【高中化学】金属的腐蚀和防护 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1.pptx

第三节第三节金属的腐蚀与防护金属的腐蚀与防护第四章化学反应与电能1通过讨论钢铁腐蚀的现象，认识金属腐蚀的本质，能用电化学腐蚀的原理解释金属腐蚀通过讨论钢铁腐蚀的现象，认识金属腐蚀的本质，能用电化学腐蚀的原理解释金属腐蚀的现象。的现象。2通过讨论日常生活中金属腐蚀的危害，能选择并设计防腐措施。通过讨论日常生活中金属腐蚀的危害，能选择并设计防腐措施。课标要求：课标要求：课标要求：课标要求：知识体系：知识体系：知识体系：知识体系：金属腐蚀现象在生产生活中普遍存在。金属腐蚀现象在生产生活中普遍存在。金属腐蚀金属腐蚀金属或合金与周围的气体或液体发生金属或合金与周围的气体或液体发生氧化还原反应氧化还原反应而引起损耗的现象而引起损耗的现象3.类型类型化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀燃气灶的中心部位易生锈燃气灶的中心部位易生锈化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀海边的铁制品比较容易生锈海边的铁制品比较容易生锈（不纯的金属（不纯的金属跟跟电解质溶液电解质溶液接触时，会接触时，会发生原电池反应发生原电池反应，比较活比较活泼的金属泼的金属失电子而被氧化的腐蚀叫做失电子而被氧化的腐蚀叫做电化学腐蚀电化学腐蚀。）。）(金属与化学物质直接接触发生反应而腐蚀)1.定义定义2.实质（记到标题旁边）实质（记到标题旁边）金属原子失去电子变成阳离子的过程金属原子失去电子变成阳离子的过程（更普遍，速率更快！）（更普遍，速率更快！）M-ne-Mn+P111P1112Fe+3Cl2=2FeCl3温度：温度越高，腐蚀速率越快。温度：温度越高，腐蚀速率越快。金属腐蚀金属腐蚀类型类型化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀定义定义纯纯金属金属与接触到的物与接触到的物质直接反应质直接反应不纯的金属不纯的金属在潮湿的空气或电解质溶液中形成在潮湿的空气或电解质溶液中形成原电池，发生氧化还原反应原电池，发生氧化还原反应现象现象金属被腐蚀金属被腐蚀较活泼金属被腐蚀较活泼金属被腐蚀区别区别无无电流电流产生产生有有微弱电流微弱电流产生产生实质与联系实质与联系实质实质：都是：都是金属金属原子原子失去电子失去电子被被氧化氧化而损耗；而损耗；化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生，但化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀电化学腐蚀更普遍更普遍判断方法：看金属：纯金属发生化学腐蚀看接触物：非电解质发生化学腐蚀，电解质溶液发生电化学腐蚀M ne-Mn+记到记到记到记到P111P111P111P111下面下面下面下面一、电化学腐蚀的原理一、电化学腐蚀的原理钢铁钢铁潮湿空气潮湿空气水膜水膜CO2、SO2、H2S电解质溶液电解质溶液铁铁C 原原电电池池电化学腐蚀：电化学腐蚀：由于形成原电池而使金属发生的腐蚀由于形成原电池而使金属发生的腐蚀Fe+2H+=Fe2+H2总反应：总反应：2H+2e-=H2 正极：正极：负极：负极：Fe-2e-=Fe2+C正极材料正极材料Fe负极材料负极材料负极反应物负极反应物酸性较强水膜或电解质酸性较强水膜或电解质溶液溶液 H+钢铁析氢腐蚀钢铁析氢腐蚀酸性环境酸性环境酸性很弱或中性酸性很弱或中性的电解质溶液的电解质溶液 负极材料负极材料负极反应物负极反应物正极材料正极材料正极反应物正极反应物2Fe-4e-=2Fe2+负极：负极：O2+2H2O+4e-=4OH-正极：正极：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2总反应：总反应：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4 Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3nH2O+(3-n)H2O钢铁吸氧腐蚀钢铁吸氧腐蚀进一步反应：（记下来）进一步反应：（记下来）现象现象？白色变为灰绿色，白色变为灰绿色，后迅速变为红褐色后迅速变为红褐色铁锈的主要成分铁锈的主要成分酸性很弱或中性环境酸性很弱或中性环境条件条件析析氢腐蚀氢腐蚀水膜呈酸性水膜呈酸性(PH4)，且酸性较强，且酸性较强吸吸氧腐蚀氧腐蚀水膜呈中性或酸性很弱水膜呈中性或酸性很弱电极电极反应反应负极（负极（Fe）正极正极(Cu或或C)Fe-2e-=Fe2+2H+2e=H2 2Fe-4e-=2Fe2+O2+2H2O+4e-=4OH-总反应总反应Fe+2H+=Fe2+H2 2Fe+2H2O+O2=2 Fe(OH)2生成铁锈的反应生成铁锈的反应 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3nH2O(3n)H2O联系联系通常两种腐蚀同时存在，但通常两种腐蚀同时存在，但吸氧腐蚀吸氧腐蚀更普遍，且负极反应相同更普遍，且负极反应相同Fe2O3 nH2O归纳总结归纳总结【微点拨】【微点拨】通常情况下,潮湿空气中水膜酸性较弱,发生的主要是吸氧腐蚀氯化铵溶液(呈酸性)若为碱性环境，仍发生吸氧腐蚀，负极：若为碱性环境，仍发生吸氧腐蚀，负极：Fe-2e-+2OH-=Fe(OH)2（记（记112）判断方法）判断方法：看环境看环境只有只有氢前金属氢前金属才会发生才会发生析氢腐蚀析氢腐蚀，氢前和氢后金属都会发生吸氧腐蚀，氢前和氢后金属都会发生吸氧腐蚀吸吸氧腐蚀，压强减小，氧腐蚀，压强减小，滴加硫酸铜溶液的试管滴加硫酸铜溶液的试管产生气泡的速率快，产生气泡的速率快，Zn把把Cu置换出来，构成置换出来，构成原电池，加快反应速率原电池，加快反应速率典例1、如图所示,将紧紧缠绕不同金属的铁钉放入培养皿中,再加入含有适量酚酞的NaCl溶液,一段时间后观察发生的变化。下列叙述正确的是()A.a中铁钉附近溶液呈现红色B.b中铁钉上发生还原反应C.a中铜丝上发生氧化反应D.b中铝条附近有气泡产生B解析解析:依据依据原电池原理原电池原理分析可知分析可知:a中铁钉附近不变红色中铁钉附近不变红色,铜丝上发生还原反应铜丝上发生还原反应b中铁钉上发生还原反应中铁钉上发生还原反应,铝条附近没有气泡产生铝条附近没有气泡产生(-)(+)(-)(+)变式训练1、右图装置中,U形管内为红墨水,a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液(呈酸性),各加入生铁块,放置一段时间。下列有关描述错误的是()A.生铁块中的碳是原电池的正极B.红墨水水柱两边的液面变为左低右高C.两试管中相同的电极反应是Fe-2e-=Fe2+D.a试管中发生了吸氧腐蚀,b试管中发生了析氢腐蚀a：中性环境中性环境，发生发生吸氧腐蚀吸氧腐蚀,氧气被消耗氧气被消耗，试管中气体试管中气体压强减小压强减小b：溶液呈酸性溶液呈酸性，发生发生析氢腐蚀析氢腐蚀,有氢气放出有氢气放出，试管中气体试管中气体压强增大压强增大因此，因此，红墨水水柱两边的液面变化为红墨水水柱两边的液面变化为左高右低左高右低B食盐水食盐水氯化铵溶液氯化铵溶液(呈酸性呈酸性)解答金属腐蚀问题的一般思路：解答金属腐蚀问题的一般思路：变式训练2：如下图所示，水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：如下图所示，水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：(1)铁钉在逐渐生锈，则铁钉的腐蚀属于铁钉在逐渐生锈，则铁钉的腐蚀属于_腐蚀。腐蚀。(2)若试管内液面上升，则原溶液是若试管内液面上升，则原溶液是_ _性，发生性，发生_腐蚀，电极反腐蚀，电极反应：负极：应：负极：_，正极：，正极：_。(3)若试管内液面下降，则原溶液呈若试管内液面下降，则原溶液呈_ _性，发生性，发生_腐蚀，电极反应：腐蚀，电极反应：负极：负极：_；正极：；正极：_(4)(4)若水槽中液体甲为水，液体乙为海水，则铁钉在若水槽中液体甲为水，液体乙为海水，则铁钉在_(_(填填“甲甲”或或“乙乙”)”)溶液溶液中腐蚀的速率快。中腐蚀的速率快。2H2e=H2电化学电化学碱性、弱酸性或中碱性、弱酸性或中吸氧吸氧2Fe4e=2Fe2O24e2H2O=4OH较强的酸较强的酸析氢析氢Fe2e=Fe2乙乙 生活中人们常用什么方法防止金属被腐蚀的？生活中人们常用什么方法防止金属被腐蚀的？生活中人们常用什么方法防止金属被腐蚀的？生活中人们常用什么方法防止金属被腐蚀的？1、改变金属的结构或组成、改变金属的结构或组成2、在金属表面覆盖保护层、在金属表面覆盖保护层利用原电池和电解池原理利用原电池和电解池原理P113P113P113P113二、金属腐蚀的防护二、金属腐蚀的防护二、金属腐蚀的防护二、金属腐蚀的防护发蓝发蓝发蓝发蓝铝的阳极氧化铝的阳极氧化铝的阳极氧化铝的阳极氧化镀锌铁镀锌铁镀锡铁镀锡铁活动性活动性原电池正、负原电池正、负极极结果结果锌铁锌铁铁铁锡锡锌锌锌锌做做做做负极负极负极负极铁铁铁铁做做做做正极正极正极正极铁铁铁铁做做做做负极负极负极负极锡锡锡锡做做做做正极正极正极正极铁被保护铁被保护铁被保护铁被保护铁腐蚀更加严重铁腐蚀更加严重铁腐蚀更加严重铁腐蚀更加严重（记113结论：当当当当镀层部分损坏镀层部分损坏镀层部分损坏镀层部分损坏时：若时：若时：若时：若镀层金属活动性比被保护金属强镀层金属活动性比被保护金属强镀层金属活动性比被保护金属强镀层金属活动性比被保护金属强，则被保护金，则被保护金，则被保护金，则被保护金属属属属被保护被保护被保护被保护，反之被保护金属腐蚀更加严重。，反之被保护金属腐蚀更加严重。，反之被保护金属腐蚀更加严重。，反之被保护金属腐蚀更加严重。思考与讨论思考与讨论常用的常用的白铁皮是在薄钢板表面镀上一层锌白铁皮是在薄钢板表面镀上一层锌，罐装食品用的，罐装食品用的马口铁是在薄钢板表面镀上马口铁是在薄钢板表面镀上一层锡一层锡。若上述两种钢铁制品的表面出现破损时，请分析并说明白铁皮、马口铁的腐。若上述两种钢铁制品的表面出现破损时，请分析并说明白铁皮、马口铁的腐蚀情况。蚀情况。生活中人们常用什么方法防止金属被腐蚀的？生活中人们常用什么方法防止金属被腐蚀的？生活中人们常用什么方法防止金属被腐蚀的？生活中人们常用什么方法防止金属被腐蚀的？1、改变金属的结构或组成、改变金属的结构或组成2、在金属表面覆盖保护层、在金属表面覆盖保护层利用原电池和电解池原理利用原电池和电解池原理发生发生发生发生氧化反应氧化反应氧化反应氧化反应的电极都称为的电极都称为的电极都称为的电极都称为阳极阳极阳极阳极，发生发生发生发生还原反应还原反应还原反应还原反应的电极都称为的电极都称为的电极都称为的电极都称为阴极阴极阴极阴极正极正极正极正极原电池原理原电池原理负极（阳极）：比被保护金属活泼的金属正极（阴极）：被保护的金属设备负极正极偏转偏转有气泡产生，无蓝有气泡产生，无蓝色沉淀色沉淀 负极负极正极正极逐渐溶解逐渐溶解2H+2e-=H2 Zn-2e-=Zn2+检验Fe是否得到了保护正极正极负极负极a a锌包铁锌包铁b b铜缠铁铜缠铁现象现象活动性活动性原电池正、负原电池正、负极极结果结果锌铁锌铁铁铁铜铜锌锌锌锌做做做做负极负极负极负极铁铁铁铁做做做做正极正极正极正极铁铁铁铁做做做做负极负极负极负极铜铜铜铜做做做做正极正极正极正极铁被保护铁被保护铁被保护铁被保护,不生成不生成不生成不生成FeFeFeFe2+2+2+2+铁电极周围变红铁电极周围变红铁电极周围变红铁电极周围变红铁电极周围变蓝铁电极周围变蓝铁电极周围变蓝铁电极周围变蓝铜电极周围变红铜电极周围变红铜电极周围变红铜电极周围变红铁被腐蚀铁被腐蚀铁被腐蚀铁被腐蚀,生成生成生成生成FeFeFeFe2+2+2+2+阴极：被保护的金属设备（与电源负极相连）阳极：惰性电极（与电源正极相连）电解电解池原理池原理归纳总结归纳总结方法方法牺牲阳极保护法牺牲阳极保护法外加电流保护法外加电流保护法原理原理原电池原电池原理原理电解电解原理原理被保护金属被保护金属正极（阴极）正极（阴极）阴极阴极构成构成被保护金属、比被保护金被保护金属、比被保护金属活泼的金属属活泼的金属被保护金属、惰性电被保护金属、惰性电极及直流电源极及直流电源优、缺点优、缺点无需外加电源无需外加电源,但需要但需要定定期更换被腐蚀的金属期更换被腐蚀的金属无需更换金属无需更换金属,但消但消耗电能耗电能应用应用一些钢铁设备如锅炉内壁、一些钢铁设备如锅炉内壁、船体外壳等装上镁合金或船体外壳等装上镁合金或锌块锌块土壤、海水及水中的土壤、海水及水中的金属设备金属设备防腐措施由好到坏的顺序是：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的腐蚀无防腐条件的腐蚀原电池的负极电解池的阳极记到记到记到记到P115P115P115P115练习C例：下列各情况，其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是：。(5)(2)(1)(3)(4)解析：(1)在同一种电解质溶液中，金属腐蚀由快到慢的顺序是:电解池的阳极原电池的负极化学腐蚀原电池的正极电解池的阴极(2)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快(3)同一种金属在不同介质(浓度相等)中腐蚀由快到慢的顺序为:强电解质溶液弱电解质溶液非电解质溶液(4)纯度越高的金属，腐蚀越慢；不纯的金属或合金，在潮湿的空气中，氧气浓度越大，腐蚀越快。记到记到记到记到P115P115P115P115课堂小结课堂小结练习1解析：解析：当钢铁表面的电解质溶液的水膜酸性较强时，钢铁发生析氢腐蚀，正极和负极的电极反应分别为2H2e=H2和Fe2e=Fe2。当钢铁表面的电解质溶液的水膜酸性较弱或呈中性时，钢铁发生吸氧腐蚀，导致钢铁表面生成铁锈，同时在电解质溶液中还发生一系列反应：4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3，2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O(3x)H2O。C练习2B解析：解析：若X为锌棒，开关K置于M处,此时装置为原电池，x极做负极，发生氧化反应，极铁做正极，被保护 若X为碳棒，开关K置于N处,此时装置为电解池，x极是阳极，发生氧化反应，铁做阴极，被保护练习3D解析：解析：镀有金属保护层的铁板，在镀层破损时，与周围环境形成原电池。A中镀层破损时，锌作负极，铁作正极受到保护；B、C、D中镀层破损时，铁均作负极而被腐蚀，且负极与正极金属的活动性相差越大，负极被腐蚀的速率越快，练习4解析：解析：吸水性树脂是一种吸水能力特别强的功能高分子材料，可反复释水、吸水，工作时，吸水性树脂可供水，C正确；铁发生吸氧腐蚀后，不能再还原为铁粉，则“暖宝宝”不可以重复使用，D错误。D