人教版高二化学选修四 4.4 金属的电化学腐蚀与防护教案

第四节金属的电化学腐蚀与防护

教学目标：

知识与技能：

1、了解金属腐蚀的危害及金属腐蚀的本质原因；

2、了解金属腐蚀的种类，发生腐蚀的反应式的书写；

3、掌握金属防护的方法。

过程与方法：

1、培养学生依据事实得出结论的科学方法；

2、培养学生的观察能力。

情感态度与价值观：

增强学生的环保意识

教学重点、难点：

金属的电化学腐蚀

课时安排：1课时

教学方法：

教学过程：

引入]在日常生活中，我们经常可以看到一些美丽的金属器皿使用一段时间后会失去表面的光泽。如：铁器会生锈、铜器会长出铜绿。实际上金属的生锈，其主要原因与原电池的形成有关，下面我们就来分析一下金属腐蚀的原因。

板书]第四节金属的电化学腐蚀与防护

阅读]请同学们阅读课本P84内容回答下列问题：

什么是金属腐蚀？金属的腐蚀有哪几种？

学生阅读后回答]金属腐蚀是指金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。一般可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。

板书]一、金属的电化学腐蚀

1、金属的腐蚀

（1）概念：金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程

提问]生活中你所了解的金属腐蚀有哪些？

回答]铁生锈、铜长出铜绿、铝锅出现白色的斑点等。

提问]金属腐蚀的原因是什么？

回答]金属由单质变成化合物，使电子被氧化。

板书]（2）金属腐蚀的本质：M—ne—=M n+

讲述]金属腐蚀为失电子，是内因。金属越活泼，越易失电子，越易被腐蚀。金属腐蚀还与外因有关，即与金属接触的介质不同，发生的腐蚀情况也不同。

板书]（3）金属腐蚀的类型：

①化学腐蚀：金属与接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。例如铁丝在氧气中燃烧、铜在氯气中燃烧等。

讲述]上面的腐蚀没有形成原电池，还有一类是在腐蚀过程中形成了原电池。

板书]②电化学腐蚀：不纯金属与电解质溶液接触时比较活泼的金属失电子而被氧化的腐蚀。

引导]请同学们讲述一下钢铁在潮湿的环境中生锈的过程。

学生]在潮湿的空气中，，钢铁表面吸附了一层薄薄的水膜，这层水膜是含有少量H+和OH—还溶解了O2等气体，结果在钢铁表面形成了一层电解质溶液，它与钢铁里的铁和少量的碳恰好形成无数微小的原电池。

投影]钢铁的电化学腐蚀示意图

引导]根据以前所学内容，指出钢铁腐蚀时形成的原电池的正负极，写出电极反应方程式：

指定学生板书]

负极（Fe）：2Fe—4e—=2Fe2+

正极（C）：O2+2H2O+4e—=4OH—

总反应：2Fe+ O2+2H2O=2Fe(OH)2

讲解]Fe(OH)2继续被氧气氧化生成Fe(OH)3，Fe(OH)3失去部分水转化为铁锈(Fe2O3.xH2O）。这种腐蚀是由于电解质溶液中溶有O2造成的。所以把这种腐蚀叫做吸氧腐蚀。这种腐蚀普遍存在，在电化学腐蚀中为主。如果电解质溶液中有CO2气体或H+时，会有H2放出（析出），所以这种电化学腐蚀也叫做析氢腐蚀。总之，无论是哪种腐蚀，其结果都是水膜中OH—浓度相对增加。

板书]析氢腐蚀

负极（Fe）：Fe—2e—=Fe2+

正极（C）：2H++2e—=H2↑

引导]请同学们根据以上学习比较化学腐蚀和电化学腐蚀的区别和联系，并填写下表：

投影]（表中内容学生讨论后再显示）

化学腐蚀电化学腐蚀

条件金属与氧化剂直接接触不纯金属或合金与电解质溶液接触

现象无电流产生有微弱电流产生

本质金属被氧化的过程较活泼金属被氧化的过程

过渡]金属腐蚀的现象在日常普遍存在，其中电化学腐蚀是造成金属腐蚀的主要原因，为了尽量减少金属腐蚀带来的损失，我们必须研究金属的防护。

【板书】二、金属的防护

【讲述】金属发生电化学腐蚀时作负极的金属总是被腐蚀，而作正极的金属则受到保护。根据这一现象，从原电池角度考虑应如何保护金属。

【学生思考回答，教师板书】1、牺牲阳极的阴极保护发

正极：要保护的金属负极：比要保护金属活泼的金属

【引导】以上是利用原电池原理保护金属，下面请同学们思考，如何利用电解池原理来保护金属？

【学生思考回答，教师板书】2、外加电流的阴极保护法

阴极：被保护的金属阳极：惰性电极两者均存在于电解质溶液中接上外接直流电源。

【讨论】请同学们列举一些日常生活中还有哪些保护金属的例子？

【学生回答】①改变金属的内部结构，制成不锈钢；

②在金属表面覆盖保护层，如喷漆、涂油、电镀等。

【思考题】①为什么镀锡铁在镀层破损后，生锈更厉害？

②用铜铆钉或铝铆钉把两张钢板铆在一起，各将发生什么现象？

【总结】以上是人们根据金属腐蚀原理设计的一些防腐方法，但是还未达到预期的目的，因此，更为理想实用的防腐方法还有待于进一步的研究。

【教学反思】

第二节金属的腐蚀与防护

一、金属腐蚀

金属腐蚀：金属（或合金）跟周围接触到的气体（或液体）反应而腐蚀损耗的过程。

1、化学腐蚀：金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。特点：反应简单、金属与氧化剂之间的氧化还原反应。

2、电化学腐蚀

电化学腐蚀：不纯的金属或合金与电解质溶液接触，会发生原电池反应，比较活泼的金属失电子被氧化的腐蚀。

3、化学腐蚀与电化腐蚀的对比

（1）本质：金属原子失电子而被氧化：M – ne == M n+

(2)

（3）相互关系：往往同时发生，电化腐蚀要比化学腐蚀普遍得多。

4、金属腐蚀的快慢判断

在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢可用下列规律判断：电解原理引起的腐蚀>原电池引起的腐蚀>化学腐蚀>有防腐蚀措施的腐蚀

二、金属的电化学保护

1、金属的常见防护方法

(1).在金属表面覆盖保护层

a.涂矿物质油脂、油漆或覆盖搪瓷塑料.

b.镀抗蚀金属－电镀、热镀、喷镀法

c.用化学方法使其表面形成一层致密氧化膜，如烤蓝.

(2).改变金属内部组成结构而增强抗腐蚀能力，如制成不锈钢.

2、电化学防护

（1）、牺牲阳极保护法：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.

（2）、外加电流法：将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极，使被保护的金属作为阴极，在外加直流电的作用下使阴极得到保护。此法主要用于防止土壤、海水及河水中金属设备的腐蚀。

【教学反思】