高三化学 第四节金属的电化学腐蚀与防护
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金属的腐蚀以电化腐蚀为主， 电化腐蚀又以吸氧腐蚀为主(pH≥5.6时) 若pH<5.6时则为析氢腐蚀。
课堂检测
1、如图, 水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：
（1）若液面上升，则溶液呈 中性或弱酸 性，发生
吸氧 腐蚀,电极反应式为：负极： Fe–2e-=Fe2+ , 正极： O2+2H2O+4e-=4OH－ （2）若液面下降，则溶液呈 酸 性，发生 析氢 腐蚀，电极反应式为： 负极： Fe–2e-=Fe2+ 正极：2H++2e-=H2↑ 。
二、金属的防护
1、影响金属腐蚀的因素
①本性——本身的性质和杂质的活动性； ②外界条件——温度及介质
2、金属防护的常用方法
——排除造成腐蚀的因素
➢改变金属的内部结构：如将钢铁制成不锈钢。 ➢在金属表面覆盖保护层：如涂油漆，镀Zn、Sn等。 ➢在要保护的金属上连接一种比该种金属更易失去
电子的金属（形成原电池保护）。
➢金属腐蚀的类型 电化学腐蚀 —原电池反应
二、金属防护的几种重要方法: ①在金属表面覆盖保护层。 ②改变金属内部的组成结构，制成合金。 ③电化学保护法，即将金属作为原电池的 正极或电解池的阴极而受到保护。
3、金属腐蚀的类型： （1）化学腐蚀 (次要)
金属跟接触到的干燥气体（如O2、Cl2、SO2等） 或非电解质液体（如石油）直接发生化学反应而引 起的腐蚀叫做化学腐蚀。
（2）电化学腐蚀 (主要)
不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池 反应，比较活泼的金属失电子而被氧化的腐蚀叫做 电化学腐蚀。
典例：钢铁生锈
钢铁中又有铁和少量碳恰好构成原电池
（二）、金属的电化学腐蚀（以铁为例）
1、析氢腐蚀（酸性水溶液）
负极：Fe － 2e－ = Fe2+ 正极：2H+ + 2e－ = H2↑ 总反应： Fe + 2H+ = Fe2+ + H2↑
情景创设二
烧过菜的铁锅未及时洗净(残液 NaCl)，第二天便出现红褐色锈斑。 请讨论分析此条件下铁腐蚀的原理
2、吸氧腐蚀（中性或酸性很弱水溶液）
负极：2Fe - 4e =2Fe2+ 正极：O2 + 2H2O + 4e = 4OH－
总反应：2Fe+2H2O+O2= 2Fe(OH)2
后续反应：4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
Fe2O3
钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较
条件
电 极
负极Fe(-)
反 应
正极C(+)
总反应
联系
析氢腐蚀
水膜呈酸性
Fe-2e--=Fe2+
吸氧腐蚀
水膜呈中性或酸性很弱
2Fe-4e-=2Fe2+
2H+ + 2e- =H2↑
O2+2H2O+4e-=4OH-
Fe +2H+ = Fe2+ + H2↑ 2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2
4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 Fe2O3 ·nH2O （铁锈）
现象 不产生电流
有微弱的电流产生
反应 金属被氧化
较活泼的金属被氧化
相互 关系
化学腐蚀和电化学腐蚀同时发生， 但电化学腐蚀更普遍
情景创设一
Baidu Nhomakorabea
在酸雨降临的地方，金属腐 蚀会特别严重，请以钢铁腐 蚀为例，探究该条件下金属 腐蚀的原理
水膜中溶解了来自大气中的 CO2、SO2、H2S等气体，使水膜含 有一定的H+,在表面形成一层酸性 的电解质溶液薄层
科学探究
以铁钉生锈实验为例，探究钢铁 发生腐蚀的条件
实验
植
方案
物
油
现象 记录
结论
铁钉渐 渐生锈
铁钉没 有生锈
铁钉没 有生锈
钢铁在O2、H2O共同作用下（即潮湿的空气） 表面形成一薄层水膜，故而更易被腐蚀。
化学腐蚀和电化学腐蚀的比较
化学腐蚀
电化学腐蚀
条件
金属跟接触的物 质反应
不纯金属或合金跟电 解质溶液接触
牺牲阳极的阴极保护法示意图
金属的电化学防护
3、外加电流的阴极保护法
原理 ：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、海水及水中金属设备的腐蚀。
辅助阳极 （不溶性）
规律小结：
在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规 律如下： 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
防腐措施由好到坏的顺序如下： 外接电源的阴极保护法（电解池）＞牺牲阳极 的阴极保护法（原电池）＞有一般防腐条件保 护＞无防腐条件
下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的 顺序是 (5) (2) (1) (3) (4)
总结
一、金属的电化学腐蚀
➢金属腐蚀的本质：金属原子 失e- 金属阳离子 M–ne- → Mn+ （氧化反应） 化学腐蚀 — 直接反应
一、金属的腐蚀
1、什么是金属腐蚀？
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。
2、金属腐蚀的本质是什么?
是金属本身失去电子变成阳离子的过程 （发生氧化反应）。
M - ne- = Mn+
请比较下列现象的差异？
铁与酸反应，铁被腐蚀。 腐蚀速率较慢。
铁作负极被腐蚀， 腐蚀速率较快。
金属的防护方法
思考：根据金属腐蚀的原理，你能想出什么防止金 属腐蚀的方法？
1、覆盖保护层
衣架和电线的外面包 某些工具的“机械转动部位”选
上一层塑料层
用油脂来防锈，为什么不能用油
生活中常见的一些防护措施
自行车的钢圈和车铃是在钢上镀 健身器材上刷一油层漆既以耐防腐锈蚀又耐磨的Cr
金属的电化学防护
2、牺牲阳极的阴极保护法
原理： 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。航海船
只的船底四周镶嵌锌块，就是利用牺牲 阳极保护法来保护船体的。
用牺牲锌块的方法来保护船身，锌块必须定期更换
锌块
航海的船只 的船底四周 镶嵌锌块 （白色）， 就是利用牺 牲阳极的阴 极保护法
金属的腐蚀与防护
课堂检测
1、如图, 水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：
（1）若液面上升，则溶液呈 中性或弱酸 性，发生
吸氧 腐蚀,电极反应式为：负极： Fe–2e-=Fe2+ , 正极： O2+2H2O+4e-=4OH－ （2）若液面下降，则溶液呈 酸 性，发生 析氢 腐蚀，电极反应式为： 负极： Fe–2e-=Fe2+ 正极：2H++2e-=H2↑ 。
二、金属的防护
1、影响金属腐蚀的因素
①本性——本身的性质和杂质的活动性； ②外界条件——温度及介质
2、金属防护的常用方法
——排除造成腐蚀的因素
➢改变金属的内部结构：如将钢铁制成不锈钢。 ➢在金属表面覆盖保护层：如涂油漆，镀Zn、Sn等。 ➢在要保护的金属上连接一种比该种金属更易失去
电子的金属（形成原电池保护）。
➢金属腐蚀的类型 电化学腐蚀 —原电池反应
二、金属防护的几种重要方法: ①在金属表面覆盖保护层。 ②改变金属内部的组成结构，制成合金。 ③电化学保护法，即将金属作为原电池的 正极或电解池的阴极而受到保护。
3、金属腐蚀的类型： （1）化学腐蚀 (次要)
金属跟接触到的干燥气体（如O2、Cl2、SO2等） 或非电解质液体（如石油）直接发生化学反应而引 起的腐蚀叫做化学腐蚀。
（2）电化学腐蚀 (主要)
不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池 反应，比较活泼的金属失电子而被氧化的腐蚀叫做 电化学腐蚀。
典例：钢铁生锈
钢铁中又有铁和少量碳恰好构成原电池
（二）、金属的电化学腐蚀（以铁为例）
1、析氢腐蚀（酸性水溶液）
负极：Fe － 2e－ = Fe2+ 正极：2H+ + 2e－ = H2↑ 总反应： Fe + 2H+ = Fe2+ + H2↑
情景创设二
烧过菜的铁锅未及时洗净(残液 NaCl)，第二天便出现红褐色锈斑。 请讨论分析此条件下铁腐蚀的原理
2、吸氧腐蚀（中性或酸性很弱水溶液）
负极：2Fe - 4e =2Fe2+ 正极：O2 + 2H2O + 4e = 4OH－
总反应：2Fe+2H2O+O2= 2Fe(OH)2
后续反应：4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
Fe2O3
钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较
条件
电 极
负极Fe(-)
反 应
正极C(+)
总反应
联系
析氢腐蚀
水膜呈酸性
Fe-2e--=Fe2+
吸氧腐蚀
水膜呈中性或酸性很弱
2Fe-4e-=2Fe2+
2H+ + 2e- =H2↑
O2+2H2O+4e-=4OH-
Fe +2H+ = Fe2+ + H2↑ 2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2
4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 Fe2O3 ·nH2O （铁锈）
现象 不产生电流
有微弱的电流产生
反应 金属被氧化
较活泼的金属被氧化
相互 关系
化学腐蚀和电化学腐蚀同时发生， 但电化学腐蚀更普遍
情景创设一
Baidu Nhomakorabea
在酸雨降临的地方，金属腐 蚀会特别严重，请以钢铁腐 蚀为例，探究该条件下金属 腐蚀的原理
水膜中溶解了来自大气中的 CO2、SO2、H2S等气体，使水膜含 有一定的H+,在表面形成一层酸性 的电解质溶液薄层
科学探究
以铁钉生锈实验为例，探究钢铁 发生腐蚀的条件
实验
植
方案
物
油
现象 记录
结论
铁钉渐 渐生锈
铁钉没 有生锈
铁钉没 有生锈
钢铁在O2、H2O共同作用下（即潮湿的空气） 表面形成一薄层水膜，故而更易被腐蚀。
化学腐蚀和电化学腐蚀的比较
化学腐蚀
电化学腐蚀
条件
金属跟接触的物 质反应
不纯金属或合金跟电 解质溶液接触
牺牲阳极的阴极保护法示意图
金属的电化学防护
3、外加电流的阴极保护法
原理 ：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、海水及水中金属设备的腐蚀。
辅助阳极 （不溶性）
规律小结：
在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规 律如下： 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
防腐措施由好到坏的顺序如下： 外接电源的阴极保护法（电解池）＞牺牲阳极 的阴极保护法（原电池）＞有一般防腐条件保 护＞无防腐条件
下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的 顺序是 (5) (2) (1) (3) (4)
总结
一、金属的电化学腐蚀
➢金属腐蚀的本质：金属原子 失e- 金属阳离子 M–ne- → Mn+ （氧化反应） 化学腐蚀 — 直接反应
一、金属的腐蚀
1、什么是金属腐蚀？
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。
2、金属腐蚀的本质是什么?
是金属本身失去电子变成阳离子的过程 （发生氧化反应）。
M - ne- = Mn+
请比较下列现象的差异？
铁与酸反应，铁被腐蚀。 腐蚀速率较慢。
铁作负极被腐蚀， 腐蚀速率较快。
金属的防护方法
思考：根据金属腐蚀的原理，你能想出什么防止金 属腐蚀的方法？
1、覆盖保护层
衣架和电线的外面包 某些工具的“机械转动部位”选
上一层塑料层
用油脂来防锈，为什么不能用油
生活中常见的一些防护措施
自行车的钢圈和车铃是在钢上镀 健身器材上刷一油层漆既以耐防腐锈蚀又耐磨的Cr
金属的电化学防护
2、牺牲阳极的阴极保护法
原理： 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。航海船
只的船底四周镶嵌锌块，就是利用牺牲 阳极保护法来保护船体的。
用牺牲锌块的方法来保护船身，锌块必须定期更换
锌块
航海的船只 的船底四周 镶嵌锌块 （白色）， 就是利用牺 牲阳极的阴 极保护法
金属的腐蚀与防护