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《金属的锈蚀和防护》讲义一、金属锈蚀的危害金属在我们的生活中无处不在，从建筑结构到交通工具，从日常用品到工业设备，都离不开金属材料。
然而，金属锈蚀却是一个严重的问题，给我们的生活和经济带来了诸多危害。
首先，金属锈蚀会导致金属制品的强度和性能下降。
例如，锈蚀的钢铁结构可能会变得脆弱，无法承受原本设计的载荷，从而引发安全隐患。
在交通运输领域，锈蚀的汽车零部件可能会失效，影响车辆的正常运行，甚至导致交通事故。
其次，金属锈蚀会缩短金属制品的使用寿命。
原本可以使用多年的金属设备，由于锈蚀的侵蚀，可能提前报废，需要频繁更换，这不仅增加了成本，还造成了资源的浪费。
此外，金属锈蚀还会影响金属制品的外观。
锈蚀产生的锈斑和腐蚀痕迹会使金属表面变得粗糙、丑陋，降低了产品的美观度和价值。
二、金属锈蚀的原因金属锈蚀是一个复杂的化学过程，主要由以下几个因素引起：1、氧气和水氧气和水是导致金属锈蚀的两个关键因素。
在潮湿的环境中，金属表面容易形成水膜，氧气溶解在水膜中，与金属发生化学反应，形成氧化物。
例如，铁在潮湿的空气中会发生吸氧腐蚀，生成铁锈（主要成分是氧化铁）。
2、电解质溶液电解质溶液的存在会加速金属的锈蚀。
常见的电解质溶液如海水、酸雨等，它们能够增强电流的传导，促进金属的电化学腐蚀。
3、金属的活泼性不同的金属具有不同的活泼性，活泼性较强的金属更容易锈蚀。
例如，在常见的金属中，铁比铜更容易生锈。
4、环境中的污染物环境中的污染物如二氧化硫、氯化氢等气体，会与金属表面的水膜反应，生成酸性物质，加速金属的腐蚀。
5、表面状态金属表面的粗糙度、划痕、裂缝等缺陷会增加金属与外界环境的接触面积，从而加速锈蚀的发生。
三、金属锈蚀的类型1、化学锈蚀化学锈蚀是指金属与非电解质直接发生化学反应而引起的锈蚀。
这种锈蚀通常在干燥的环境中发生，例如，铁在高温下与氧气反应生成氧化铁。
2、电化学锈蚀电化学锈蚀是指金属在电解质溶液中形成原电池，发生氧化还原反应而引起的锈蚀。
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。
《金属的锈蚀和防护》讲义一、金属锈蚀的危害在我们的日常生活和工业生产中，金属材料无处不在。
从小小的铁钉到大型的钢结构桥梁，金属都发挥着重要的作用。
然而，金属锈蚀却是一个不容忽视的问题。
金属锈蚀会导致金属制品的强度降低、结构受损。
比如，锈蚀的桥梁可能会在承受重量时发生坍塌，威胁到人们的生命安全；锈蚀的机械零件可能会突然失效，影响设备的正常运行，造成生产中断，带来经济损失。
金属锈蚀还会造成资源的浪费。
许多金属制品由于锈蚀而无法继续使用，不得不被废弃，这意味着在生产这些金属制品时所消耗的大量能源和原材料也随之浪费。
此外，金属锈蚀还可能导致环境污染。
一些锈蚀产物可能会对土壤、水体等造成污染，影响生态平衡。
二、金属锈蚀的原因1、化学腐蚀化学腐蚀是金属与周围介质直接发生化学反应而引起的腐蚀。
例如，金属在高温下与干燥的气体（如氧气、氯气等）发生反应，形成相应的氧化物或氯化物。
2、电化学腐蚀电化学腐蚀是金属在电解质溶液中发生电化学反应而引起的腐蚀。
这是金属锈蚀最常见的形式。
以铁的锈蚀为例，在潮湿的空气中，铁表面会吸附一层水膜，水膜中溶解了氧气和二氧化碳等物质，形成电解质溶液。
铁中的杂质（如碳）和铁形成了原电池，铁作为负极失去电子被氧化成亚铁离子，氧气在正极得到电子被还原成氢氧根离子，最终生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁进一步被氧化成氢氧化铁，氢氧化铁脱水形成铁锈。
3、环境因素（1）湿度湿度是影响金属锈蚀的重要因素之一。
高湿度环境会加速金属的锈蚀，因为水膜更容易在金属表面形成，为电化学腐蚀提供了条件。
（2）温度温度升高通常会加快化学反应的速度，从而加速金属的锈蚀。
（3）氧气氧气是金属锈蚀的必要条件之一。
氧气参与了电化学腐蚀中的正极反应，促进了金属的氧化。
（4）污染物空气中的污染物，如二氧化硫、硫化氢等，会与金属表面的水膜反应生成酸性物质，加速金属的腐蚀。
三、金属锈蚀的防护方法1、改变金属的内部结构通过合金化的方法，在金属中添加其他元素，改变金属的内部结构，从而提高金属的耐腐蚀性。
初四化学第四单元第三节钢铁的锈蚀与防护教案1 我们身边有哪些废弃的金属制品?2 从环境保护和资源再利用的角度,应如何处理这些金属制品?3为什么要回收利用废旧金属？四、典型例题：1、为了防止家中的菜刀生锈，某同学设计了以下几种方案：①每天用机油擦拭一遍②用完后保存在水中③擦干后用植物油涂抹④用干布把它擦干⑤用食醋涂抹⑥用酱油涂抹⑦用清水洗干净后迅速放进塑料袋中，并包裹好。
选出你认为合理可行的方案( )A．①②③④⑥⑦B．②③④C．③④D．⑤⑥⑦2、下列有关铁生锈的叙述中错误的是( )A．铁生锈时一定伴随着物理变化B．铁生锈时，铁发生了缓慢氧化C．铁生锈的实质是铁与氧气反应D．铁生锈时会有难以察觉的热量释放3、下列铁制品是如何防止生锈的？（1）自行车钢圈（2）搪瓷浴缸（3）自来水管4、在研究“铁生锈的条件”的实验中，某兴趣小组对实验进行了创新设计，请把实验报告补充完整．取3段光亮无锈的细铁丝，绕成螺旋状，放入3支干燥洁净的试管底部，进行下列实验，实验要保证有足够长的时间来观察现象．（1）实验①②无明显现象，实验③中铁丝生锈，且试管内空气体积减小．铁生锈实际上是铁与空气中的_______和_______(填物质名称)发生反应的结果。
（2）当铁丝足量，时间足够长，实验③进入试管的水的体积大约占试管体积的_________。
（3）根据铁生锈的原理和条件，你认为新疆和海南岛的钢铁，哪里的更容易生锈？_____________________________。
五、巩固练习：详见《练习册》六、归纳小结：1、铁在空气中锈蚀，实际上是铁跟氧气、水等物质互相作用，发生一系列复杂的化学反应，使铁转化为铁的化合物的过程。
铁锈的主要成分是氧化铁。
2、人们可以采用多种方法来防止钢铁生锈。
例如：喷涂油漆、镀锡、镀锌、镀铬（克罗米）等。
另外金属铝、锌在空气中能“自我保护”。
第三节金属的锈蚀与防护教学目标1 .知识与技能(1)探究金属的锈蚀的条件和防止金属锈蚀的原理。
(2)结合日常生活了解防止金属锈蚀、回收利用废金属的重要性。
2.技能与方法(1)认识科学探究的基本过程。
(2)初步学会用观察、实验等方法获取信息并对信息进行整合加工，从而获得新的知识。
3.情感、态度和价值观(1)通过对金属锈蚀知识的学习，懂得如何充分利用资源、珍惜资源、爱护环境、合理使用化学物质的观念。
(2)增强对自然界中化学现象的好奇心和探究欲，培养学生学习化学的兴趣，使学生感受到化学就在我们身边。
教学重点难点重点：(1)金属锈蚀条件的探究。
(2)防止金属锈蚀的方法，回收废金属的必要性。
难点：(1)根据所提假设，设计出合理的探究方案，并对每个实验结果进行整合。
(2)如何使学生解决生活中金属锈蚀的问题。
课时安排。
1课时教与学互动设计课前准备(一个星期的时间)大家经常看到金属锈蚀的现象，金属的锈蚀不仅给生产和社会发展带来影响和损失，还会导致人民生命财产的损失。
是什么引起金属的锈蚀呢？请同学们进行猜想，搜集信息，设计你的实验方案，可参考以下调查和探究提纲。
调查和探究提纲1.调查探究内容：铁、铜等生锈与哪些物质有关？防锈的方法有哪些？2.调查方法：(1)请教家长、邻居、同学等。
(2)观察你接触到的金属在什么部位？什么环境下最易生锈？日常生活中是如何防锈的？(3)参观工厂、企业，了解金属的锈蚀情况。
(4)参考教科书，到图书馆、书店、网上等搜集信息。
3.调查要求：(1)同学们可以以小组或个人为单位，分别调查。
(2)小组成员之间要经常交流，共同探究。
(3)认真观察实验现象，实验记录每天都要进行。
注：化学实验室可向同学提供所需的仪器。
实验记录表：钢铁制品锈蚀条件的探究实验记录篦一天第三天第四天第五天（一）创设情景，导入新课实物展示出示铁锁、铜壶、菜刀、铁丝、水龙头，分析还能否使用？讲解同学们利用课余时间，已经设计好了实验，老师为你们的成功感到高兴。
面请同学们展示自己的成果吧。
（二）合作交流，解读探究学生交流展示一周前的对比实验用品，交流操作方法、现象、结论和解释等。
讲解在交流的过程中，请同学们讲清你的设计意图和操作方法。
实验方案展示1 •铁丝锈蚀实验设计图2•铜片锈蚀实验设计图学生小结1.铁的锈蚀是在氧气、水等物质共同作用下产生的。
2•铜片的锈蚀是在氧气、二氧化碳、水等物质共同作用下产生的。
［点拨］分析铁锁、菜刀、铁丝、水龙头锈蚀的原因，讨论防止它们生锈的方法，推广到学生身边的金属用品如文具盒、自行车、铁桶等经久耐用的技巧。
小结防止铁生锈的措施有：1.表面保护法（1）清洁干燥（2）机械零件一一涂油（3）学校铁制栅栏一一刷漆（4）导线――塑料法（5）罐头盒一一镀锡（6）面盆一一烧涂搪瓷7■杓空a■-ftfi2空吒r~^B2 •牺牲保护法白铁皮表面——镀锌3•制成不锈钢［拓展］铝的“自我保护”投影（1）矿物可供开采的年限坐标分析图；（2）金属回收公司情况介绍；（3）废旧电池的污染；（4）保护金属资源的方法。
（三）应用迁移，巩固提高1.为防止铁生锈，下列采取的措施错误的是A.保持铁制品表面的洁净干燥B.在铁制品表面涂油C.在铁制品表面镀锌D.把铁制品浸在水中使它与空气隔绝2.下列方法中，不能防止铁制品生锈的是①涂油②刷油漆③砂纸擦④镀铬⑤水洗⑥烤蓝A.②④⑥ B .①②④ C .③⑤ D .①④⑤3.铁在一定条件下易生锈，下列关于铁生锈的叙述错误的是A.铁生锈一定伴有物理变化B.铁生锈时，铁发生了缓慢氧化C•铁生锈的实质是铁与空气中的氧气反应生成了氧化铁D.铁生锈时会有难以觉察的热量放出4.目前世界上许多国家正逐步用塑料管代替铸铁管做水管，其主要原因是A.塑料管的价格低B.塑料管比铸铁管轻C.制造塑料管比较方便D.铸铁管易生锈，浪费资源5.下列说法中不正确的是A.回收一个铝饮料罐比制造一个新饮料罐成本高B.回收铝饮料罐可以节约金属资源C.回收铝饮料罐可以节约能源D.回收铝饮料罐可以减少对环境的污染6.小林同学发现铜制眼镜框表面出现了绿色物质，通过化学学习知道该物质为铜锈，俗称铜绿，主要成分是C S（OH）2CO。
提出问题铜是在什么条件下锈蚀的？小林对此进行了探究。
猜想根据铜锈的化学式，猜想铜生锈可以是铜与水、__________ 共同作用的结果。
设计与实验借鉴“铁钉锈蚀条件的探究”实验，小林设计了“铜片锈蚀条件探究”实验如图所示。
（1）______________________ 实验较长时间后发现试管中的光亮铜片最先生锈（填字母编号）（2）从优化实验的角度考虑，A实验是多余的，他只考虑了水这个单一条件C试管中除光亮铜片、蒸馏水外，还有的另外一种物质为 _______(3) _____________________________________________ D试管中除光亮铜片外，还有的另外两种物质为_______________________________ ;从D试管的实验中，获得的结论是______ 。
评价与改进我认为小林设计的“铜片锈蚀条件的探究”实验不够完善，要得出正确结论，还要补充的一个实验是(可用图表示) _________________ 。
反思与小结通过铜片锈蚀条件下的探究实验，我获得的启示是： ________ o(四)总结反思，拓展升华本节课重点探究了金属制品锈蚀的原理，重点是要通过所学，学以致用，关注身直属的锈蚀，设法阻止锈蚀，同时要充分认识到废金属回收利用的重要性。
小论文1.通过网络或资料调查，了解当今最先进的防锈方法及技术。
2.废旧池还有可利用的价值吗?(二者任选其一)(五)课堂跟踪反馈夯实基础1.在铁制品表面涂油的主要目的A.使铁制品隔绝空气和水 B .铁和油反应防止生锈C.防止磨损 D .使机械表面美观2.下列关于金属资源的说法中，不正确的是A.地球上除少数不活泼的金属如金、银等有单质形式存在外，其余都以化合物形式存在B•地球上的金属资源是取之不尽的C.防止金属腐蚀、回收利用废旧金属，可以保护金属资源和环境D.合理开采矿物、寻找金属的替代晶，都是保护金属资源的有效途径3.下列金属在潮湿的空气中不易被腐蚀的是A.铁 B .银 C 镁 D .钙4.市场上出售的“热敷袋”中主要含有铁屑、碳粉、木屑和少量的氯化钠、水等，使用前将其用塑料袋与空气隔离，启用时打开塑料袋轻轻揉搓就会放出热量，使用完后发现有大量铁锈存在。
试回答：(1)铁锈的主要成分的化学式：_____________ ，“热敷袋”使用时产生热量的原因是__________ o5.据报道，全世界每年因金属腐蚀造成的直接经济损失达 7000亿美元，我国因金属腐蚀造成的损失占国民生产总值(CNP)的4%。
(1)请你根据不同的原理，提出防止钢铁腐蚀的两条合理措施：①_____________________②_____________________(2)铁制品表面的锈要及时除去，这是因为铁锈___________ ，会加快铁制品的生锈。
铝制品不需要除锈，这是因为铝制品的表面能形成____________ ，可以阻止铝进一步氧化。
(3)某化学课外活动小组在对该市的火力发电厂的调查中发现，该厂周围的铁件腐蚀的情况比其他地方严重。
试分析其原因是_________________ o(4)工业上常用稀硫酸对生锈的铁制品进行酸洗除锈，请写出稀硫酸与铁锈反应的化学方程式：___________________________ o提升能力6.我们已经知道，铁在潮湿的空气中易生锈。
设计一组实验，证明铁的生锈既不单纯是氧气的作用，也不单纯是水的作用，而是水和氧气共同作用的结果。
［答案］将一根无锈的铁钉分别与干燥的空气、蒸馏水、空气和水接触，(1)玻璃管A内水面上升时原因是搁置，玻璃管C中的水面______ 上升。
(2)如果使用较细的玻璃管，则A中水面上升的高度将增加 (填“增加”或“减少”)。
(3)有下列因素：①试管大小；②烧杯内水的高度；③钢丝绒浸入的液体；④实验时间。
本实验中影响铁生锈的因素有①③④。
开放探究8•—段旧铜导线表面被锈蚀生成铜绿，其主要成分为C U(OH)2CQ。
铜在什么条件下生锈？某校“研究性学习小组”拟通过下列实验进行探究 (见图)，现邀请你一起参加，并回答有关冋题：(1)根据铜绿主要成分的化学式推断，铜生锈有可能是铜与氧气、水和二氧化碳共同作用的结果(2)通过下列A、B、C三个实验，探究铜锈蚀的条件。
设计上述一组实验的指导思想是： __________________各实验所设计的条件分别是：实验A：铜与氧气、二氧化碳、水均接触;实验 B：铜只与氧气、二氧化碳接触(无水存在) ;实验C: ________________________________________ ，探究锈蚀实验进行时，两个弹簧夹应夹紧(填“夹紧”或“松开”)。
:(3)实验进行一段时间后，只有 A (填序号)实验中试管内的铜丝生锈。
(4)上述实验方案还不够完善，需要得出可靠的实验结论，还需要在补充一个实验D,其中X应该是纯净的二氧化碳，原因是时间(h) 0 1 2 3 4 5 6A上升高度(cm) 0 0.4：3. 3 5. 6 6. 8 9. 8 「13.5 ]B上升高度(cm)1 0 0 0 0 0 0. 5 1 . 0 C上升高度(cm) 0 0 0 0 0 0 0进行比较。
rtn;长时间? 钩A空比较铁钉锈蚀的情况。
7 •某学生以浸过醋的钢丝绒、浸水的钢丝绒、干燥的钢丝绒分别盛人大小相同的试管A、B、C中，都按右图装配好，测得玻璃管水的上升高度，记录如下NW41峯。
