2014年高中化学同步精品课件：3.2-金属的腐蚀和防护-课件(人教版选修1)解析.ppt

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1、自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究1能描述金属腐能描述金属腐蚀蚀的的类类型和化学原理。型和化学原理。2了解影响金属腐了解影响金属腐蚀蚀的快慢因素。的快慢因素。3知道金属防知道金属防护护的常用方法。的常用方法。4认识认识防止金属腐防止金属腐蚀蚀的重要意的重要意义义。第二节第二节金属的腐蚀和防护金属的腐蚀和防护自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究金属的腐金属的腐蚀蚀是指金属或合金与周是指金属或合金与周围围接触到的气体或液体接触到的气体或液体进进行行_而而_的的过过程。金属的腐程。金属的腐蚀蚀一般分一般分为为化化学腐学腐蚀蚀和和电电化学腐化学腐蚀蚀。化学腐化学腐蚀蚀金属跟接

2、触到的物金属跟接触到的物质质_而引起的腐而引起的腐蚀蚀。电化学腐蚀电化学腐蚀(1)电电化学腐化学腐蚀蚀的概念：不的概念：不纯纯的金属的金属(或合金或合金)跟跟_溶液溶液接触接触时时，会，会发发生生_反反应应，比，比较较活活泼泼的金属的金属_电电子子而被而被_，这这种腐种腐蚀蚀叫做叫做电电化学腐化学腐蚀蚀。笃学笃学一一金属的腐蚀金属的腐蚀化学反化学反应应腐腐蚀损蚀损耗耗直接直接发发生化学反生化学反应应电电解解质质原原电电池池失去失去氧化氧化12自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究(2)电电化学腐化学腐蚀蚀的的类类型型在潮湿的空气里，在潮湿的空气里，钢铁钢铁表面吸附了一表面吸附了一层层

3、薄薄的水膜。水能薄薄的水膜。水能电电离离出少量的出少量的H和和OH，同，同时时由于空气中由于空气中CO2的溶解，使水里的的溶解，使水里的H增多：增多：H2OCO2H2CO3_。这样这样在在钢铁钢铁表面形成了一表面形成了一层电层电解解质质溶液的薄膜，它跟溶液的薄膜，它跟钢铁钢铁里的里的铁铁和少和少量的碳构成无数微小的原量的碳构成无数微小的原电电池。池。_是是负负极，极，电电极反极反应为应为：_。钢铁钢铁表面的水膜酸性很弱或者呈中性，在正极上是溶解在水表面的水膜酸性很弱或者呈中性，在正极上是溶解在水膜中的膜中的O2得到得到电电子而被子而被还还原原(钢铁钢铁的腐的腐蚀蚀主要是主要是这这种情况种情况)

4、：。如果水膜的酸性如果水膜的酸性较较强强，在正极，在正极，则则是溶液中的是溶液中的H得到得到电电子而子而被被还还原：原：2H2e=H2。HHCO3FeFe2e=Fe22H2OO24e=4OH自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究1.影响金属腐影响金属腐蚀蚀的因素的因素(1)金属的本性：金属金属的本性：金属_越易被腐越易被腐蚀蚀。(2)介介质质的影响：在的影响：在_的空气中接触腐的空气中接触腐蚀蚀性气体或性气体或电电解解质质溶液，都容易被腐溶液，都容易被腐蚀蚀。2金属的防金属的防护护方法方法笃学二笃学二金属的防护金属的防护越活越活泼泼潮湿潮湿加保加保护层护层法法涂油漆涂油漆包塑料包塑料

5、层层电镀电镀电电化学法化学法失失电电子子改改变变金属内部金属内部结结构构自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究为为什么什么说电说电化学腐化学腐蚀蚀是造成是造成钢铁钢铁腐腐蚀蚀的主要原因？的主要原因？提示提示由于由于钢铁钢铁直接接触化学物直接接触化学物质质而而发发生化学腐生化学腐蚀蚀的机会的机会并不多，而接触并不多，而接触电电解解质质溶液的机会却比溶液的机会却比较较多，且多，且钢铁钢铁本身本身又是又是铁铁碳合金。因此，易于形成原碳合金。因此，易于形成原电电池而池而发发生生电电化学腐化学腐蚀蚀。为为什么什么钢铁钢铁在潮湿的在潮湿的环环境中比在干燥的境中比在干燥的环环境中更容境中更容易生易

6、生锈锈？提示提示不纯的金属或合金，在潮湿的空气中形成微小原电不纯的金属或合金，在潮湿的空气中形成微小原电池发生电化学腐蚀，主要发生吸氧腐蚀，加快了反应速率。池发生电化学腐蚀，主要发生吸氧腐蚀，加快了反应速率。【慎思慎思1】【慎思慎思2】自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究如如图图，各，各烧烧杯中盛有海水，杯中盛有海水，铁铁在其中被腐在其中被腐蚀蚀由快到由快到慢的慢的顺顺序序为为_。提示提示实质均为原电池装置。实质均为原电池装置。中中Fe为为正极，被保护；正极，被保护；中中Fe为负极，均被腐蚀，但相对来说为负极，均被腐蚀，但相对来说Fe和和Cu的金属活动性之间的差别比的金属活动性之间

7、的差别比Fe和和Sn的差别大，故的差别大，故FeCu原电池中原电池中Fe被腐蚀得快；被腐蚀得快；中因铁不纯而发生原中因铁不纯而发生原电池反应。电池反应。【慎思慎思3】自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究(1)吸氧腐吸氧腐蚀蚀：钢铁钢铁表面的水膜酸性很弱或者呈中性或碱性。表面的水膜酸性很弱或者呈中性或碱性。负负极极(Fe)：2Fe4e=2Fe2正极正极(C)：O22H2O4e=4OH要点一要点一|吸氧腐蚀与析氢腐蚀吸氧腐蚀与析氢腐蚀自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究钢铁钢铁的的电电化学腐化学腐蚀蚀示意示意图图自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究(2)析析氢氢

8、腐腐蚀蚀：钢铁钢铁表面的水膜酸性表面的水膜酸性较较强强。负负极极(Fe)：Fe2e=Fe2正极正极(C)：2H2e=H2在溶液中：在溶液中：Fe22OH=Fe(OH)24Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O33H2O(Fe2O3是是铁锈铁锈的主要成分的主要成分)自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究下下图图是是铁钉铁钉在某溶液中被腐在某溶液中被腐蚀蚀的的实验实验(开始开始时试时试管中液管中液面和面和试试管外液面等高管外液面等高)。(1)甲、乙两甲、乙两图图溶液中呈酸性的是溶液中呈酸性的是_(填填“甲甲”或或“乙乙”)。(2)甲甲图图中中电电极反极反应

9、应式：正极式：正极_，负负极极_。(3)乙乙图图中中发发生反生反应应的离子方程式是的离子方程式是_。【例例1】自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究解析解析从两从两图图中液面的高度可以看出，甲中液面的高度可以看出，甲图试图试管内液面上管内液面上升，升，说说明气体体明气体体积积减小，有氧气被吸收，减小，有氧气被吸收，发发生吸氧腐生吸氧腐蚀蚀。乙乙图试图试管内液面下降，管内液面下降，说说明气体体明气体体积积增大，有增大，有氢氢气生成，气生成，发发生析生析氢氢腐腐蚀蚀。答案答案(1)乙乙(2)O22H2O4e=4OH2Fe4e=2Fe2(3)Fe2H=Fe2H2点评点评判断析氢腐蚀还是吸氧

10、腐蚀，可以看溶液的酸碱性判断析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，可以看溶液的酸碱性或气体体积的变化。或气体体积的变化。自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究如如图图装置中，小装置中，小试试管内管内为红为红墨水，具支墨水，具支试试管内盛有管内盛有pH4久置的雨水和生久置的雨水和生铁铁片。片。实验时观实验时观察到：开始察到：开始时导时导管管内液面下降，一段内液面下降，一段时间时间后后导导管内液面回升，略高于小管内液面回升，略高于小试试管管内液面。下列内液面。下列说说法正确的是法正确的是()。A生生铁铁片中的碳是原片中的碳是原电电池的阳极，池的阳极，发发生生还还原反原反应应B雨水酸性雨水酸性较较强强，生

11、，生铁铁片片仅发仅发生析生析氢氢腐腐蚀蚀C墨水回升墨水回升时时，碳，碳电电极反极反应应式式为为O22H2O4e=4OHD具支具支试试管中溶液管中溶液pH逐逐渐渐减小减小【体验体验1】自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究解解析析生生铁铁片片中中的的碳碳是是原原电电池池的的正正极极，A错错；雨雨水水酸酸性性较较强强，开开始始时时铁铁片片发发生生化化学学腐腐蚀蚀和和析析氢氢腐腐蚀蚀，产产生生氢氢气气，导导管管内内液液面面下下降降，一一段段时时间间后后铁铁片片发发生生吸吸氧氧腐腐蚀蚀，吸吸收收氧氧气气，导导管管内内液液面面回回升升，B错错；墨墨水水回回升升时时，铁铁片片发发生生吸吸氧氧腐腐

12、蚀蚀，碳碳极极为为正正极极，电电极极反反应应为为O22H2O4e=4OH，C对对；铁铁片片无无论论是是发发生生析析氢氢腐腐蚀蚀还还是是吸吸氧氧腐腐蚀蚀，具具支支试试管管内内溶溶液液pH均增大，均增大，D错。错。答案答案C自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究根据不同的用途根据不同的用途选择选择不同的材料不同的材料组组成耐成耐蚀蚀合金，或在金属合金，或在金属中添加合金元素，提高其耐中添加合金元素，提高其耐蚀蚀性，可以防止或减性，可以防止或减缓缓金属的金属的腐腐蚀蚀。形成保形成保护层护层在金属表面覆盖各种保在金属表面覆盖各种保护层护层，把被保，把被保护护金属与腐金属与腐蚀蚀性介性介质质隔

13、开，是防止金属腐隔开，是防止金属腐蚀蚀的有效方法。工的有效方法。工业业上普遍使用的保上普遍使用的保护层护层有非金属保有非金属保护层护层和金属保和金属保护层护层两大两大类类。它。它们们是用化学是用化学方法、物理方法和方法、物理方法和电电化学方法化学方法实现实现的。的。要点二要点二|金属防护的方法金属防护的方法1改善金属的内部结构改善金属的内部结构2自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究(1)金属的氧化金属的氧化处处理理如将如将钢铁钢铁制品加到制品加到NaOH和和NaNO2的混合溶液中，加的混合溶液中，加热处热处理，其表面即可形成一理，其表面即可形成一层层厚度厚度为为0.51.5m的的蓝

14、蓝色氧化膜色氧化膜(主要成分主要成分为为Fe3O4)，以达到，以达到钢铁钢铁防腐防腐蚀蚀的目的，此的目的，此过过程称程称为发蓝处为发蓝处理，理，简简称称发蓝发蓝。(2)非金属涂非金属涂层层用非金属物用非金属物质质如油漆、塑料、搪瓷、如油漆、塑料、搪瓷、矿矿物性油脂等涂覆在物性油脂等涂覆在金属表面上形成保金属表面上形成保护层护层，称，称为为非金属涂非金属涂层层，也可达到防腐，也可达到防腐蚀蚀的目的。的目的。(3)金属保金属保护层护层它是以一种金属它是以一种金属镀镀在被保在被保护护的另一种金属制品表面上所形的另一种金属制品表面上所形成的保成的保护镀层护镀层。自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究

15、实验探究(4)电电化学保化学保护护法法电电化学保化学保护护法是根据法是根据电电化学原理在金属化学原理在金属设备设备上采取一定措上采取一定措施，从而防止或减施，从而防止或减轻轻金属腐金属腐蚀蚀的方法。其中常用的有的方法。其中常用的有牺牺牲牲阳极的阴极保阳极的阴极保护护法。法。牺牺牲阳极保牲阳极保护护法是用比被保法是用比被保护护金属活金属活泼泼的金属或合金作阳的金属或合金作阳极，固定在被保极，固定在被保护护金属上，形成原金属上，形成原电电池，被保池，被保护护金属作阴金属作阴极而得到保极而得到保护护。(注：阳极是注：阳极是发发生氧化反生氧化反应应的的电电极，原极，原电电池中池中负负极也叫阳极。通常情

16、况下原极也叫阳极。通常情况下原电电池的两极称池的两极称为为正、正、负负极，一般不称作阳、阴极极，一般不称作阳、阴极)如在如在轮轮船的下部船的下部镶镶嵌嵌锌块锌块。另。另外外还还可将被保可将被保护护金属与另一附加金属与另一附加电电极作极作为电为电解池的两个极，解池的两个极，使被保使被保护护的金属作的金属作为为阴极，在外加直流阴极，在外加直流电电的作用下使阴极的作用下使阴极得到保得到保护护。自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究下列几种下列几种铁铁板在板在镀层镀层被破坏后，最耐腐被破坏后，最耐腐蚀蚀的是的是()。A镀锌铁镀锌铁板板B镀铜铁镀铜铁板板C镀锡铁镀锡铁板板D镀铅铁镀铅铁板板解析

17、解析A项镀锌铁项镀锌铁板，板，镀层镀层被破坏后，构成被破坏后，构成锌锌铁铁原原电电池，池，锌锌为负为负极被氧化；极被氧化；铁为铁为正极，正极，铁铁得以保得以保护护，故最耐腐，故最耐腐蚀蚀；B、C、D三三项项中中镀层镀层被破坏后，被破坏后，铁铁容易被腐容易被腐蚀蚀；因；因为铜为铜、锡锡、铅铅的的金属性比金属性比铁铁弱，形成原弱，形成原电电池池时时，铁为负铁为负极失去极失去电电子被氧化，子被氧化，故不耐腐故不耐腐蚀蚀。答案答案A点评点评在金属的防护中，若连接比主体金属活泼性强的金属，在金属的防护中，若连接比主体金属活泼性强的金属，则主体金属得到保护。则主体金属得到保护。【例例2】自主探究自主探究精

18、要解读精要解读实验探究实验探究金属的本性是影响金属腐金属的本性是影响金属腐蚀蚀的主要因素，金属越活的主要因素，金属越活泼泼，就越容易失去，就越容易失去电电子而被腐子而被腐蚀蚀。介介质对质对金属腐金属腐蚀蚀的影响很大，通常通的影响很大，通常通过过改改变变介介质质或或改改变变腐腐蚀蚀性介性介质质的的浓浓度改度改变变金属腐金属腐蚀蚀的速率。的速率。自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究为为了保了保护护地下地下钢钢管不受腐管不受腐蚀蚀，可采用的方法是，可采用的方法是()。A将它与直流将它与直流电电源源负负极相极相连连B将它与直流将它与直流电电源正极相源正极相连连C将它与将它与铜铜板相板相连连

19、D将它与将它与锌锌板相板相连连解析解析本本题题是是为为保保护护地下地下钢钢管不受腐管不受腐蚀蚀。从。从选项选项内容来看，内容来看，应应采用的是采用的是电电化学保化学保护护方法，只要是使方法，只要是使钢钢管上有富集的管上有富集的电电子就子就可受到保可受到保护护。答案答案AD【体验体验2】自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究影响金属腐影响金属腐蚀蚀的因素的因素(1)金属的本性：金属越活金属的本性：金属越活泼泼，就越容易失去，就越容易失去电电子而被腐子而被腐蚀蚀，如果金属中能如果金属中能导电导电的的杂质杂质不如不如该该金属活金属活泼泼，则则容易形成原容易形成原电电池而使金属池而使金属发发

20、生生电电化学腐化学腐蚀蚀。(2)介介质质：与金属所接触的：与金属所接触的电电解解质质强强弱有关，活弱有关，活泼泼金属在金属在电电解解质质溶液中的腐溶液中的腐蚀蚀快于在非快于在非电电解解质质溶液中的腐溶液中的腐蚀蚀。如何防止如何防止铁铁的的锈蚀锈蚀是工是工业业上研究的重点内容。上研究的重点内容。为为研究研究铁锈铁锈蚀蚀的影响因素，某同学做了如下探究的影响因素，某同学做了如下探究实验实验：实验探究八实验探究八金属腐蚀的快慢及防护金属腐蚀的快慢及防护自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究序号序号内容内容实验现实验现象象1常温下将常温下将铁丝铁丝放在干燥空气中放在干燥空气中一个月一个月干燥的

21、干燥的铁丝铁丝表面依然表面依然光亮光亮2常温下将常温下将铁丝铁丝放在潮湿空气中放在潮湿空气中一小一小时时铁丝铁丝表面依然光亮表面依然光亮3常温下将常温下将铁丝铁丝放在潮湿的空气放在潮湿的空气中一个月中一个月铁丝铁丝表面已表面已变变得灰暗得灰暗4将潮湿的将潮湿的铁丝铁丝放在常温的氧气放在常温的氧气流中一小流中一小时时铁丝铁丝表面略表面略显显灰暗灰暗5将潮湿的将潮湿的铁丝铁丝放在高于常温的放在高于常温的氧气流中一小氧气流中一小时时铁丝铁丝表面已表面已变变得灰暗得灰暗6将浸将浸过氯过氯化化钠钠溶液的溶液的铁丝铁丝放在放在高于常温的氧气流中一小高于常温的氧气流中一小时时铁丝铁丝表面灰暗程度比表面灰暗程

22、度比实验实验5严严重重自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究回答以下回答以下问题问题：(1)上述上述实验实验中中发发生了生了电电化学腐化学腐蚀蚀的是的是(填填实验实验序号序号)_；在在电电化学腐化学腐蚀蚀中，中，负负极反极反应应是是_；正极反；正极反应应是是_；(2)由由该实验该实验可知，可以影响可知，可以影响铁锈蚀铁锈蚀速率的因素是速率的因素是_；(3)为为防止防止铁铁的的锈蚀锈蚀，工，工业业上普遍采用的方法是上普遍采用的方法是_(答两种方法答两种方法)。(4)通通过过本次探究你能否本次探究你能否总结总结出判断金属腐出判断金属腐蚀蚀快慢的快慢的规规律？律？_。自主探究自主探究精要解

23、读精要解读实验探究实验探究解析解析解答第解答第(1)题应题应注意注意联联系金属的化学腐系金属的化学腐蚀蚀与与电电化学腐化学腐蚀蚀的的区区别别，电电化学腐化学腐蚀蚀是不是不纯纯的金属与的金属与电电解解质质溶液接触，因溶液接触，因发发生原生原电电池反池反应应，较较活活泼泼的金属失的金属失电电子而被氧化，分析子而被氧化，分析题题中中实验实验可知，可知，实验实验3、4、5、6发发生了生了电电化学腐化学腐蚀蚀，其中，其中负负极反极反应应是是Fe2e=Fe2，正极反，正极反应应是是O22H2O4e=4OH。解答第解答第(2)题时题时，对对比比实验实验1和和3可得出湿度增大，可使可得出湿度增大，可使铁锈蚀铁

24、锈蚀速速率加快；率加快；对对比比实验实验3、4可知增大可知增大O2浓浓度可加快度可加快铁锈蚀铁锈蚀的速率；的速率；对对比比实验实验4、5可知升高温度可加快可知升高温度可加快铁锈蚀铁锈蚀的速率；的速率；对对比比实验实验5、6可知可知电电解解质质的存在会使的存在会使铁锈蚀铁锈蚀的速率加快。的速率加快。第第(3)题题，为为防止防止铁铁的的锈蚀锈蚀，根据，根据铁锈蚀铁锈蚀的的类类型，可采用型，可采用牺牺牲阳牲阳极的阴极保极的阴极保护护法、外加法、外加电电流的阴极保流的阴极保护护法，法，还还可把可把铁铁制成不制成不锈锈钢钢(合金合金)，亦可采用，亦可采用喷喷油漆、涂油脂、油漆、涂油脂、电镀电镀、表面、表

25、面钝钝化等方法化等方法使使铁铁与空气、水等物与空气、水等物质质隔离，以防止金属腐隔离，以防止金属腐蚀蚀。自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究答案答案(1)3、4、5、6Fe2e=Fe2(或或2Fe4e=2Fe2)2H2OO24e=4OH(2)湿度、温度、湿度、温度、O2的的浓浓度、度、电电解解质质的存在的存在(3)电镀电镀、烤、烤蓝蓝等表面覆盖保等表面覆盖保护层护层，牺牺牲阳极的阴极保牲阳极的阴极保护护法法(其他合理答案也可其他合理答案也可)(4)判断金属腐判断金属腐蚀蚀快慢的快慢的规规律律金属腐金属腐蚀蚀的快慢取决于与金属接触的氧化的快慢取决于与金属接触的氧化剂剂的氧化能力的氧化

26、能力的大小，氧化的大小，氧化剂剂氧化性越氧化性越强强，金属腐，金属腐蚀蚀越越严严重。重。自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究通常金属腐通常金属腐蚀蚀的快慢的快慢类类型：型：电电解池的阳极原解池的阳极原电电池的池的负负极自然的腐极自然的腐蚀蚀原原电电池的正极池的正极(保保护护)电电解池的阴极解池的阴极(保保护护)。当同当同为为形成原形成原电电池池时时，与以下两因素有关：，与以下两因素有关：a与构成原与构成原电电池的材料有关，两极材料的活池的材料有关，两极材料的活动动性差性差别别越越大，活大，活泼泼金属被腐金属被腐蚀蚀的就越快；的就越快；b.与金属所接触的与金属所接触的电电解解质质溶液溶液强强弱有关，活弱有关，活泼泼金属在金属在电电解解质质溶液中的腐溶液中的腐蚀蚀快于在非快于在非电电解解质质溶液中的腐溶液中的腐蚀蚀，在，在强强电电解解质质溶液中的腐溶液中的腐蚀蚀快于在弱快于在弱电电解解质质溶液中的腐溶液中的腐蚀蚀。