金属的电化学腐蚀与防护
金属的电化学腐蚀及防护
金属的电化学腐蚀及防护创设情境：据报道，我国钢铁的年产量达到了4．2亿吨，占全世界年产量的1/3，已经连续十年居世界首位。
全世界每年因金属腐蚀造成的直接经济损失约达7000亿美元，是地震、水灾、等自然灾害造成损失的总和的6倍，钢铁因腐蚀而报废的数量约占钢铁当年产量的25%—30% 学习任务：一、金属的电化学腐蚀1、金属的腐蚀是金属与周围的气体或者液体物质发生而引起损耗的现象。
一般可分为腐蚀和腐蚀。
化学腐蚀：金属与接触到的干燥气体或非电解质液体等直接发生__________而引起的腐蚀。
电化学腐蚀：不纯的金属跟电解质溶液接触时发生反应，的金属失去电子而被。
如在潮湿的空气中生锈。
两种腐蚀往往发生，但腐蚀更普遍，速度更快，危害更严重。
2、化学腐蚀与电化学腐蚀的共同点和不同点：共同点________________________________________________________________________不同点________________________________________________________________________ 3、电化学腐蚀(以钢铁为例)（1）析氢腐蚀(__________较强的溶液)负极: 正极:总方程式：（2）吸氧腐蚀(______性或_____________溶液)负极: 正极:总方程式：Fe(OH)2继续与空气中的氧气作用：二、金属的防护1、金属的防护覆盖保护膜（涂油漆，电镀，钝化等）；改变金属的内部结构（钢→不锈钢，在钢中加入镍和铬）2、电化学保护牺牲__________________保护法（较活泼金属作极，钢铁作极被保护）外加_________________保护法（外加电流，使钢铁被迫成为极受保护）三、金属腐蚀快慢的判断（一)对于不同的金属而言：与金属的活泼性有关，一般活泼性越强的金属，越___被腐蚀。
(二)对于同种金属而言：(1)与引起腐蚀的原因有关：一般说来，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(2) 与介质条件有关：一般说来同种金属的腐蚀在强电解质中_____弱电解质中 ____非电解质中(3)与构成微电池两极的材料有关：两极材料的活动性差别越大，较活泼金属被腐蚀的速度越。
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对实验数据进行处理和分析，提取金属内部或表面的缺陷信息，评 估金属的腐蚀程度和剩余寿命。
06 金属防护工程实践案例 分享
石油化工行业金属设备防护案例
案例一
某石化公司炼油厂塔器设备腐蚀防护。采用高分子复合涂层技术进 行防护，有效延长了设备使用寿命。
案例二
某油田输油管道腐蚀防护。采用阴极保护技术，结合涂层保护，降 低了管道的腐蚀速率。
阴极保护法
01
将被保护金属与外加直流电源的负极相连，使其成为阴极而防
止金属腐蚀的方法。
阳极保护法
02
将被保护金属与外加直流电源的正极相连，使其处于阳极电位
下成为钝态或致钝而防止金属腐蚀的方法。
牺牲阳极保护法
03
在被保护金属上连接电位更负的金属或合金作为阳极，使其在
腐蚀介质中优先溶解，从而保护被连接金属的方法。
金属的腐蚀与防护完 整版PPT课件
目录
CONTENTS
• 金属腐蚀概述 • 金属腐蚀类型及特点 • 金属防护方法及原理 • 不同环境下金属腐蚀与防护策略 • 金属腐蚀实验方法与检测技术 • 金属防护工程实践案例分享
01 金属腐蚀概述
腐蚀定义与分类
腐蚀定义
金属与周围环境发生化学或电化学 反应，导致金属性能劣化的现象。
案例三
某变电站高压开关柜金 属外壳腐蚀防护。采用 阴极保护技术，结合涂 层保护，降低了金属外 壳的腐蚀速率。
交通运输领域金属部件防护案例
案例一
某地铁列车车体腐蚀防护。采用 不锈钢车体材料，结合电化学保 护技术，提高了车体的耐蚀性。
案例二
某汽车制造厂车身钢板腐蚀防护。 采用镀锌钢板材料，结合涂层保 护技术，延长了车身的使用寿命。
金属的电化学腐蚀与防护
金属的电化腐蚀中，只有在金属活动性顺序中位于氢
之前的金属才可能发生析氢腐蚀，而位于氢之后的金属
只能发生吸氧腐蚀.
[例2] ( )
(2009· 青岛模拟)下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是
A．纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗
B．当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用 C．在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴 极保护法 D．可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐
D．4OH－－4e－ === 2H2O＋O2↑
解析：酸性条件下发生析氢腐蚀． 答案：C
2．下列方法中，不能用于进行金属防腐处理的是 . A．油漆 B．铝热反应 C．电镀
(
)
D．改变金属的内部结构
解析：铝热反应常用于由活泼金属Al制不活泼金属．
答案：B
3．钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀，发生的原电池反应为
能转化为电能的装置，C错误；由于吸氧腐蚀与氧气、水
有关，所以钢柱在空气与水交界处比水下部分更容易腐蚀， D错误． 答案：A
4．为了保护地下钢管不受腐蚀，可采取的措施有(
A．与石墨棒相连
)
B．与直流电源负极连接
C．与直流电源正极连接 D．与钢板相连
解析：金属保护的电化学方法：形成原电池的正极、电解 池的阴极． 答案：B
________．(填序号)
A．铜 C．锌 B．钠 D．石墨
(3)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________极．
解析： (1)发生吸氧腐蚀时，负极上Fe失去电子，正
极上O2得到电子． (2)铁闸门上连接一块比铁活泼的金属如Zn，就可由 Zn失去电子，Zn被溶解，而Fe被保护，属于牺牲阳 极的阴极保护法．
金属材料的电化学腐蚀行为与防护
金属材料的电化学腐蚀行为与防护引言：金属材料是广泛应用于工业和日常生活中的重要材料之一。
然而，金属材料在使用过程中往往会受到电化学腐蚀的影响，而腐蚀会导致金属材料性能下降、损坏甚至失效。
因此，了解金属材料的电化学腐蚀行为及其防护对于延长材料寿命、提高使用性能具有重要意义。
一、电化学腐蚀行为1. 腐蚀机理金属腐蚀主要是通过电化学反应进行的。
在电化学腐蚀中，金属表面发生氧化和还原反应，形成电荷传递过程，导致金属离子溶解和产生腐蚀产物。
2. 影响因素电化学腐蚀行为受多种因素影响，包括金属材料的组成、结构、表面状态、溶液环境等。
其中，溶液环境的酸碱度、温度、溶解氧含量等因素对金属腐蚀具有重要影响。
3. 腐蚀类型金属腐蚀可分为多种类型，包括常见的均匀腐蚀、局部腐蚀和应力腐蚀等。
均匀腐蚀是指金属表面均匀溶解，而局部腐蚀则是指局部区域发生腐蚀。
应力腐蚀是指金属在受到应力作用下发生腐蚀。
二、电化学腐蚀防护方法1. 材料选择选择耐腐蚀性能好的金属材料是防护的首要措施。
不同金属的耐腐蚀性能不同，可以通过选择具有更好耐腐蚀性能的金属或合金来减轻腐蚀问题。
2. 表面处理通过表面处理来改变金属表面的状态，形成保护层来防止腐蚀的产生。
常见的表面处理方法包括电镀、喷涂、阳极氧化等。
3. 缓蚀剂缓蚀剂是一种能够与金属表面形成保护膜的物质，可以减缓金属腐蚀速率的发展。
常见的缓蚀剂包括钝化剂、缓蚀剂添加剂等。
4. 阴极保护阴极保护是通过将金属材料变为阴极，从而减少其腐蚀速度。
常见的阴极保护方法有外加电流阴极保护和阳极保护。
5. 涂层保护将金属表面涂覆一层抗腐蚀的涂层，形成保护层来防止金属腐蚀。
常见的涂层材料包括有机涂层、无机涂层等。
三、电化学腐蚀行为与防护应用举例1. 钢铁的电化学腐蚀行为与防护钢铁作为常见的金属材料，其电化学腐蚀问题尤为突出。
可以通过合金化、阴极保护等方式来减缓钢铁腐蚀速率。
2. 铜及其合金的电化学腐蚀行为与防护铜及其合金在湿润环境中易受电化学腐蚀。
电化学腐蚀与防护
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● 介质成分：介质中的盐分、酸、碱、盐等成分可以影响金属的电化学性质，从而影响腐蚀速率。例如， 酸性介质通常会加速钢铁的腐蚀
7 ● 流速：流速的增加会导致金属表面与周围介质的交换速率增加，从而加速电化学腐蚀的进程
为了防止和减缓电化学腐蚀的发生，可以 采取以下几种常见的防护方法
● 涂层保护：在金属表面涂覆一层耐腐蚀 材料，如油漆、树脂、橡胶等，以隔离金 属表面与周围介质的接触，从而防止腐蚀 的发生 ● 缓蚀剂：向介质中添加能够降低腐蚀速 率的物质，如酸碱中和剂、阻垢剂等。这 些物质可以在金属表面形成保护膜，降低 氧化还原反应的速率 ● 阴极保护：通过向金属表面施加电流或 使其成为原电池的阴极，以减缓或防止金 属表面的腐蚀。这种方法通常用于保护埋 地管道、船舶、建筑物等
● 阳极保护：通过将金属表面处理成阳极 状态，使其表面形成一层保护性的氧化膜， 从而防止进一步的腐蚀。这种方法通常用 于保护铝、镁等较活泼的金属材料
● 选用耐腐蚀材料：根据具体应用场合选 择耐腐蚀性能较好的材料，如不锈钢、钛 合金等，以降低腐蚀速率
● 控制环境因素：对于高温、高湿、恶劣 环境下的设备，应采取相应的措施控制环 境因素对腐蚀的影响，如加装空调、除湿 设备等
汇报结束
不妥之处敬请批评指正
产生电流
随着时间的推移， 金属表面的腐蚀逐 渐扩大，最终导致 金属结构的破坏
电化学腐蚀的发生和进展受到多种因素的影响，包括金属材料的性质、表面状态、温度、湿度、介质成
1 分、流速等。以下是一些主要因素
● 金属材料的性质：不同金属材料对电化学腐蚀的敏感性不同。例如，较活泼的金属如铁、铝、镁等容
2 易发生电化学腐蚀，而较不活泼的金属如金、银、铂等则不易受腐蚀
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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
金属的电化学腐蚀与防护
到慢的顺序为⑤>④>②>①>③>⑥.
[答案] C
金属的腐蚀快慢顺序为：电解池的阳极>原电池的
负极>化学腐蚀>原电池的正极>电解池的负极．
2．下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是 ①纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗
(
)
②当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起
保护作用 ③在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺 牲阳极的阴极保护法 ④可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保 护它不受腐蚀 A．①② C．③④ B．②③ D．①③
解析：构成的原电池中铁棒作负极：2Fe－4e－ === 2Fe2＋，
石墨棒作正极：O2＋4e－＋2H2O === 4OH－. 答案：B
4．钢铁发生电化学腐蚀时，负极发生的反应 A．2H＋＋2e－ === H2↑ B．2H2O＋O2＋4e－ === 4OH－ C．Fe－2e－ === Fe2＋
(
)
D．4OH－－4e－ === 2H2O＋O2↑
＋O2＋4e－=== ＋2e－ === H2↑
两种腐蚀往往同时发生，只是电化学腐蚀比化学腐 蚀更普遍、危害更大．
如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_______
腐蚀．
(2)若试管内液面上升，则原溶液呈______性， 发生________腐蚀，电极反应，负极：___________________， 正极：______________________________________________. (3)若试管内液面下降，则原溶液呈________性，发生
能很好地考查学生的学科内综合能力和实验探究能力．
金属的电化学腐蚀与防护
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
①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。 ②在金属表面覆盖保护层。 ③改变金属内部的组成结构，制成合金。
自行车的金属部件采用了什么样的防护措施?
镀铬
烤蓝 烤漆
涂机油
涂凡士林
镀锌
4.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)
在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢：
第四章 电化学基础
第四节 金属的电化学腐蚀与防护
金属的腐蚀在生活中非常普遍
钢铁生锈
中国航天工业总公司第三十一研究所近日公布了一组数据：
全球每一分钟就有1吨钢腐蚀成铁锈. 全球每年钢铁腐蚀的经济损失约100000亿美元， 我国钢铁腐蚀经济损失高达2800亿人民币.
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。
二、金属的防护 1、原理 防止金属失电子 2、电化学防护
⑴ 牺牲阳极保护法 形成原电池 反应时，让 被保护金属 做正极，活 泼金属做负 极。
⑵.外加电流的阴极保护法 将被保护金 属作为电解池 的阴极，另一 导电物质作为 阳极，在外加 直流电的作用 下使阴极得到 保护。
辅助阳极 （石墨）
3.金属的常见防护方法 ⑴.在金属表面覆盖保护层。
Fe-2e-=Fe2+ 2H++2e-=H2
2H++Fe=Fe2++H
金属的电化学腐蚀和防护
4、2000年5月，保利集团在香港拍卖会上花费3000多万 港币购回在火烧圆明园时流失的国宝：铜铸的牛首、猴 首和虎首，普通铜器时间稍久容易出现铜绿，其主要成 分是[Cu2(OH)2CO3]这三件1760年铜铸的国宝在240 年后 看上去仍然熠熠生辉不生锈，下列对起原因的分析，最 可能的是（ ）
A.它们的表面都电镀上了一层耐腐蚀的黄金 B.环境污染日趋严重，它们表面的铜绿被酸雨溶解洗去
4、为了避免青铜器生成铜绿，下列方法中不正 确的是( ) A．将青铜器放在铝质托盘上 B．将青铜器保存在干燥的环境中 C．将青铜器保存在潮湿的空气中 D．在青铜器的表面覆盖一层防渗的高分子膜 答案 C
2．如图所示，甲、乙两试管中各放一枚铁钉， 甲试管中为NaCl溶液，乙试管为NH4Cl溶液(溶 液呈弱酸性).数天后观察到的现象是 ________________________________________ _， 甲中正极反应为 __________________________. 乙中正极反应为 __________________________. 试管中残留气体平均相对分子质量 的变化为甲____________， 乙 ____________.
C.铜的金属活动性比氢小，因此不宜被氧化
D.它们是含一定比例金、银、锡、锌的合金
；
5、Ag2S而呈黑色，有人设计用原电池原理加以除去。具 体作法是将发黑银器放入一铝制容器中，再加入一定浓 度的食盐水将银器完全淹没，放置一段时间后，银器表 面不仅黑色褪去，而且银不损失；但铝制容器发生损耗。 由以上实验可推知该原电池发生的电极反应式和总反应 式为 -＝2Ag+S2Al -3e-＝Al3+， __________________________________ Ag S+2e 2 3Ag2S+2Al+6H2O＝6Ag+3H2S↑+2Al(OH)3↓ ； 装置中食盐水的作用是 作为电解质溶液 。
金属的电化学腐蚀与防护
新型防腐技术的研发与推广
新型防腐技术：包括 涂层保护、电化学保
护、缓蚀剂保护等
推广应用：在石油、 化工、船舶、电力等
领域的应用情况
研发进展：新型防腐 材料、新型涂层技术、 新型电化学保护技术
等
未来展望：新型防腐 技术的发展趋势和前
景
金属电化学腐蚀与防护的理论研究进展
金属腐蚀电化学原理：介 绍了金属腐蚀的电化学机 制，包括阳极反应和阴极
金属电化学腐蚀与防护的研究 进展
新型防腐材料的研究与应用
新型防腐材料的 种类：包括金属 氧化物、陶瓷、 高分子材料等
新型防腐材料的 性能特点：具有 良好的耐腐蚀、 抗氧化、抗疲劳 等性能
新型防腐材料的 应用领域：广泛 应用于石油、化 工、海洋工程、 航空航天等领域 的设备防腐
新型防腐材料的 发展趋势：高效、 环保、节能、低 成本等方向
金属电化学腐蚀产生有害物 质，污染环境
金属腐蚀导致资源浪费和环 境污染
腐蚀过程中可能产生有毒气 体和液体，对人类健康造成
威胁
பைடு நூலகம்
金属电化学腐蚀的防护措施
金属材料的选用与处理
选用耐腐蚀材料： 选择具有较高耐 腐蚀性能的材料， 如不锈钢、钛合 金等。
表面涂层处理： 在金属表面涂覆 防腐涂层，如油 漆、防锈油等， 以隔离金属与腐 蚀介质。
性能下降：腐蚀导致金属 性能如强度、塑性、韧性 等下降，影响正常使用。
安全隐患：腐蚀严重时可 能引发安全事故，如设备
突然断裂、爆炸等。
经济损失：金属腐蚀造成 设备维修、更换等额外费
用，影响生产效益。
设备的损坏
金属电化学腐蚀会导 致设备外观损坏，影 响美观和使用性能。
腐蚀会导致设备强度 降低，容易发生安全
金属的腐蚀与电化学防护
金属的腐蚀与电化学防护导语：当金属与周围的环境接触时，会发生腐蚀现象，破坏金属的性能与外观。
针对金属腐蚀问题，我们可以采取多种防护措施，其中电化学防护是一种有效的方式。
本文将探讨金属的腐蚀原理、腐蚀的分类以及电化学防护的原理和方法。
一、金属腐蚀原理金属腐蚀是指金属与外界环境（如氧气、水、酸、碱等）发生化学反应而导致的金属表面的损失。
常见的金属腐蚀有钢铁的锈蚀、铝的氧化以及铜的氧化等。
金属腐蚀的过程可以简单概括为两个步骤：阳极反应和阴极反应。
阳极反应是金属离子的氧化过程，金属原子失去电子转变为阳离子；阴极反应则是物质还原的过程，物质从离子态回到中性态，同时获得电子。
二、金属腐蚀的分类根据金属腐蚀的性质和发生环境的不同，我们可以将金属腐蚀分为以下几类：1. 干腐蚀：即在无水环境下发生的金属腐蚀。
典型的例子是金属在干燥空气中发生氧化反应，形成氧化物。
2. 湿腐蚀：是在存在水分的环境中发生的金属腐蚀，水起到了催化剂的作用。
常见的湿腐蚀有金属在水中发生氧化反应以及在潮湿气候中发生氧化等。
3. 电化学腐蚀：是指金属腐蚀过程中涉及电化学反应的腐蚀类型，包括阳极溶解、阳极极化和阴极保护等。
三、电化学防护的原理和方法电化学防护的基本原理是通过改变金属与周围环境之间的电化学反应来减缓或抑制金属腐蚀的发生。
以下是一些常见的电化学防护方法：1. 阳极保护：通过在金属表面形成保护性的氧化膜，阻止金属表面的进一步腐蚀。
常见的例子包括金属的阳极氧化和镀层等。
2. 阴极保护：将金属表面连接到一个电源的负极，使金属处于阴极状态，从而减缓或抑制金属的腐蚀。
这常用于金属的阴极保护涂层、阴极保护电流等。
3. 缓蚀剂：缓蚀剂是一种可以在金属表面形成保护性膜的物质，能够减缓腐蚀的发生。
常见的缓蚀剂包括有机酸、缓蚀油等。
四、电化学防护的应用电化学防护广泛应用于金属材料的防腐领域，有效地减缓或抑制金属腐蚀的发生。
以下是电化学防护在实际应用中的一些例子：1. 阳极保护：在海洋工程中经常使用阳极保护技术来防止金属构件的腐蚀。
金属的电化学腐蚀与防护
金属的电化学腐蚀与防护在我们的日常生活和工业生产中，金属材料无处不在，从建筑结构到交通工具，从家用电器到机械设备。
然而，金属的腐蚀问题却始终困扰着我们，给社会带来了巨大的经济损失和安全隐患。
其中，电化学腐蚀是金属腐蚀中最常见、危害最大的一种形式。
那么，什么是金属的电化学腐蚀？它是如何发生的？又该如何进行有效的防护呢？让我们一起来深入了解一下。
首先，我们来认识一下什么是电化学腐蚀。
简单来说，电化学腐蚀就是金属在电解质溶液中发生的氧化还原反应，导致金属原子失去电子变成离子而被腐蚀的过程。
与化学腐蚀不同，电化学腐蚀需要有电解质溶液的存在，并且会形成原电池，从而加速腐蚀的进行。
电化学腐蚀的发生通常需要满足几个条件。
第一，金属表面存在不均匀性，比如化学成分的差异、组织结构的不同或者物理状态的差别。
第二，要有电解质溶液，它可以是水、酸、碱或者盐溶液等。
第三，还需要有氧气或者其他氧化性物质的存在。
为了更清楚地理解电化学腐蚀的过程，我们以钢铁在潮湿空气中的腐蚀为例。
钢铁中通常含有碳等杂质，在潮湿的空气中，钢铁表面会吸附一层薄薄的水膜，水膜中溶解了氧气和二氧化碳等物质，形成了电解质溶液。
此时，钢铁中的铁和碳就构成了无数微小的原电池。
铁作为负极，失去电子被氧化成亚铁离子：Fe 2e⁻＝ Fe²⁺；碳作为正极，氧气在正极得到电子被还原：O₂＋ 2H₂O ＋ 4e⁻＝ 4OH⁻。
亚铁离子进一步与氢氧根离子结合生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁再被氧气氧化成氢氧化铁，最终脱水形成铁锈。
电化学腐蚀的危害是巨大的。
它不仅会导致金属材料的强度降低、性能下降，缩短设备的使用寿命，还可能引发严重的安全事故。
例如，桥梁的钢梁因为腐蚀而强度减弱，可能会发生坍塌；石油管道因为腐蚀而破裂，会造成环境污染和资源浪费。
既然电化学腐蚀如此可怕，那么我们应该如何进行防护呢？常见的防护方法主要有以下几种：第一种是涂层防护。
在金属表面涂上一层防腐涂料，如油漆、塑料、橡胶等，将金属与外界的电解质溶液隔离开来，从而阻止腐蚀的发生。
金属的电化学腐蚀与防护
1、原理 防止金属失电子 2、电化学防护 ⑴ 牺牲阳极保护法
（原电池原理）
形成原电池反应时， 负极材料很快被腐蚀， 而正极材料不容易被 腐蚀（被保护）。
⑵.外加电流的阴极保护法 电解池原理 将被保护金属作为 电解池的阴极，另一 导电物质作为阳极， 在外加直流电的作用 下使阴极得到保护。 辅助阳极 （石墨）
在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢：
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
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
金属的电化学防护
上述各情况下，其中Fe片腐蚀由快到慢的
顺序是 5、2、1、3、4 。
金属的电化学防护
小结：电解池及原电池的应用----金属的防护
1）金属腐蚀快慢的判断 ①电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀> 化学腐蚀> 有防腐蚀措施的腐蚀 ②同一种金属的腐蚀：
强电解质>弱电解质>非电解质 2）金属的防护方法
①改变金属内部结构 ②覆盖保护层 ③电化学保护法 外加电源的阴极保护法 牺牲阳极的阴极保护法
钢铁的腐蚀
吸氧腐蚀 析氢腐蚀
发生 钢铁表面吸附的水膜中溶有O2 并呈 钢铁表面吸附的水膜呈现较 （ O ） 条件 极弱酸性或中性，反应中 强酸性。反应时有 H2 2 得电子被还原为 OH
。
析出。
负 极 电极 反应 正 极
2Fe-4e-＝2Fe2＋ O2+2H2O+4e-=4OH-
Fe-2e-＝Fe2＋ 2H++2e-=H2
金属的电化学防护
思考与交流：根据你的所学知识以及生活经历，说说 金属有哪些防护方法？ 1、改变金属内部组成结构而增强抗腐蚀能力 （不锈钢、青铜器） 2、在金属表面覆盖保护层 （1）涂矿物质油脂，油漆或覆盖搪瓷塑料。 （2）镀抗蚀金属－－电镀、热镀、喷镀法。 （3）用化学方法使其表面形成一层致密氧化膜。 3、电化学保护法 牺牲阳极的阴极保护法 (轮船船身上的锌块、地下钢铁管道接镁块)
教案《金属的电化学腐蚀和防护》
教案《金属的电化学腐蚀和防护》一、教学目标1. 让学生了解金属腐蚀的概念及其危害。
2. 掌握金属的电化学腐蚀原理。
3. 学习金属腐蚀的防护方法。
二、教学内容1. 金属腐蚀的概念及危害金属腐蚀是指金属在自然环境或人工环境中，因化学或电化学作用而造成的损耗和破坏。
金属腐蚀会导致设备寿命缩短、生产事故、资源浪费等问题。
2. 金属的电化学腐蚀原理金属的电化学腐蚀是由于金属与电解质溶液接触，形成原电池，使金属发生氧化还原反应而产生腐蚀。
电化学腐蚀分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀两种类型。
3. 金属腐蚀的防护方法（1）选择耐腐蚀材料：如不锈钢、耐腐蚀合金等。
（2）表面防护：如涂层、阳极氧化、镀层等。
（3）阴极保护：通过外加电流，使金属表面成为阴极，从而抑制腐蚀。
（4）腐蚀监测：定期对设备进行腐蚀监测，及时发现问题并采取措施。
三、教学重点与难点重点：金属的电化学腐蚀原理及防护方法。
难点：电化学腐蚀机理的理解和防护方法的运用。
四、教学方法1. 采用问题驱动的教学方法，引导学生思考金属腐蚀的原理及防护措施。
2. 利用案例分析，使学生了解金属腐蚀在实际工程中的应用和危害。
3. 开展小组讨论，培养学生团队合作精神和解决问题的能力。
五、教学准备1. 准备相关课件、图片、视频等教学资源。
2. 准备实验器材，如金属样品、电解质溶液等。
3. 准备案例资料，如金属腐蚀事故案例、防护措施实例等。
六、教学过程1. 引入新课：通过展示金属腐蚀图片和视频，引导学生关注金属腐蚀问题。
2. 讲解金属腐蚀概念及危害：介绍金属腐蚀的定义，分析其对设备、生产和环境的影响。
3. 讲解金属的电化学腐蚀原理：阐述电化学腐蚀的机理，区分吸氧腐蚀和析氢腐蚀。
4. 讲解金属腐蚀的防护方法：介绍耐腐蚀材料、表面防护、阴极保护和腐蚀监测等方法。
5. 案例分析：分析金属腐蚀事故案例，引导学生理解腐蚀防护的重要性。
6. 小组讨论：让学生围绕实际工程案例，探讨腐蚀防护措施的选择和应用。
《金属的电化学腐蚀与防护》 作业设计方案
《金属的电化学腐蚀与防护》作业设计方案一、作业目标1、让学生了解金属电化学腐蚀的原理和类型，包括吸氧腐蚀和析氢腐蚀。
2、使学生掌握金属防护的方法和原理，如电化学防护、覆盖保护层、改变金属内部结构等。
3、培养学生观察、分析和解决实际问题的能力，提高学生的科学素养和创新思维。
二、作业内容（一）知识回顾1、什么是原电池？请写出原电池的构成条件和工作原理。
2、以铜锌原电池为例，写出电极反应式和总反应式。
（二）基础练习1、下列金属制品最易被腐蚀的是（）A 铁锅B 铝制窗框C 铜制饰品D 不锈钢餐具2、下列叙述中不正确的是（）A 金属的电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍B 钢铁在干燥空气中不易被腐蚀C 用铝质铆钉铆接铁板，铁板易被腐蚀D 原电池中电子由负极流入正极（三）能力提升1、如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序为（）A ⑤＞②＞①＞③＞④B ⑤＞④＞③＞②＞①C ④＞②＞①＞③＞⑤D ③＞②＞④＞①＞⑤2、为了防止钢铁锈蚀，下列防护方法中正确的是（）A 在精密机床的铁床上安装铜螺钉B 在排放海水的钢铁阀门上用导线连接一块石墨，一同浸入海水中C 在海轮舷上用铁丝系住锌板浸在海水里D 在地下输油的铸铁管上接直流电源的正极（四）拓展探究1、查阅资料，了解金属腐蚀造成的经济损失和危害，并举例说明。
2、探究生活中常见的金属防护措施，如自行车的防锈、铁门的防锈等，分析其原理。
（五）实验设计设计一个实验，探究不同条件下铁钉的电化学腐蚀情况。
实验用品：铁钉、饱和食盐水、蒸馏水、植物油、不同浓度的酸溶液、电流表等。
实验步骤：（1）取三支相同的铁钉，分别置于三个试管中。
（2）在第一支试管中加入饱和食盐水，使铁钉浸没一半；在第二支试管中加入蒸馏水，使铁钉浸没一半；在第三支试管中加入一定浓度的酸溶液，使铁钉浸没。
（3）分别在三支试管中插入电流表，观察电流的变化，并记录实验现象。
（4）一段时间后，观察铁钉的腐蚀情况。
《金属的电化学腐蚀与防护》 学历案
《金属的电化学腐蚀与防护》学历案一、学习目标1、理解金属电化学腐蚀的原理，包括吸氧腐蚀和析氢腐蚀。
2、掌握金属电化学防护的方法，如牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法。
3、能够通过实验探究和分析，解释生活中常见的金属腐蚀现象，并提出相应的防护建议。
二、学习重难点1、重点（1）金属电化学腐蚀的原理。
（2）金属电化学防护的方法。
2、难点（1）吸氧腐蚀和析氢腐蚀的电极反应式书写。
（2）理解牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法的工作原理。
三、知识回顾1、原电池的工作原理（1）原电池的构成条件：具有不同的电极材料、电解质溶液、形成闭合回路、自发进行的氧化还原反应。
（2）原电池的电极判断：较活泼的金属为负极，较不活泼的金属或能导电的非金属为正极。
（3）电极反应式的书写：负极发生氧化反应，正极发生还原反应。
2、电解池的工作原理（1）电解池的构成条件：外接电源、电解质溶液、形成闭合回路。
（2）电解池的电极判断：与电源正极相连的为阳极，与电源负极相连的为阴极。
（3）电极反应式的书写：阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。
四、新课导入在日常生活中，我们经常会看到金属制品生锈、腐蚀的现象，比如铁制的栏杆生锈、自行车的链条生锈等。
这些金属的腐蚀不仅影响了物品的外观和使用寿命，还可能造成安全隐患。
那么，金属为什么会发生腐蚀呢？又该如何防护金属的腐蚀呢？今天我们就来一起学习金属的电化学腐蚀与防护。
五、知识讲解1、金属的电化学腐蚀（1）定义金属的电化学腐蚀是指金属在电解质溶液中发生原电池反应而引起的腐蚀。
（2）分类①吸氧腐蚀在中性或弱酸性环境中，金属发生吸氧腐蚀。
例如，钢铁在潮湿的空气中生锈。
电极反应式：负极（Fe）：Fe 2e⁻＝ Fe²⁺正极（C）：O₂＋ 2H₂O ＋ 4e⁻＝ 4OH⁻总反应：2Fe ＋ O₂＋ 2H₂O ＝ 2Fe(OH)₂②析氢腐蚀在酸性较强的环境中，金属发生析氢腐蚀。
例如，钢铁在酸洗时发生的腐蚀。
金属的电化学腐蚀与防护
化学腐蚀与电化学腐蚀比较
条件
化学腐蚀
金属跟氧化性物质 直接接触
电化学腐蚀
不纯金属或合金跟电解质溶液 及氧化剂接触
现象
无电流产生
有微弱的电流产生
本质
金属被氧化的过程
较活泼的金属被氧化的过程
相互关系
化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生
举例
（1）化学腐蚀
例如：铁与氯气直接反应而被腐蚀，
2Fe + 3Cl2 == 2FeCl3
一、金属的化学腐蚀
1、金属腐蚀的概念 金属与周围的气体或液体物质发生氧化还
原反应引起损耗的现象。
2、金属腐蚀的分类 化学腐蚀
金属跟接触到的干燥气体（如O2、Cl2、SO2等） 或非电解质液体（如石蜡）等直接发生化学反应 而引起的腐蚀。
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，比较活泼的金属失去电子而被氧化。
钢管被原油中的含硫化合物腐蚀，
Fe + S== FeS
因为温度升高会加快化学反应速率，所以温度对化 学腐蚀的影响较明显。
（2） 电化学腐蚀
科学探究： 不同条件下铁钉的锈蚀
①
②
③
①煮沸后迅速冷却的蒸馏水，
以植物油隔绝空气。
②棉花与干燥剂CaCl2。
④
⑤
③蒸馏水
④食盐水
⑤醋酸溶液
实验 方案
现象
①
基本无 锈蚀
金属的防护的方法 ① 外加保护层；（涂润滑油、油漆、电镀、包塑料层 ······） ②改变金属内部的结构；（制成不锈钢） ③电化学保护法。（轮船船身上装上一定数量的锌块、
地下钢铁管道连接镁块 ······）
防止钢铁生锈的不同方法和相对费用
金属的电化学腐蚀与防护
金属的电化学腐蚀与防护在我们的日常生活和工业生产中，金属材料无处不在，从建筑结构中的钢铁到电子产品中的微小零部件，金属的应用极其广泛。
然而，金属材料面临着一个严重的问题——电化学腐蚀。
这种腐蚀现象不仅会导致金属材料的性能下降，缩短其使用寿命，还可能引发安全隐患和巨大的经济损失。
因此，了解金属的电化学腐蚀机制以及掌握有效的防护方法至关重要。
首先，我们来了解一下什么是金属的电化学腐蚀。
简单来说，电化学腐蚀是指金属在电解质溶液中形成原电池，从而发生氧化还原反应导致金属腐蚀的过程。
在这个过程中，金属原子失去电子变成金属离子，进入溶液中，而电子则通过金属导体传递到另一个区域，与溶液中的氧化剂发生反应。
为了更清楚地理解电化学腐蚀，让我们以铁在潮湿空气中的生锈为例。
当铁暴露在潮湿的空气中时，表面会吸附一层薄薄的水膜，这层水膜中溶解了氧气和二氧化碳等物质，形成了电解质溶液。
铁中的杂质（如碳）与铁形成了无数微小的原电池。
在这些原电池中，铁作为负极失去电子，发生氧化反应：Fe 2e⁻＝ Fe²⁺。
电子通过铁传递到杂质处，氧气在杂质处作为正极得到电子，发生还原反应：O₂＋ 2H₂O ＋ 4e⁻＝ 4OH⁻。
生成的 Fe²⁺与 OH⁻结合形成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁进一步被氧化为氢氧化铁，最终形成铁锈。
电化学腐蚀的类型多种多样，常见的有析氢腐蚀和吸氧腐蚀。
析氢腐蚀通常发生在酸性较强的环境中，例如酸洗车间。
在这种环境下，氢离子作为氧化剂得到电子生成氢气。
而吸氧腐蚀则更为常见，如上述铁在潮湿空气中的生锈就属于吸氧腐蚀，氧气作为氧化剂参与反应。
金属电化学腐蚀的影响因素众多。
首先是金属的本性，不同的金属在相同的环境中腐蚀速率可能相差很大。
一般来说，化学性质越活泼的金属越容易发生腐蚀，例如钾、钠等活泼金属在空气中极易被氧化。
其次，电解质溶液的性质也起着关键作用。
溶液的酸碱度、离子浓度、导电性等都会影响腐蚀的速率。
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A．碳棒上放出氯气 B．碳棒附近产生OHC．碳棒上放出氧气 D．铁钉被氧化
2.在铁的吸氧腐蚀中，发生还原反应的那个电极上
进行的电极反应是 （ A ）
A．2H2O + O2 + 4e －= 4OHB．2H+ + 2e－ = H2↑ C．4OH- - 4e－ = 2H2O + O2↑ D．Fe-2e－ = Fe2+
【说明】析氢腐蚀和吸氧腐蚀往往同时发生， 一般情况下，钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀。
学以致用：1.炒过菜的铁锅未及时洗净(残液 中有NaCl)，第二天便会被腐蚀而出现红褐 色铁锈，试回答：
(1)铁锅的腐蚀属于___吸__氧___腐蚀，其原因是 ___N_a_C_l溶__液_呈__中_性__的______。 (2)铁锅锈蚀的电极反应方程式为：负极________， 正极________。正、负极电极反应的产物会继续
发生反应，反应的离子方程式或化学方程式为 ________。
学以致用：2.将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和氯化钠 水浸泡一下，如下图所示的具支试管中。几分钟后， 试推断水柱的变化，并思考引起变化的原因。
【小结】
金属的电化学腐蚀原理：
1.析氢腐蚀： 2.吸氧腐蚀：
【课堂练习】
1.铁钉和碳棒用导线连接后，浸入0.01mol／L的
【钢铁原电池的形成】 铁（负极）——碳（正极）——电解质溶液薄膜 所以，这也解释了为什么在潮湿空气中，钢铁容易发 生腐蚀的原因。
1.析氢腐蚀
(电解质水膜溶入二氧化碳，溶液在酸 性较强的条件)
2.吸氧腐蚀
电解质水膜溶入氧气，溶液在弱酸性 或中性溶液
铁锈的生成
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O 4Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O+(3-x) H2O
为什么金属腐蚀的损失达到 那么大呢？
【知识目标】 1. 金属腐蚀的本质是什么? 2. 金属的腐蚀包括哪些内容？
【说明】日常生产和生活中，电化学腐蚀 比化学腐蚀更普遍，危害更大。如：钢铁 在潮湿的空气中生锈。这是电化学腐蚀最 典型的例子。
【根据已学原电池形成条件知识】
请同学们解释：钥匙（钢铁）形成 原电池而腐蚀的两电极和电解质溶液是 如何形成的？
【作业】
请同学们课后查 阅相关的知识谈谈如 何对金属进行防护？
第四章 电化学基础
第四节 金属的电化学腐蚀与防护
பைடு நூலகம்
金属制品，尤其是钢铁制品，在潮湿的空气中，很容易生锈。 金属一旦被腐蚀就可能带来巨大的损失。
查阅资料：
据统计，发达国家每年由于金属的腐蚀造成的直接 损失约占全年国内生产总值的2%-4%，远远超过水灾、 火灾、风灾、地震灾等自然灾害造成损失的总和。