而引起的腐蚀而引起的腐蚀直接发生氧化还原反应直接发生氧化还原反应发生原电池反应发生原电池反应腐蚀过程无电流产生腐蚀过程无电流产生有电流产生有电流产生金属被腐蚀金属被腐蚀较活泼较活泼金属被腐蚀金属被腐蚀往往同时
4、发生，往往同时发生，但但电化学电化学腐蚀腐蚀更普遍更普遍，速率，速率更快更快。金属的电化学腐蚀金属的电化学腐蚀活动与探究活动与探究进行进行P23活动与探究，观活动与探究，观察实验现象，回答有关问题：察实验现象，回答有关问题：1、铁粉中加入炭粉有何作用？两装置中均能形成原、铁粉中加入炭粉有何作用？两装置中均能形成原电池吗？电池吗？2、两装置中的实验现象有何不同？产生的现象说明、两装置中的实验现象有何不同？产生的现象说明什么问题？什么问题？a中导管中水柱上升，说明试管内气体体积减小，中导管中水柱上升，说明试管内气体体积减小，有气体参加反应有气体参加反应；b中导管水柱下降，说明试管中导管水柱下降，说
5、明试管内内有气体生成有气体生成。O2H273.3.金属的电化学腐蚀金属的电化学腐蚀 9CFe2e-O2 OH-Fe2 钢铁钢铁水膜形成电水膜形成电解质溶液解质溶液（吸氧腐蚀）（吸氧腐蚀）1）吸氧腐蚀）吸氧腐蚀负极负极2Fe 4e =2Fe2+正极：正极：2H2O+O2+4e-=4 OH-总反应式：总反应式：2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2CFeNaClAO2钢铁的电化学腐蚀钢铁的电化学腐蚀CFe2e-Fe2+H+H2（析氢腐蚀）（析氢腐蚀）水膜形成电水膜形成电解质溶液解质溶液2）析氢腐蚀（溶液酸性较强）析氢腐蚀（溶液酸性较强）负极：负极：正极：正极：Fe+2H+=Fe2+H2Fe 2e
6、 =Fe2+2H+2e =H2电池总反应电池总反应CFeH+注意：注意：两种腐蚀一般同时进行，吸氧腐蚀为主两种腐蚀一般同时进行，吸氧腐蚀为主2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2OO2+4Fe(OH)2+2H2O=4Fe(OH)3Fe2+2OH-=Fe(OH)23）铁锈的形成）铁锈的形成铁锈的成分铁锈的成分 Fe2O3xH2OFe(OH)3yH2OFe2O3xH2O简写：简写：交流与讨论交流与讨论P251、海轮更容易被腐蚀，是因为海水中含有较多的氯、海轮更容易被腐蚀，是因为海水中含有较多的氯化钠等盐类，导电能力比内河的水更强，而在电解化钠等盐类，导电能力比内河的水更强，而在电解质溶液中，电化学腐
7、蚀更易进行。质溶液中，电化学腐蚀更易进行。2、由于南极的温度常年在、由于南极的温度常年在0以下，说明在较高温以下，说明在较高温度下，腐蚀更易进行。度下，腐蚀更易进行。3、是由于铁与铜及空气中的水蒸气构成了原电池，、是由于铁与铜及空气中的水蒸气构成了原电池，铁作电池的负极，因此更容易腐蚀而生锈。铁作电池的负极，因此更容易腐蚀而生锈。4、因为铁制品在酸性条件下比在中性条件下更易被、因为铁制品在酸性条件下比在中性条件下更易被腐蚀。腐蚀。金属的电化学防护金属的电化学防护阅读思考阅读思考1、铁被腐蚀与什么物质有关？本质是什么？、铁被腐蚀与什么物质有关？本质是什么？2、怎样才能防止铁生锈？最简单的方法是什
8、、怎样才能防止铁生锈？最简单的方法是什么？么？3、根据你的生活经验，你知道生活中有哪些、根据你的生活经验，你知道生活中有哪些措施采用了覆盖保护层的方法防止铁生锈的？措施采用了覆盖保护层的方法防止铁生锈的？4、除了覆盖保护层外，还有哪些保护金属的、除了覆盖保护层外，还有哪些保护金属的方法，分别利用的什么原理？方法，分别利用的什么原理？是空气中是空气中O2与与H2O共同共同作用的结果作用的结果本质都是铁失本质都是铁失电子被腐蚀电子被腐蚀。防止铁失电子，最简防止铁失电子，最简单就是隔绝空气和水，单就是隔绝空气和水，覆盖保护层覆盖保护层。改变金属内部的组织结构，制成合金改变金属内部的组织结构，制成合金
9、 (如不锈钢）。如不锈钢）。在金属表面覆盖保护层。如在金属表面覆盖保护层。如:涂漆、搪瓷、电镀、表涂漆、搪瓷、电镀、表面钝化、油脂等。面钝化、油脂等。电化学保护法，即将金属作为电化学保护法，即将金属作为原电池的正极原电池的正极或或电解池的阴极电解池的阴极而受到保护。而受到保护。1、金属防护的几种重要方法、金属防护的几种重要方法原理：原理：隔绝金属与外界空气、电解质溶液的接触。隔绝金属与外界空气、电解质溶液的接触。2、牺牲阳极的阴极保护法：、牺牲阳极的阴极保护法：原理原理：形成原电池反应时，让被保护金属做正极，不反形成原电池反应时，让被保护金属做正极，不反应，起到保护作用；而活泼金属反应受到腐蚀
10、。应，起到保护作用；而活泼金属反应受到腐蚀。牺牲阳极牺牲阳极的的阴极保护法阴极保护法示意图示意图3、外加电源的阴极保护法：、外加电源的阴极保护法：辅助阳极辅助阳极（不溶性）（不溶性）将将被被保保护护金金属属与与另另一一附附加加电电极极作作为为电电解解池池的的两两个个极极，使使被被保保护护的的金金属属作作为为阴阴极极，在在外外加加直直流流电电的的作作用用下下使使阴阴极极得得到到保保护护。此法主要用于防止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。此法主要用于防止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。几种腐蚀速率的比较几种腐蚀速率的比较CFeFe海水海水CFeCFe海水海水海水海水海水海水 小结小结:在同一电解质溶
11、液中，金属腐蚀的快慢规律如在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下：下：电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防腐措施的腐蚀腐蚀有防腐措施的腐蚀 防腐措施由好到坏的顺序如下：防腐措施由好到坏的顺序如下：外接电源的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法有外接电源的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法有一般防腐条件保护无防腐条件一般防腐条件保护无防腐条件2：下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是C.将甲乙作电极组成原电池时甲是负极；将甲乙作电极组成原电池时甲是负极；A.甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲
12、甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲上有上有H2气放出气放出；B.在氧化在氧化还原反应中，甲比乙失去的电子多还原反应中，甲比乙失去的电子多；D.同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强；同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强；（C）1：下列制氢气的反应速率最快的是下列制氢气的反应速率最快的是粗锌和粗锌和 1mol/L 硫酸；硫酸；B.A.纯锌和纯锌和1mol/L 硫酸；硫酸；纯锌和纯锌和18 mol/L 硫酸；硫酸；C.粗锌和粗锌和1mol/L 硫酸的反应中加入几滴硫酸的反应中加入几滴CuSO4溶液。溶液。D.（D）课堂练习：课堂练习：3：下列各情况，在其中下列各情况，在其中Fe片腐蚀由片腐蚀由快快
13、到到慢慢的顺序是的顺序是(5)(2)(1)(3)(4)4：下列装置中四块相同的下列装置中四块相同的Zn片，放置一段时间后腐蚀速片，放置一段时间后腐蚀速率由率由慢慢到到快快的顺序是的顺序是(4)(2)(1)(3)5、分析右图，按要求写出有关反应方程式：分析右图，按要求写出有关反应方程式：（1）.铁棒上的电极反应式为：铁棒上的电极反应式为：（2）.碳棒上的电极反应式为：碳棒上的电极反应式为：（3）.溶液中发生反应的化学方程式：溶液中发生反应的化学方程式：镍镍镉可充电电池可发生如下反应：镉可充电电池可发生如下反应：Cd+2NiO(OH)+2H2O由此可知，该电池的负极材料是由此可知，该电池的负极材料
14、是Cd(OH)2+2Ni(OH)2放电放电充电充电A.Cd,（D）B.NiO(OH),D.Ni(OH)2C.Cd(OH)22Fe+2H2O+O2=2 Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3O2+2H2O+4e-4OH-2Fe4e-2Fe2+6、盐酸与锌片反应时，若加入可溶性醋酸铜盐酸与锌片反应时，若加入可溶性醋酸铜(CH3COO)2Cu，将产生两种影响生成速率的因素，将产生两种影响生成速率的因素，其一是：其一是：，其二是：其二是：；有有M、N两种金属，分别与盐酸反应，产生两种金属，分别与盐酸反应，产生H2速率相近，速率相近，试试设计一个实验比较设计一个实验比较M、N两
15、种金属的活泼性。两种金属的活泼性。H+与与CH3COO结合生成结合生成CH3COOH，使，使H+浓度减浓度减小，从而小，从而减慢减慢了反应速率。了反应速率。Zn置换出置换出Cu形成了原电池，从而形成了原电池，从而加快加快了反应速率了反应速率8、7、小结：小结：防止金属腐蚀的措施防止金属腐蚀的措施能防止金属腐蚀的原理能防止金属腐蚀的原理在金属制品表面覆盖保在金属制品表面覆盖保护层或镀护层或镀不活泼不活泼金属金属牺牲阳极的阴牺牲阳极的阴极保护法极保护法外加电流的阴外加电流的阴极保护法极保护法改变金属组成和结构改变金属组成和结构与活动性更强的金属与活动性更强的金属形成原电池作正极形成原电池作正极利用
16、电解池原理，被利用电解池原理，被保护金属作阴极保护金属作阴极改变结构改变性质，如改变结构改变性质，如不锈钢中加入镍、铬等不锈钢中加入镍、铬等耐蚀金属形成合金耐蚀金属形成合金隔绝空气和水隔绝空气和水或形成原电池作正极或形成原电池作正极4.金属腐蚀的应用金属腐蚀的应用2）利用腐蚀防腐）利用腐蚀防腐1）电路板的印制）电路板的印制金属腐蚀全部有害吗？金属腐蚀全部有害吗？1下列叙述中正确的是（下列叙述中正确的是（）锌跟稀硫酸制取氢气，加入少量硫酸铜溶液能加快锌跟稀硫酸制取氢气，加入少量硫酸铜溶液能加快反应速率反应速率 镀层破坏后，白铁（镀锌的铁）比马口铁（镀锡的镀层破坏后，白铁（镀锌的铁）比马口铁（镀锡
17、的铁）更易腐蚀铁）更易腐蚀 钢铁表面常易锈蚀生成钢铁表面常易锈蚀生成 Fe2O3xH2O A都正确都正确 B C D2以下现象与电化学腐蚀无关的是（以下现象与电化学腐蚀无关的是（）A.黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生铜绿黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生铜绿B.生铁比软铁芯（几乎是纯铁）容易生锈生铁比软铁芯（几乎是纯铁）容易生锈C.铁制器件附有铜制配件，在接触处易生铁锈铁制器件附有铜制配件，在接触处易生铁锈D.银制奖牌久置后表面变暗银制奖牌久置后表面变暗巩固练习巩固练习BD3观察右图装置，按题意填写下列空白：观察右图装置，按题意填写下列空白：（1）若试管内液面下降，则溶液）若试管内液面下降，
18、则溶液X显显_性，性，铁钉发生铁钉发生_腐蚀，其负极电极反应为腐蚀，其负极电极反应为_；正极电极反应为；正极电极反应为_。（2）若若试试管管内内液液面面上上升升，则则溶溶液液X显显_性性，铁铁 钉钉 发发 生生_腐腐 蚀蚀，其其 负负 极极 电电 极极 反反 应应 为为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _；正正 极极 反反 应应 为为_。酸酸析氢析氢Fe-2e-=Fe2+2H+2e-=H2弱酸或中弱酸或中吸氧吸氧O2+2H2O+4e-=4OH-Fe-2e-=Fe2+4钢铁在锈蚀过程中，下列钢铁在锈蚀过程中，下列5种变化可能发生的是（种变化可能发生的是（）F
19、e由由+2价转化为价转化为+3价，价，O2被还原，被还原，产生产生H2，Fe(OH)3失水形成失水形成Fe2O3 H2O，杂质碳被氧化除去杂质碳被氧化除去A B C DC实战演练实战演练:将将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆周中心区段时间后发现液滴覆盖的圆周中心区(a)已被腐蚀已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈环而变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈环(b)，如图所，如图所示。示。导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘少。比边缘少。下列说法正确的是下列说法正确的是 A液滴中的液滴中的Cl由由a区向区向b区迁移区迁移 B液滴边缘是正极区，发生的液滴边缘是正极区，发生的电极反应为：电极反应为：O22H2O4e=4OH C液滴下的液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀，生成的因发生还原反应而被腐蚀，生成的Fe2由由a区向区向b区迁移，与区迁移，与b区的区的OH形成形成Fe(OH)2，进一步氧化、脱水形成铁锈，进一步氧化、脱水形成铁锈 D若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加滴加NaCl溶液，则负极发生的电极反应为溶液，则负极发生的电极反应为 Cu2e =Cu2+B