(高中化学)金属的电化学腐蚀和防护
《金属的电化学腐蚀与防护》说课课件(全国优质课获奖作品)
铁当年产量的25%-30%。
第二环节：师生互动，探究新知
创设问题情境1
面对这样惊人的数据和金属腐蚀危害 事实，大家有没有想过，钢铁可能是怎样 被腐蚀的？
金属腐蚀：是指金属或合金跟接触的气体或液体 发生氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。 金属腐蚀的本质：金属原子 → 金属阳离子 M – ne- → Mn+（氧化反应）
2.教材的特点
（1）从知识角度看，是氧化还原反应知识的延伸
理论上，每一个可自发进行的氧化还原反应都可以设 计成一个原电池。
化学 氧化反应 角度 还原反应 （反应类型）
阳极 阴极
外电路的负极 物理 外电路的正极 角度 （电子流向）
“牺牲负极的正极保护法”
“牺牲阳极的阴极保护法”
2.教材的特点
（2）从教材的呈现方式看，采用螺旋式组织结构编写
学习化学知识，就是要通过对其理论的探究，来指导 我们的生产、生活和社会实践，最终达到学以致用的目的。 对金属腐蚀的现象和危害及金属防腐措施，学生有着 较为丰富的生活经验，但存在的主要问题是对知识的学习 只注重表面现象，缺乏一定的综合思维能力。通过本节学 习，有助于学生将感性认识转化为理性认识，从而体会化 学学习的价值，更有利于培养学生发现问题、分析问题、 联系实际解决问题的能力。
第二环节：师生互动，探究新知
创设问题情境2
钢铁及其制品通常为含碳的铁合金， 钢铁在干燥的空气中不易生锈，而在潮湿 的环境里或湿度较大的环境里长期放置， 常易生锈变红，原因是什么？
第二环节：师生互动，探究新知
实验探究
向铁粉中加入少量的炭 粉，混合均匀后，撒入内壁
分别用氯化钠和稀醋酸润湿
过的两个锥形瓶中，按图示 装置好仪器，观察、比较导 管中水柱（在水中滴加几滴 红墨水）的变化和试管中的现象。
高中化学选择性必修一第4章第3节 金属的腐蚀与防护 基础知识讲义
第三节金属的腐蚀与防护一、金属的腐蚀（一）定义：金属或合金与周围的气体或液体发生氧化还原反应而引起损耗的现象（二）特征：金属被腐蚀后，在外形，色泽以及机械性能方面会发生变化（三）本质：金属失电子变成阳离子发生氧化反应。
M-ne-=M n+（四）类型：化学腐蚀和电化学腐蚀1、化学腐蚀（1）定义：金属与其表面接触的一些物质（如O2、Cl2、SO2等）直接反应而引起的腐蚀（2）本质：金属失电子被氧化。
（3）举例：铁与氯气直接反应而腐蚀；输油、输气的钢管被原油、天然气中的含硫化合物腐蚀（4）特点：无电流产生，化学腐蚀的速度随温度升高而加快。
例如：钢材在高温下容易被氧化，表面生成由FeO、Fe2O3、Fe3O4组成的一层氧化物。
2、电化学腐蚀（1）定义：不纯的金属与电解质溶液接触时会发生原电池反应，比较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。
（2）本质：较活泼的金属失去电子被氧化（3）举例：钢铁制品在潮湿空气中的锈蚀就是电化学腐蚀（4）特点：有微弱的电流产生注：化学腐蚀与电化学腐蚀的联系：化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍，危害更大，腐蚀速率更快3、钢铁的电化学腐蚀（1）原电池的组成：负极：铁正极：碳电解质：潮湿空气（2）种类：根据钢铁表面水膜的酸性强弱分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀①析氢腐蚀：在酸性环境中，由于在腐蚀过程中不断有H2放出，所以叫做析氢腐蚀。
水膜酸性较强：负极：Fe—2e-=Fe2+正极：2H++2e-=H2↑总反应：Fe+2H+=Fe2++H2↑②吸氧腐蚀：钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性，但溶有一定量的氧气，此时就会发生吸氧腐蚀水膜中溶有O2，呈弱酸性、中性或碱性：负极：Fe—2e-=Fe2+ 正极：O2+4e-+2H2O=4OH-总反应：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)32Fe(OH)3 =Fe2O3·xH2O（铁锈）+(3-x)H2O注：I、只有位于金属活动性顺序中氢前的金属才可能发生析氢腐蚀，氢后的金属不能发生II、氢前和氢后的金属都可发生吸氧腐蚀III、吸氧腐蚀是金属腐蚀的主要形式，主要原因有两个，第一：水膜一般不显强酸性；第二：多数金属都可发生二、金属的防护（一）改变金属材料的组成1、方法：在金属中添加其他金属或非金属可以制成性能优异的合金。
高中化学课件【金属的腐蚀与防护】
D．石墨
（2）图乙所示的方案也可以降低铁闸门的腐蚀速率，其中铁
闸门应该连接在直流电源的____负____极。
甲
乙
练习
16
8、下列对如图所示的实验装置的判断中错误的是( ) A．若X为碳棒，开关K置于A处可减缓铁的腐蚀 B．若X为锌棒，开关K置于A或B处均可减缓铁的腐蚀 C．若X为锌棒，开关K置于B处时，为牺牲阳极保护法 D．若X为碳棒，开关K置于B处时，铁电极上发生的反应为 2H＋＋2e－===H2↑
(3)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。
7
2.金属的防护
(1)在金属表面覆盖保护层 ①涂油漆等。 ②镀抗腐蚀金属，如电镀等。 ③镀膜，如烤蓝等。 (2)改变金属内部组成、结构等，如制成不锈钢。
8
(3)电化学防护
①牺牲阳极保护法 利用原电池原理，在被保护的金属上连接更活泼的金属，使被
正极反应 O__2＋___2_H__2O__＋__4_e_－__=_=_=__4_O_H_ － 2_H__＋__＋__2_e_－__=_=_=_H__2_
负极反应
Fe－__2__e_－_=_=_=__F_e_2_＋_____
生成铁锈 的反应
4Fe(_O__H_)_F2_e＋_2_＋O_＋_2_＋2_O_2H_H－__2=_O=_==_F=_e_(=O_4H_F_)2e_、(_O__H_、)3
①实质：都是金属原子失去电子被_氧__化_而损耗；
②化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生，但 电__化__学__腐__蚀__更普遍，危害更大
(3)钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀
（1）排在H之前的金属才 能析氢腐蚀；
5
（2）吸氧腐蚀更普遍
类别
吸氧腐蚀
人教版高中化学选修四 金属的电化学腐蚀与防护 PPT课件
4、下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺
(5)>(2)>(1)>(3)>(4) 序是______________________________
金属腐蚀的快慢程度： 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
5、下列装置中四块相同的Zn片，放置一段时间后腐蚀
( 4 ) ( 2 ) ( 1 ) ( 3 ) 速率由慢到快的顺序是________________________
2.下列制氢气的反应速率最快的是 A.纯锌和1mol/L 硫酸 B.纯锌和18 mol/L 硫酸 C.粗锌和1mol/L 硫酸 D.粗锌和18mol/L 硫酸
C
3.下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是 D A.甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解， 甲上有H2气放出； B.在氧化–还原反应中，甲比乙失去的电子多 C.将甲乙作电极组成原电池时甲是负极 D.同价态的阳离子，甲比乙的氧化性弱
第4节 金属的电化学 腐蚀与防护
阅读：你有何感想？
金属腐蚀 我国作为世界上钢铁产量最多的国家（2005年全国生 产钢材37117.02万吨） ，每年被腐蚀的铁占到我国钢 铁年产量的十分之一，因为金属腐蚀而造成的损失占 到国内生产总值的2%~4%；约合人民币：3000亿元 （ 2005年我国国内生产总值将达15万亿元） 。 根据各国调查结果，一般说来，金属腐蚀所造成的经 济损失大致为该国国民生产总值的4%左右。 另据国外统计，金属腐蚀的年损失远远超过水灾、火 灾、风灾和地震（平均值）损失的总和，在这里还不 包括由于腐蚀导致的停工、减产和爆炸等造成的间接 损失。
7、盐酸与锌片反应时，若加入可溶性醋酸铜晶体
[(CH3COO)2Cu]，将产生两种影响生成速率的因
高中化学-第四节 析氢吸氧腐蚀
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,为什么不能用油漆
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 健身器材刷上油一漆层以既防耐锈腐蚀又耐磨的Cr
金）
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↑
2、吸氧腐蚀（中性或弱酸性水溶液）
负极：2Fe - 4e =2Fe2+ 正极：O2 + 2H2O + 4e = 4OH－
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。
总反应：2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(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
吸氧腐蚀
水膜呈中性或酸性很弱
Fe-2e--=Fe2+
人教版高中化学选修4第15讲：金属的电化学腐蚀与防护
金属的电化学腐蚀与防护❖教学目标1.认识金属腐蚀的危害，能解释金属发生电化学腐蚀的原因。
2.能正确书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式和总反应式。
3.掌握金属腐蚀的防护方法。
❖知识梳理一、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物质发生氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。
2．本质金属原子失去电子变为阳离子，金属发生氧化反应。
3．分类(1)化学腐蚀：金属与接触到的干燥气体(如O2、Cl2、SO2等)或非电解质溶液(如石油)等直接发生化学反应而引起的腐蚀。
(2)电化学腐蚀：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。
4．钢铁的电化学腐蚀(1)钢铁的电化学腐蚀的分类(2)钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较：析氢腐蚀吸氧腐蚀图形描述钢铁的析氢腐蚀示意图钢铁的吸氧腐蚀示意图条件水膜酸性较强水膜呈中性_或酸性很弱__电极反应负极Fe－2e－===Fe2＋2Fe－4e－===2Fe2＋正极C 2H＋＋2e－===H2↑O2＋4e－＋2H2O===4OH－总反应2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)25.影响金属腐蚀的因素。
影响金属腐蚀的因素包括金属的本性和介质两个方面，就金属本性而言，金属越活泼，越容易被腐蚀。
介质对金属的腐蚀的影响也很大，如果金属在潮湿的空气中，接触腐蚀性气体或电解质溶液，就容易被腐蚀。
6.化学腐蚀与电化学腐蚀的相同点和不同点相同点都是造成金属被氧化腐蚀。
不同点是化学腐蚀是金属和氧化剂直接发生氧化还原反应，无电流产生；电化学腐蚀是发生原电池反应，有电流产生。
7.从字面上区别析氢腐蚀和吸氧腐蚀析氢腐蚀中的“析”是“析出”的意思，即发生该腐蚀时，有H2析出；吸氧腐蚀中的“吸”是“吸进”的意思，即发生该腐蚀时，空气中的氧气参加反应而被消耗。
8．铁在自然界中发生的腐蚀主要：主要是电化学腐蚀中的吸氧腐蚀。
电化学腐蚀中吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍，吸氧腐蚀是金属腐蚀的主要形式，在金属活动性顺序中位于氢前面和氢之后的金属都能发生吸氧腐蚀，但只有在金属活动性顺序表中位于氢前面的金属才可能发生析氢腐蚀。
高中化学 第四章 第四节 金属的电化学腐蚀与防护教案 新人教版必修4-新人教版高中必修4化学教案
金属的电化学腐蚀与防护1.了解金属腐蚀及其危害。
2．能理解金属电化学腐蚀的原因，能正确书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式和总反应式。
3．了解金属防护方法，特别是金属的电化学防护。
1．金属的电化学腐蚀(1)金属腐蚀：金属与周围的气体或液体物质发生氧化还原反应而引起损耗的现象。
(2)化学腐蚀：金属与接触到的干燥气体(如O2、Cl2、SO2等)或非电解质液体(如石油)等直接发生化学反应而引起的腐蚀。
(3)金属的电化学腐蚀①定义：不纯的金属与电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化。
如钢铁在潮湿的空气中生锈。
②类型a．析氢腐蚀(酸性较强的溶液)负极：Fe－2e－===Fe2＋，正极：2H＋＋2e－===H2↑，总方程式：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。
b．吸氧腐蚀(碱性、中性或弱酸性溶液)负极：Fe－2e－===Fe2＋，正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，总方程式：2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2。
Fe(OH)2继续与空气中的氧气作用：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。
铁锈的主要成分是 Fe2O3·x H2O，不能(填“能”或“不能”)阻止钢铁继续被腐蚀。
2．金属的电化学防护(1)牺牲阳极阴极保护法在被保护的钢铁设备上装上比铁活泼的镁合金或锌块，它们作为原电池的负极(或阳极)钢铁设备作为正极(或阴极)被保护下来。
(2)外加电流的阴极保护法将被保护的钢铁设备作为阴极，用惰性电极作辅助阳极，在外加直流电源的作用下使阴极得到保护。
[新知探究]钢铁吸氧腐蚀和析氢腐蚀的比较分类析氢腐蚀吸氧腐蚀形成条件水膜酸性较强水膜酸性极弱或呈中性电极反应负极Fe－2e－===Fe2＋2Fe－4e－===2Fe2＋正极2H＋＋2e－===H2↑2H2O＋O2＋4e－===4OH－总反应Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3腐蚀速度一般较快一般较慢相互关系析氢腐蚀和吸氧腐蚀同时发生，金属的腐蚀以吸氧腐蚀为主，吸氧腐蚀比析氢腐蚀普遍[名师点拨]金属腐蚀快慢的判断方法(1)在同一电解质溶液中：电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。
高中化学金属的电化学腐蚀和防护
金属的电化学防护原理：通过改 变金属表面的电化学环境，抑制 或减缓金属的电化学腐蚀过程。
常用的电化学防护方法：阳极 保护和阴极保护。
阳极保护：通过外加电流使金属 成为阳极，从而在金属表面形成 致密的氧化膜，提高耐腐蚀性。
阴极保护：通过外加电流使金属成 为阴极，从而在金属表面形成氢气 或氯离子，减少腐蚀的可能性。
在船舶和海洋工程中，金属的电化学 腐蚀和防护措施的应用，如船体的防 腐处理和海底管道的防腐蚀措施。
金属回收利用：通过电化学腐蚀和防护技术，可以将废旧金属回收并重新利用，减少对 自然资源的浪费。
污水处理：利用电化学腐蚀和防护技术，可以有效地处理污水中的有害物质，保护水资 源免受污染。
土壤修复：通过电化学腐蚀和防护技术，可以修复受到重金属污染的土壤，提高土壤质 量。
阴极保护：通过外加电流使金属成为阴极，从而防止腐蚀 阳极保护：通过外加电流使金属成为阳极，在表面形成保护膜 涂层保护：在金属表面涂覆防腐蚀涂层，如油漆、塑料等 电镀保护：在金属表面电镀一层耐腐蚀的金属，如锌、铬等
防护效果的持久性：分析防护 措施在长时间内对金属的保护 作用
防护措施的有效性：通过实验 数据评估防护措施对金属腐蚀 的抑制效果
外加电流的阴极保护法：通过向被保护金属提供外部电流，使其成为电解池的阴极，从而防止 金属腐蚀。
涂层保护：在被保护金属表面涂覆一层耐腐蚀材料，如油漆、塑料等，以隔离金属与腐蚀介质。
电化学保护：利用电解池原理，将被保护金属作为阴极进行电解处理，使其表面形成一层致密 的氧化膜，提高耐腐蚀性。
金属的电化学腐蚀：金属与电 解质溶液发生氧化还原反应， 导致金属损失的现象。
金属的性质：不同金属的电化学腐蚀速率不同，与金属的活泼性有关 介质种类：不同介质对金属的腐蚀速率有显著影响，例如酸、碱、盐等 介质浓度：介质浓度越高，金属的腐蚀速率越快 环境条件：温度、湿度、压力等环境条件也会影响金属的腐蚀速率
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联 系
通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。
交流与讨论
请解释下列有关铁腐蚀现象的原因。
1.灶台上炒菜的铁锅放置后什么位置容易生锈，为什么？ 炒菜的铁锅有残存的氯化钠，放置后水滴容易聚集到
锅底，与水接触的界面构成吸氧腐蚀，形成铁锈。
2.用于连接铜板的铁螺丝容易生锈。 是由于铁与铜吸收空气中的水蒸汽形成水膜构成了原
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
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
钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较
析氢腐蚀
条
水膜呈酸性。
件
吸氧腐蚀 水膜呈中性或酸性很弱。
规律
在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢： ＃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＞牺牲阳极的 阴极保护法＞有一般防腐条件保护＞无 防腐条件
知识网络构建
装置特点
原电池
形成条件
电极反应
反应原理
电子流向
一次电池
离子移动方向
下图各容器中盛有海水，铁在其中腐蚀时由快到慢
的顺序是（A ）
防A腐、措（施4由）好＞到（坏2的）顺＞序（如1）下＞：（3） 外接B、电（源2的）阴＞极（保1护）法＞＞（牺3牲）阳＞极（的4）阴极保护法＞有 一般C防、腐（条4）件＞的（腐蚀2）＞＞无（防3腐）条＞件（的1腐）蚀 D、（3）＞（2）＞（4）＞（1）
金属腐蚀还可能造成环境污染。
阅读课本 P84思考问题： 什么是金属腐蚀？可分为哪两类？
金属腐蚀 1. 金属腐蚀: 是指金属或合金跟接触的气体或液
体发生氧化还原反应而引起损耗的现象。
2.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 3.金属腐蚀的类型 电化学腐蚀
电池， 较活泼的铁作原电池的负极，因此铁易被腐蚀而 生锈。
金属的防护
①改变金属的内部结构 ——合金（不锈钢）
②在金属表面覆盖保护层 ——电镀、涂油脂
③电化学防护 利用“原电池”和“电解池”保护金属
船底四周镶嵌锌块保护船体
e－
正极
e－
阳极
——钢 —— —— —— —负—极
阴
—闸— —— —— — ——
极
—门— —— 海—水— ——锌板
—— —— —— — ——
利用“原电池原理”保护正 极金属
“牺牲阳极的阴极保护法”
e－—闸— —— —— — ——
—门—
——
海—水—
——惰性 电极
—— —— —— — ——
利用“电解池原理”保护阴 极金属
“外加电流的阴极保护法”
电
化学电源
二次电池
化
燃料电池 装置特点
学 基
电解池
形成条件
础
反应原理
电解
氯碱工业
应用
电镀 电冶金等
吸氧腐蚀
电化学腐蚀
析氢腐蚀
金属的电化学腐蚀与防护 电化学防护
牺牲阳极的阴极保护法 外加电流的阴极保护法
金属的电化学腐蚀 和防护
金属腐蚀危害严重
资 料
金属制品腐蚀的调查
在
线
全世界每年因为金属腐蚀造成的直接经济损失
约达7000亿美元，是地震、水灾、台风等自
然灾害造成损失总和的6倍。
据有关专家介绍，全球每一分钟就有1吨钢腐 蚀成铁锈，目前我国由于金属材料的腐蚀损失 每年大约5000亿元人民币，约占我国国民生 产总值的6%左右。
负极Fe(- ) Fe-2e=Fe2+
电 极 反
正极C(+) 总反应:
2H++ 2e－ = H2↑
应
Fe + 2 H+ ==
Fe2+ H2↑
2Fe-4e=2Fe2+
O2+2H2O+4e=4OH2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
Fe2O3 ·nH2O （铁锈）