1、国家中小学课程资源金属的腐蚀与防护年年 级级：高二：高二 学学 科科：化学化学（人教版）（人教版）主讲人：何洋主讲人：何洋 学学 校：北京市第十四中学校：北京市第十四中学高中化学金属的腐蚀与防护年年 级：高二级：高二 学学 科：化学（人教版）科：化学（人教版）主讲人：何洋主讲人：何洋 学学 校：北京市第十四中学校：北京市第十四中学高中化学金属腐蚀带来的问题 我国每年因为金属腐蚀所造成的经济损失约占国民生产总值的5%，全世界每年因生锈损失的钢铁约占世界钢铁年产量的1/4，超过每年各项大灾（火灾、风灾及地震等）损失的总和。什么是金属的腐蚀？高中化学金属的腐蚀FeFe2O3xH2O0+3高中化学钢铁
2、的腐蚀 想一想：根据以下装置进行实验，请你预测导管中溶有碘单质的煤油柱的移动情况。高中化学 什么原因导致煤油柱的左移？高中化学 煤油柱的左移能否代表一定是氧气参与了反应？高中化学用铁粉和碳粉代替铁钉进行实验高中化学试管中氧气浓度随时间变化图像高中化学一段时间后，试管内壁出现铁锈。高中化学1.钢铁的成分 铁碳合金2.钢铁生锈时所处的环境潮湿的空气任务一 研究钢铁是如何生锈的高中化学3.借助原电池原理分析钢铁是如何生锈的 如何证明有电化学反应发生？灵敏电流计指针偏转高中化学3.借助原电池原理分析钢铁是如何生锈的负极(Fe):Fe 2e Fe2+负极产物该如何检验？资料：Fe2+可以与K3Fe(CN
3、)6溶液产生特征蓝色沉淀。取铁电极周围的溶液于试管中，加入K3Fe(CN)6溶液，发现产生特征蓝色沉淀，证明负极有Fe2+生成。高中化学正极反应式应该如何书写？资料：电池工作一段时间后，取正极周围的溶液于试管中，加入酚酞溶液后变红。正极（C）:O2+4e+2H2O 4OH3.借助原电池原理分析钢铁是如何生锈的高中化学正极：C:O2+4e+2H2O 4OH总反应：2Fe+O2+2H2O 2Fe(OH)2后续反应：4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3 Fe2O3xH2O3.借助原电池原理分析钢铁是如何生锈的负极：Fe:Fe 2e Fe2+（吸氧腐蚀）高中化学4.如果水膜酸性较强，会发
4、生怎样的腐蚀呢？请你根据图示用电极反应来表达。-+正极（C）:2H+2e H2负极（Fe）:Fe 2e Fe2+高中化学如果水膜酸性较弱时，会发生什么样的腐蚀？（析氢腐蚀）4.如果水膜酸性较强，会发生怎样的腐蚀呢？请你根据图示用电极反应来表达。正极（C）:2H+2e H2负极（Fe）:Fe 2e Fe2+高中化学写出pH2.03.5和4.0时发生的主要正极反应。不同pH下，试管中气体压强随时间变化情况高中化学2H+2e H2想一想：为什么钢铁吸附的水膜呈现不同性质的时候，正极的电极反应不同？pH=2.0、3.0、3.5pH=4.0O2+4e+4H+2H2O （析氢腐蚀）（吸氧腐蚀）高中化学水膜
5、酸性较强，c(H+)较大氧化性H+O2析氢腐蚀 2H+2e H2水膜酸性较弱或呈中性，c(H+)较小氧化性H+O2 吸氧腐蚀O2+4e+2H2O 4OH或O2+4e+4H+2H2O浓度性质反应影响决定高中化学 金属的腐蚀铜板上的铁铆钉生锈输送原油的钢管在无水、无氧的情况下被腐蚀而漏油想一想：两种腐蚀的共性是什么？区别是什么？高中化学金属的腐蚀直接发生化学反应引起金属腐蚀化学腐蚀高中化学金属的腐蚀 腐蚀过程中有电化学反应发生电化学腐蚀 金属腐蚀过程中，两种腐蚀往往同时发生，但绝大多数属于电化学腐蚀，电化学腐蚀比化学腐蚀的速率也大得多。高中化学化学腐蚀与电化学腐蚀的比较 化学腐蚀 电化学腐蚀条件特
6、征 速率结果 金属与氧化性物质直接接触不纯金属与电解质溶液及氧化剂接触无电流产生有微弱电流产生金属被氧化相对活泼的金属被氧化小大高中化学金属的腐蚀金属腐蚀：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。实质：M-n e Mn+高中化学根据金属腐蚀的实质，你能提出金属的防护方法吗？思考角度切断原电池反应给予金属电子改变金属材料组成在金属表面覆盖保护层高中化学喷漆镀铬搪瓷发蓝处理制成不锈钢（改变金属材料组成）（在金属表面覆盖保护层）切断原电池反应高中化学按照下列装置进行实验，画出你预测的现象任务二 利用电化学原理保护铁资料：Fe2+可以与K3Fe(CN)6溶液产生特征蓝色沉淀。高中
7、化学实验现象1思考：如何证明铁被保护？什么现象证明是原电池保护？铁钉的裸露部分周围溶液没有特征蓝色物质生成。铁钉周围变红，说明氧气在铁的表面得电子，生成了氢氧根离子，铁做正极，证明了原电池保护。高中化学思考：生成蓝色物质说明了什么？铁钉的裸露部分周围有亚铁离子生成，氧气在铜 丝的表面得到电子，生成氢氧根离子，铜丝附近变红。铁没有得到保护。实验现象2高中化学想一想：通过以上实验，你能得出什么结论？铁与活动性不同的金属接触时，其腐蚀程度是有差异的，要避免铁受到腐蚀，需要与较活泼的金属相连。高中化学1.利用原电池原理来保护铁ANaCl溶液 Fe Zne牺牲阳极法高中化学想一想：为什么钢制管道的内部要
8、镶嵌镁块？NaCl溶液 Fe Mge高中化学2.利用电解池原理来保护铁NaCl溶液 Fe C e阴极辅助阳极外加电流法电源的哪个电极是提供电子的电极呢？高中化学 试一试：设计装置，采用外加电流法为长期浸泡在海水中的钢闸门进行保护，画出装置图，并解释你的装置是如何对钢闸门进行保护的。-+e e高中化学 牺牲阳极法 外加电流法原理 保护方法 保护电流 注意事项 牺牲阳极法和外加电流法的比较原电池电解池 使被保护的金属与比它活泼的金属接触，被保护的金属做正极。使被保护的金属与电源负极接触，被保护的金属做阴极。较小 较大 负极（阳极）材料需要定期更换辅助阳极需要定期检查高中化学任务三 船舶与海水接触部
9、分的钢制船体长期受到强烈的腐蚀，请你为船舶的防腐蚀提出合理化建议。思考要点：1.小型船舶和大型船舶防护方法的选择（牺牲阳极？外加电流？）2.船底漆的选择（普通底漆？富锌底漆？）3.水下金属连接件的选择（同种金属？不同种金属？）高中化学思考要点：1.小型船舶和大型船舶防护方法的选择小型船舶船体小航行距离短时间短牺牲阳极法大型船舶船体大航行距离长时间长外加电流法任务三 船舶与海水接触部分的钢制船体长期受到强烈的腐蚀，请你为船舶的防腐提出合理化建议。高中化学船底漆富锌底漆牺牲阳极法任务三 船舶与海水接触部分的钢制船体长期受到强烈的腐蚀，请你为船舶的防腐提出合理化建议。思考要点：2.船底漆的选择（普通底漆？富锌底漆？）高中化学任务三 船舶与海水接触部分的钢制船体长期受到强烈的腐蚀，请你为船舶的防腐提出合理化建议水下金属连接件同种金属避免形成原电池加速腐蚀思考要点：3.水下金属连接件的选择（同种金属？不同种金属？）高中化学试一试：如何防止铁锅生锈？1.使用完毕后保持干燥或涂一层植物油2.使用完毕后悬挂或倒扣3.可以使用不锈钢锅高中化学总结金属的腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀吸氧腐蚀(水膜呈中性或酸性较弱）析氢腐蚀(水膜呈酸性)金属的防护改变金属材料的组成在金属表面覆盖保护层电化学保护法牺牲阳极法(利用原电池原理)外加电流法(利用电解池原理)
