高中化学 第四节 金属的电化学腐蚀与防护教案 新人教版选修4

1 课题：第四节 金属的电化学腐蚀与防护 授课班级

课 时 1.5

教

学

目

的 知识

与

技能 1、知道金属腐蚀的两种类型（化学腐蚀和电化学腐蚀）。

2、能解释金属发生电化学腐蚀的原因,认识金属腐蚀的危害。

3、知道防护金属腐蚀的方法。

过程

与

方法 1、学会设计控制单一变量进行对比实验以及对实验设计进行评价。

2、从实验探究过程中提高对实验现象的观察能力和分析能力。

情感

态度

价值观 1、通过金属腐蚀与生产、生活实际相联系的内容,增强学生学习兴趣.

2、通过课堂探究活动,发展学生的探究能力,学会与人合作与交流,共同研究，探讨科学问题。

3、通过化学实验（设计、验证和评价）这一科学研究方法，培养学生实事求是的科学精神，帮助学生树立正确的科学态度。

重 点 金属的电化学腐蚀及金属的电化学防护。

难 点 金属发生吸氧腐蚀的电化学原理

知

识

结

构

与

板

书

设

计 第二节 金属的腐蚀与防护

一、金属腐蚀

金属腐蚀：金属（或合金）跟周围接触到的气体（或液体）反应而腐蚀损耗的过程。

1、化学腐蚀：金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。特点：反应简单、金属与氧化剂之间的氧化还原反应。

2、电化学腐蚀

电化学腐蚀 ：不纯的金属或合金与电解质溶液接触，会发生原电池反应，比较活泼的金属失电子被氧化的腐蚀。

3、化学腐蚀与电化腐蚀的对比

（1）本质：金属原子失电子而被氧化

M – ne == Mn+

(2)

（3） 相互关系：往往同时发生，电化腐蚀要比化学腐蚀普遍得多。

4、金属腐蚀的快慢判断

在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢可用下列规律判断：电解原理引起的腐蚀> 2 原电池引起的腐蚀>化学腐蚀>有防腐蚀措施的腐蚀

二、金属的电化学保护

1、金属的常见防护方法

(1).在金属表面覆盖保护层

a.涂矿物质油脂、油漆或覆盖搪瓷塑料.

b.镀抗蚀金属－电镀、热镀、喷镀法

c.用化学方法使其表面形成一层致密氧化膜，如烤蓝.

(2).改变金属内部组成结构而增强抗腐蚀能力，如制成不锈钢.

2、电化学防护

（1）、牺牲阳极保护法：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.

（2）、外加电流法：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、海水及河水中金属设备的腐蚀。

教学过程

教学步骤、内容 教学方法、手段、师生活动

[投影]金属腐蚀录象。

[引入]金属腐蚀的现象非常普遍，像金属制成的日用品、生产工具、机器部件、海轮的船壳等，如保养不好，都会腐蚀，从而造成大量金属的损耗。至于因设备腐蚀损坏而引起停工减产、产品质量下降、污染环境、危害人体健康，甚至造成严重事故的损失，那就更无法估计了。因此，了解金属腐蚀的原因，掌握防护的方法，是具有十分重要的意义的。

[板书] 第二节 金属的腐蚀与防护

一、金属腐蚀

[阅读]回答什么是金属腐蚀？

[板书]金属腐蚀：金属（或合金）跟周围接触到的气体（或液体）反应而腐蚀损耗的过程。

[讲]金属腐蚀后在外形、色泽及机械性能等方面都有一定的变化。而金属腐蚀的本质就是金属失去电子形成阳离子的过程

［讲］金属的化学腐蚀：金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。例如：铁在高温下与氧气直接化合而被腐蚀，在工业生产中氯气跟铁或与其他金属化合使金属锈蚀。特点：反应简单、金属与氧化剂之间的氧化还原反应。

[板书]1、化学腐蚀：金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。 3 特点：反应简单、金属与氧化剂之间的氧化还原反应。

[思考与交流]铁钉生锈的条件：铁钉含杂质、与电解质溶液接触。绝大多数钢铁生锈是否是化学腐蚀？为什么？

[板书]2、电化学腐蚀

[讲]由于金属和液态介质(常为水溶液)构成微小的原电池而发生金属腐蚀的过程.电化学腐蚀是金属腐蚀的主要形式.例如:钢铁在潮湿的空气中生锈就是电化学腐蚀造成的.

[板书] 电化学腐蚀 ：不纯的金属或合金与电解质溶液接触，会发生原电池反应，比较活泼的金属失电子被氧化的腐蚀。

[分析]形成原电池的原因。

[板书]

[投影]钢铁的吸氧腐蚀与析氢腐蚀：

[讲] 吸氧腐蚀与析氢腐蚀：发生条件、正负极反应、总反应。

[投影]

分类 析氢腐蚀 吸氧腐蚀

条件 水膜酸性较强（弱酸） 水膜酸性较弱或呈中性

负极反应 Fe –2e－ === Fe2+ 2Fe –4e －=== 2 Fe2+

正极反应 2H2O + 2e－ === H2↑+2OH－ 2H2O + O2 + 4e－ == 4OH-

总反应 Fe + 2H2O == Fe(OH)2+ H2↑ 2Fe+2H2O+O2== 2Fe(OH)2

4Fe(OH)2+2H2O+O2=

4Fe(OH)3 Fe2O3.xH2O 4Fe(OH)2+2H2O+ O2 =

4Fe(OH)3 Fe2O3.xH2O

次要 主要

电子如何流动Fe失去2e，成为Fe2＋进入溶液，Fe失去电子流入C极，H＋趋向于C极，与C极上的电子结合成H2析出Fe失去电子成为Fe2＋进入溶液，Fe失去的电子流入C极，在C极O2获得电子成为OH― 4 形成回路 溶液 进入溶液

[实验4-3]将经过酸洗除去铁锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡以下，放入具支试管中，观察导管中水柱变化，并思考原因？

[投影]

[现象及解释]导管内水柱上升，因为发生了吸氧腐蚀，试管内空气减少。

[归纳与交流]化学腐蚀与电化腐蚀的对比。

[板书]3、化学腐蚀与电化腐蚀的对比

（1）本质：金属原子失电子而被氧化

M – ne == Mn+

(2)

（3） 相互关系：往往同时发生，电化腐蚀要比化学腐蚀普遍得多。

［思考与交流］铁生锈除了必须有空气及水的参与外，还受其他一些因素的影响.请解释下列有关铁生锈现象的原因.

1.相对于在内河行驶的轮船来说，海轮更容易被腐蚀.

海轮更容易被腐蚀，是因为海水中含有较多的氯化钠等盐类，导电能力比内河的水更强，而在电解质溶液中，电化学腐蚀更易进行.

2. 1910年遗留在南极的食品罐头盒，其表面至今很少有铁锈出现.

由于南极的温度常年在0℃以下，说明在较高温度下，腐蚀更易进行.

3.用于连接铜板的铁螺丝容易生锈

由于铁与铜及空气中的水蒸气构成了原电池，铁作电池的负极，因此更容易腐蚀而生锈.

4.当化工厂派出的废气为酸性气体时,工厂附近的铁制品容易生锈.

因为铁制品在酸性条件下比在中性条件下更易被腐蚀.

［投影小结］化学腐蚀与电化学腐蚀的比较 5 化学腐蚀 电化学腐蚀

条件 金属与非电解质等直接接触 不纯金属或合金与电解质溶液接触

现象 无电流产生 有微弱电流产生

本质 金属被氧化的过程 较活泼金属被氧化的过程

相互关系 化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍，危害严重

[板书]4、金属腐蚀的快慢判断

在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢可用下列规律判断：电解原理引起的腐蚀>原电池引起的腐蚀>化学腐蚀>有防腐蚀措施的腐蚀

[过渡]金属被腐蚀后，在外形、色泽以及机械性能等方面都将发生变化，会使机器设备、仪器、仪表的精密度和灵敏度降低，影响使用以至报废，甚至发生严重事故。每年由于钢铁生锈会使我国损失大约100～150亿元。在英国，每90秒钟就有1吨钢被锈蚀掉。因此防止金属腐蚀有很重要的意义。

[板书]二、金属的电化学保护

［投影］

1.影响金属腐蚀的两个因素.金属本性介质—金属是否活泼，纯净—金属与哪些物质共存2.金属腐蚀的本质：金属原子失去电子成为阳离子的过程.防止金属失电子，最简单的办法就是隔绝空气和水，覆盖保护层.

［板书］1、金属的常见防护方法

(1).在金属表面覆盖保护层

a.涂矿物质油脂、油漆或覆盖搪瓷塑料.

b.镀抗蚀金属－电镀、热镀、喷镀法

c.用化学方法使其表面形成一层致密氧化膜，如烤蓝.

(2).改变金属内部组成结构而增强抗腐蚀能力，如制成不锈钢.

[讲]电化学保护法是根据电化学原理在金属设备上采取措施，使之成为腐蚀电池中的阴极，从而防止或减轻金属腐蚀的方法。

［板书］2、电化学防护 6 （1）、牺牲阳极保护法：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.

［讲］牺牲阳极保护法是用电极电势比被保护金属更低的金属或合金做阳极，固定在被保护金属上，形成腐蚀电池，被保护金属作为阴极而得到保护。牺牲阳极一般常用的材料有铝、锌及其合金。此法常用于保护海轮外壳，海水中的各种金属设备、构件和防止巨型设备(如贮油罐)以及石油管路的腐蚀。如闸门、轮船连上锌块或锌皮等。

[投影]

［板书］（2）、外加电流法：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、海水及河水中金属设备的腐蚀。

[投影]

[小结]防腐蚀措施由好到差的顺序为：外接电源的阴极保护法腐蚀>牺牲阳极的阴极保护法防腐>有一般防护条件的防腐>无防护条件的防腐

教学回顾：