金属的锈蚀与防护

《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。

金属的锈蚀与防护练习题一、单选题（本大题共14小题，共28.0分）1.保护金属资源的有效途径，不包括下列的( )A. 回收利用金属B. 寻找金属替代品C. 禁止使用铁制品D. 合理开采矿物2.下列各种情况中，埋在地下的铸铁管道腐蚀速率最慢的是( )A. 在潮湿、疏松、透气的中性土壤中B. 在潮湿、疏松、透气的酸性土壤中C. 在干燥、致密、不透气的中性土壤中D. 在沿海潮湿的土壤中3.下列选项中，与“越王勾践剑”出土时保存完好的原因无关的是( )A. 剑身曾经过防锈表面处理B. 埋藏环境中的氧气少C. 材料(青铜)本身不容易生锈D. 埋藏环境的压强比较恒定4.光亮的铁钉在下列几种情况下，最不容易生锈的是( )A. B. C. D.5.世界每年因锈蚀而损失的金属数量巨大，防止金属锈蚀已成为科学研究中的重大问题。

下列有关金属锈蚀与保护的措施中不正确．．．的是( )A. 铝的抗腐蚀性能比铁强，生活中可用钢丝球洗刷铝锅B. 同样的铁制品在海南比在兰州更易锈蚀C. 在铁表面刷油漆可以防止铁锈蚀D. 金属资源是不可再生资源，要有计划、合理开采6.下列有关金属材料的说法错误的是( )A. 铝和金都有很好的抗腐蚀性，是因为二者的化学性质都很稳定B. 金属的回收利用是保护金属资源的有效途径之一C. 在潮湿的空气中铁易生锈D. 高炉炼铁的原理是在高温条件下，用一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来7.下列有关物质的性质与用途对应不匹配的是( )选项A B C D性质汽油能溶解油污铁粉易生锈石墨具有导电性硝酸铵溶于水吸热用途洗涤油污作食品保鲜吸氧剂制作铅笔芯制作医用速冷冰袋A. AB. BC. CD. D8.人类从石器时代进入青铜器时代，继而进入铁器时代，都是以金属材料的使用作为标志的。

下列说法正确的是( )A. 铝制品在常温下有良好的抗腐蚀性B. 纯铜比铜合金更适合用于制作耐磨齿轮C. 铁锅清洗后未擦干的水可隔绝空气减缓锈蚀D. 含铅、汞等重金属的废旧电池不可回收利用9.柳州市被称为“桥梁博物馆”，刚建成的凤凰岭大桥成为“桥梁博物馆”的新成员，大桥的桥体使用了大量的金属材料。

防止金属锈蚀的方法
防止金属锈蚀的方法有以下几种：
1.镀层保护：在金属表面镀上防锈层，如镀锌、镀铬等。

这些镀层可以阻断金属与外界氧气、水分的接触，有效防止金属锈蚀。

2.喷涂保护：使用防锈漆或喷涂其他防腐涂料，形成一层保护膜，可隔绝金属与环境的接触，达到防锈的效果。

3.电化学保护：通过施加电流，将金属表面形成一层保护性氧化层，如阳极保护、阴极保护等。

4.合理选用金属：选择具有优良耐腐蚀性能的金属材料，如不锈钢、铜等。

5.控制环境条件：尽量避免金属暴露在潮湿、高温、高湿度、酸碱性强的环境中，这些环境容易使金属发生锈蚀。

6.定期维护：对金属表面进行定期清洁、除去锈迹，涂抹防锈剂或保养剂，保持金属表面的光洁与防护。

综上所述，通过镀层保护、喷涂保护、电化学保护、合理选用金属、控制环境条件和定期维护等方法可以有效防止金属锈蚀。

第三节钢铁的锈蚀与防护教学目标【知识与技能】(1)了解金属锈蚀的原理，并学会利用控制变量法探究金属生锈的条件。

(2)知道废旧金属对环境的污染，认识回收利用废旧金属对金属资源保护的重要性。

(3)知道保护金属资源的主要途径。

【过程与方法】通过金属锈蚀条件的探究，学习设计和进行对比实验的方法，在探究过程中培养学生观察、分析、归纳的能力。

【情感态度与价值观】通过对废弃金属污染环境的介绍，让学生树立环保意识。

教学重难点【重点】铁锈蚀的条件及其防护，合理利用金属资源。

【难点】对铁锈蚀的条件及其防护措施的初步探究。

教学过程知识点一导致钢铁锈蚀的因素【自主学习】阅读教材第67～68页的活动天地9－4，完成下列填空：1．影响钢铁锈蚀的因素影响因素：钢铁的成分和环境的温度、湿度、酸碱性等。

铁锈主要成分：氧化铁(Fe2O3)。

铁锈特点：疏松多孔，会进一步加速腐蚀。

【合作探究】金属腐蚀会给我们带来哪些危害？答：(1)使宝贵的材料变为废物；(2)钢材损耗大；(3)影响正常生产；(4)造成事故或事故隐患；(5)影响产品质量等。

【教师点拨】铁生锈的条件：铁与空气中的氧气和水同时接触才会锈蚀。

氧气和水的含量越高，锈蚀越快。

另外酸和食盐水能使铁在氧气、水存在的环境中加速锈蚀。

【跟进训练】1．下列环境中，铁钉表面最容易产生铁锈的是( B )A．在稀盐酸中B．在潮湿的空气中C．在干燥的空气中D．浸没在植物油中2．某同学根据铜绿的成分——Cu2(OH)2CO3作出猜想：金属铜锈蚀的条件除有氧气和水外，还必须有二氧化碳。

为证明“必须有二氧化碳”，需要进行如图所示实验中的( B )A．甲和乙B．甲和丁C．乙和丁D．丙和丁知识点二减缓钢铁锈蚀的方法【自主学习】阅读教材第68～69页的相关内容，完成下列填空：1．铁生锈的条件是铁与空气中的氧气和水同时接触，故减缓钢铁锈蚀的原理是使钢铁制品隔绝空气(或氧气)或隔绝水。

2．减缓钢铁锈蚀的方法：(1)在金属表面覆盖保护层(涂刷矿物油或油漆、覆盖搪瓷或塑料等)。

金属防腐处理方法一、金属的防护及保护方法（一）金属的防护针对金属腐蚀的原因采取适当的方法防止金属腐蚀，常用的方法有：1.改变金属的内部组织结构例如制造各种耐腐蚀的合金，如在普通钢铁中加入铬、镍等制成不锈钢。

2.保护层法在金属表面覆盖保护层，使金属制品与周围腐蚀介质隔离，从而防止腐蚀。

如：（1）在钢铁制件表面涂上机油、凡士林、油漆或覆盖搪瓷、塑料等耐腐蚀的非金属材料。

（2）用电镀、热镀、喷镀等方法，在钢铁表面镀上一层不易被腐蚀的金属，如锌、锡、铬、镍等。

这些金属常因氧化而形成一层致密的氧化物薄膜，从而阻止水和空气等对钢铁的腐蚀。

（3）用化学方法使钢铁表面生成一层细密稳定的氧化膜。

如在机器零件、枪炮等钢铁制件表面形成一层细密的黑色四氧化三铁薄膜等。

3.电化学保护法利用原电池原理进行金属的保护，设法消除引起电化腐蚀的原电池反应。

电化学保护法分为阳极保护和阴极保护两大类。

应用较多的是阴极保护法。

4.对腐蚀介质进行处理消除腐蚀介质，如经常揩净金属器材、在精密仪器中放置干燥剂和在腐蚀介质中加入少量能减慢腐蚀速度的缓蚀剂等。

（二）电化学保护将被保护的金属作为腐蚀电池的阴极，使其不受到腐蚀，所以也叫阴极保护法。

这种方法主要有以下两种：1.牺牲阳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和海轮外壳等例如水中钢铁闸门的保护，通常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。

2.外加电流的保护法将被保护的金属和电源的负极连接，另选一块能导电的惰性材料接电源正极。

通电后，使金属表面产生负电荷（电子）的聚积，因而抑制了金属失电子而达到保护目的。

此法主要用于防止在土壤、海水及河水中的金属设备受到腐蚀。

电化学保护的的另一种方法叫阳极保护法，即通过外加电压，使阳极在一定的电位范围内发生钝化的过程。