邳州市第二中学高二化学选修五4.4金属制品的防护课件

氧化物薄膜，能对金属起到防护或减缓腐蚀作用 的是( )
A．①②③④
B．①③④⑤
C．①②④⑤
D．全部
解析：选D。金属腐蚀的防护方法有加保护层，如
①④⑤。改变内部结构，加入某种金属制成合金，
如②。由于化学腐蚀比电化学腐蚀慢，保持表面
清洁干燥可防止电化学腐蚀的发生，如③。
课堂互动讲练
两种电化学腐蚀类型的比较
【答案】B 【规律方法】 本题主要考查金属腐蚀及防护的 知识，尤其是电化学腐蚀知识，体现了化学与日 常生活密切相关的特点。
变式训练 下列说法正确的是(双选)( )
A．钢铁因含杂质而容易发生电化学腐蚀，所以合 金都不耐腐蚀
B．原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因，故不 能用来减缓金属的腐蚀
C．钢铁电化学腐蚀的两种类型主要区别在于水膜 的pH不同，引起的正极反应相同
例 (2010年高考北京卷)下列有关钢铁腐蚀与防 护的说法正确的是( ) A．钢管与电源正极连接，钢管可被保护 B．铁遇冷浓硝酸表面钝化，可保护内部不被腐蚀 C．钢管与铜管露天堆放在一起，钢管不易被腐蚀 D．钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是Fe－3e－ ===Fe3＋
【解析】 钢管与电源正极连接，作电解池的阳 极，被氧化而腐蚀，A项错；铁在冷浓硝酸中表 面生成一层致密的氧化物保护膜，从而保护内部 不被腐蚀，B项正确，钢管与铜管堆放一起时， 构成原电池，钢管作负极而易被腐蚀，C项错； 钢 铁 发 生 析 氢 腐 蚀 时 ， 负 极 反 应 ： Fe － 2e － ===Fe2＋，D项错。
5．镁合金被称作21世纪的绿色工程材料。镁合金 具有质轻的突出优点，在增强交通工具的架构强 度、减轻重量、增强安全性、节约能源、抗冲击 与振动等方面也具有优势，镁合金材料已大量应 用于自行车前叉、踏板零组件的制造，在自行车 车架、轮圈、齿轮盘、刹车零组件等的制造方面 镁合金材料也有所应用。

【解析】 由铁钉生锈所处的环境知，应该是电化学腐蚀，不会是化学腐 蚀；若试管内液面上升，说明气体减少，应该是吸氧腐蚀；若试管内液面下降， 说明有气体生成，应该是析氢腐蚀。
【答案】 (1)电化学 (2)弱酸性或中 吸氧 2Fe－4e－===2Fe2＋ O2＋2H2O＋4e－===4OH－ (3)较强的酸 析氢 Fe－2e－===Fe2＋ 2H＋＋2e－===H2↑
铁锈(Fe2O3 的复杂水合物)
吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍
(1)金属接触的介质不同，发生腐蚀的情况也不同，一般情况下两种腐蚀会 同时发生。
(2)金属腐蚀的本质是金属原子失去电子变成金属离子被氧化的过程。
如图所示，水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天 后观察：
(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，则原溶液是 ________ 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________腐蚀，电极 反应：负极：________，正极：________。
(3)铁锈的形成(用化学方程式表示)。 Fe(OH)2 不稳定，在空气中进一步被氧化： 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 氢氧化铁分解生成红色的 三氧化二铁 ，即铁锈的主要成分。
2．金属腐蚀的本质及分类 (1)本质：金属原子 失去电子 变成金属阳离子，在此过程中金属被 氧化 。 (2)分类 ①化学腐蚀：金属与 氧化性强 的物质直接接触而被腐蚀的过程。 ②电化学腐蚀： 金属在有 电解质溶液 存在的情况下通过 原电池 反应发生的腐蚀。
金属防腐蚀的方法
【问题导思】 ①防止金属腐蚀可考虑哪些措施？合金和烤蓝处理分别属于哪类保护金属 的方法？ ②牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法分别应用的化学原理是 什么？

100%
电化学腐蚀
金属与电解质溶液发生电化学反应， 形成原电池。阳极发生氧化反应， 金属溶解；阴极发生还原反应，物 质得到电子。
80%
局部腐蚀
金属在特定部位发生腐蚀，如点蚀、 缝隙腐蚀、应力腐蚀等。
02
金属腐蚀类型及特点
均匀腐蚀
定义
均匀腐蚀是指金属表面各处的 腐蚀速率相近，导致金属表面 均匀减薄的现象。
介绍涂层保护、阳极保护、改变环境介质等 方法。
不锈钢的腐蚀与防护
不锈钢的腐蚀类型
包括点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀等。
不锈钢腐蚀的影响因素
包括不锈钢成分、环境介质、温度等。
不锈钢的腐蚀机理
阐述不锈钢在特定环境中的腐蚀过程及其原 理。
不锈钢腐蚀的防护措施
介绍选用合适的不锈钢材料、控制环境介质、 阴极保护等方法。
特点
腐蚀速率较慢，易于预测和控 制；对金属材料的强度影响较 小。
实例
钢铁在大气中的生锈01
02
03
04
点蚀定义
点蚀是一种集中在金属表面很 小区域范围内，并深入到金属 内部的腐蚀形态。
点蚀特点
具有隐蔽性和突发性，难以预 测和控制；对金属材料的强度 和耐久性影响较大。
实例
铜和铁在海水中相互接触时，铁作为 阳极被加速腐蚀，而铜作为阴极被保 护。
特点
一种金属的腐蚀速率加快，另一种金 属的腐蚀速率减慢；电偶腐蚀的严重 程度取决于两种金属的电位差和电解 质溶液的性质。
晶间腐蚀与选择性腐蚀
晶间腐蚀定义
晶间腐蚀是沿着金属晶粒边界发生的局部腐蚀现 象，通常不引起金属表面的明显变化，但会严重 降低金属的强度和韧性。
实验步骤 准备金属试样→现场悬挂→定期观察记录腐蚀情 况→取回试样进行清洗和称重→计算腐蚀速率。

活泼,腐蚀时先腐蚀锌。
3.根据电化学原理,只要将要保护的金属与比它活泼的金属相连构成原电池,便可以使要保护的 金属不被腐蚀,这就是牺牲阳极的阴极保护法。各种防腐措施都是为了阻止需要保护的金属失 去电子被氧化为金属阳离子。
第5页，共35页。
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预习导引
一 二三
预习交流2
如何“烤蓝”?其原理是什么呢? 答案:铁器件“烤蓝”要使用发蓝液。其方法是:将铁放入50 g NaOH、10 g NaNO3、3 g NaNO2及 100 mL 水所得到的溶液中,加热煮沸20 min,用水洗净,即看到有Fe3O4保护层生成。其原理是利 用Fe在碱性溶液中更容易被一些氧化性并不强的氧化剂氧化生成钝化膜。
答案:(1)电化学
(2)弱酸性或中性 吸氧
(3)较强的酸
2Fe-4e-
2Fe2+ O2+4e-+2H2O
4OH-
Fe-2e- Fe2+ 2H++2e- H2↑
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问题导学
即时检测
一二三
1.金属腐蚀的本质
金属原子(M)失去电子生成金属阳离子。M-ne-
Mn+
2.化学腐蚀和电化学腐蚀的比较
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预习导引
一二三
二、自行车金属部件的防腐蚀
1.金属部件加防护层:
(1)给车架、挡泥板、车后座烤漆;
(2)给链条涂上机油,给轴承涂上凡士林;
(3)将车把、车圈、车辐条进行电镀;
(4)将车座弹簧用一层“烤蓝”保护。 2.镀锌是最常见的电镀工艺,广泛应用于钢铁制品的防腐蚀,原因是镀层破损后,由于锌比铁
②在金属活动顺序中H以后的金属只能发生吸氧腐蚀。

所以铁腐蚀由快到慢的顺序为⑤>④>①>②>
③>⑥。
答案：⑤>④>①>②>③>⑥
5．我们炒过菜的铁锅几天后“锈迹斑斑”， 试问发生了什么变化？ 解析：主要发生了吸氧腐蚀。 答案：铁锅中发生了原电池反应，铁做负极， 铁锅中的碳做正极，菜汁盐水做电解质溶液： 2Fe－4e－===2Fe2＋，O2＋2H2O＋4e－===4OH
【解析】
A项，金属在潮湿空气中的腐蚀以
吸氧腐蚀为主。C项，金属的化学腐蚀需接触 氧化性气体或氧化性物质，不是必须在酸性 条件下，且金属失去电子被氧化，电子直接 转移给氧化剂。
【答案】
D
金属腐蚀快慢的比较
【规律方法】
金属在不同条件下的腐蚀速率不同，一般规
律：电解池阳极>原电池负极>普通单一金属>
有防护措施的。
C．钢铁制品与外接电源的负极相连可以防止
腐蚀 D．电化学腐蚀过程中存在电极反应，产生微
电流
解析：选B。镀锌铁镀层破损后，若发生电化 学腐蚀时，Zn、Fe形成原电池中Zn做负极， Fe做正极被保护。
4．下图中，铁腐蚀由快到慢的顺序为(未标注 的电解质溶液为水)________________________ _________________________。
原理
电化学 牺牲阳极保护法 防护
阴极电保护法
应用
一些钢铁设备如 锅炉内壁、船体 外壳等装上镁合 金或锌片
土壤、海水及水 中的金属设备
电化 学防 牺牲阳极保护法 护
阴极电保护法
实例 示意 图
即时应用 2．有关金属腐蚀的防护，下列说法中不正确
的是(
)

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3
一、金属的电化学腐蚀
1、化学腐蚀与电化腐蚀
化学腐蚀
条件
金属跟非金属单 质直接接触
电化腐蚀
不纯金属或合金 跟电解质溶液接触
现象 无电流产生
有微弱电流产生
本质 金属被氧化
较活泼金属被氧化
联系 两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍
2020/3/21
4
实验二：按下图进行对比实验 A
A （往水中吹二
其二是：H+与CH3COO－结合生成CH3COOH，使H+浓度减
小，从而减慢了反应速率。
；
8、有M、N两种金属，分别与盐酸反应，产生H2速率相近， 试设计一个实验比较M、N两种金属的活泼性。
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17
练习
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
改变金属的内部组织结构
防腐
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练习
银质奖章较长时间后变黑， 形成黑锈，可 以采用抛光的方法恢复光泽，抛光的简单方法是： 将变质的奖章放入盛有食盐的铝锅中，放置一段 时间后，黑锈就被除去,而银不会损失。 （1）形成黑锈的原因：
4Ag+2H2S+O2=2Ag2S+2H2O
（2）除锈的原理： 负极： 2Al -6e- = 2Al3+ 正极： 3Ag2S + 6e- = 6Ag+3S22Al3+ +3S2-+6H2O=3H2S +2Al(OH)3 22A020l/3+/213Ag2S+6H2O=3H2S +2Al(OH)3 +6Ag 19

Fe2O3 ·nH2O （铁锈）
联 系
通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。
交流·研讨
1.铁锅用完后要刷洗干净并保持干燥。 如果炒完菜之后不刷锅，残留的菜汤 会对铁锅产生什么影响？ 2. 哪些方法可以防止自行车金属部件 的腐蚀？
二、自行车金属部件的防腐蚀
金属的防腐措施： 1、加保护层
搪瓷、塑料、镀金属、涂油、喷漆
正极:2H2O+O2+2e一 4OH一
总反应:2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2
在酸雨比较严重的地区或H+浓度较高的 潮湿环境中，钢铁有可能会发生另一种
电化学腐蚀 析氢腐蚀
电极反应如下：
负极:Fe
Fe2+ +2e一
正极:2H++2e一
H2
做饭用的铁锅天长日久越用越薄，发生 的化学变化为在高温条件下铁被空气中 的氧气直接氧化。
除了发生电化学腐蚀外，金属与氧化性
较强的物质直接接触也能被腐蚀。像这
种金属与氧化剂直接接触而被腐蚀的过
程，称为
化学腐蚀
金属腐蚀的本质是 金属原子 失去 电子变成金属 阳 离子， 在此过程中金属被 氧化 。
M-ne-=Mn+ 如何防腐？
钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条
水膜呈酸性。
件
CO2+H2O=H2CO3
镁合金
全世界每年铝因合腐金蚀而损失的金属材料超过1 亿吨,经济损钛失合金高等达数百亿元。
铝合金 镁合金
钛合金
自行车合金中的几种合金材料的性能比较
性能 铁合金 铝合金 钛合金 镁合金 提高强度 减轻重量
耐腐蚀 减振性能

[牺牲阳极的阴极保护法] 此法是将活泼金
属（如锌或锌的合金）连接在被保护的金 属上，当发生电化腐蚀时，这种活泼金属 作为负极发生氧化反应，因而减小或防止 被保护金属的腐蚀。这种方法常用于保护 水中的钢桩、海轮外壳和水中钢铁闸门等 。例如在轮船的外壳水线以下处或在靠近 螺旋浆的舵上焊上若干块锌块，来防止船 壳等的腐蚀。
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钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较
析氢腐蚀
水膜呈酸性
吸氧腐蚀
水膜呈中性或酸性很弱或碱性
条件
电 负极Fe(-)
极 反
正极C(+)
应 总反应:
Fe-2e-=Fe2+
2H++2e-=H2↑
Fe + 2H+ =
2Fe-4e-=2Fe2+
O2+2H2O+4e-=4OH-
2Fe+2H2O+O2= 2Fe(OH)2 4Fe(OH)2+2H2O+O2==4Fe(OH)3
人教高中化学选修金属的腐蚀与防护PPT
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第二页，共22页。
第二节 金属的腐蚀和防护
• 1
2
第三页，共22页。
知识总结
一、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
化还原反应而腐蚀损耗的过程。
2、金属腐蚀的本质：
金属原子
失e-
氧化反应
金属阳离子
M – ne-→Mn+
Fe2+ + H2 ↑
Fe2O3 ·nH2O
（铁锈）
联 系
通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍
第九页，共22页。
思考题:

一、金属的电化学腐蚀
2. 钢铁的电化学腐蚀
铁是负极，铁失去电子而被氧化成Fe2+： Fe − 2e- ══ Fe2+
碳是正极，发生的反应有两种情况： a. 水膜呈弱酸性或中性：(吸氧腐蚀)
O2 + 4e- + 2H2O ══ 4OHb. 水膜的酸性较强：(析氢腐蚀)
2H+ +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。
(2)电化学腐蚀
一、金属的电化学腐蚀
1. 概念
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 化腐蚀。
2. 钢铁的电化学腐蚀
在潮湿的空气中，钢铁表面会形成一薄层 电解质溶液的薄膜，它跟钢铁里的铁和少量的 碳构成无数微小的原电池。
电化学腐蚀才是氧化还原反应 ③因为二氧化碳普遍存在，所以钢铁的电化学腐蚀
以析氢腐蚀为主 ④无论是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，总是金属被氧化
A. ①③ B. ②③ C. ①④ D. ①③④
课堂练习
2. 钢铁锈蚀过程中可能发生的变化是( A )
①Fe由单质转化为+2价； ②Fe由+2价转化为+3价； ③产生氢气； ④产生氧气； ⑤杂质C被氧化除去； ⑥Fe(OH)3失水变成Fe2O3·xH2O。 A. ①②③⑥ B. ①③④ C. ①③ D. 全部
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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 约合人民币：3000亿元。
据统计，金属腐蚀造成的直接损失 远远超过水灾、火灾、风灾和地震等自 然灾害的总和。