【苏教版】高三化学选修四：专题1-第3单元-金属的腐蚀与防护》ppt课件

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A瓶(盛干燥的铁丝)
00 0 0 0 0 0
B瓶(盛浸过食盐水的铁丝) 0 0.4 1.2 3.4 5.6 7.6 9.8
C瓶(盛浸过清水的铁丝) 0 0 0 0.3 0.8 2.0 3.5
D瓶(盛完全浸没在 食盐水中的铁丝)
00 0 0 0 0 0
▪ (1)为什么有的导管中水面会上升？ _________。
▪ (2)上述实验中，铁生锈的速率由大到小的排 列顺序为__________________________ (填 小烧瓶的字母编号)。
▪ (3)影响铁生锈的因素除氧气外还有 _________________。
▪ (4)日常生活中常见的铁制品生成铁锈，试写 出铁制品生成铁锈(Fe2O3·xH2O)的化学方程 式_____________________。
▪ 【答案】吸氧腐蚀。金属活动性顺序表中氢 以前的金属是在一些水膜酸性较强的情况下 才发生析氢腐蚀的，氢以后的金属只能发生 吸氧腐蚀，且生活中金属表面形成的水膜酸
▪ 【慎思3】 想一想，连一连。
▪ (1)加保护层 流电源
A.钢闸门与直
▪
负极相连
Байду номын сангаас
▪ (2)牺牲阳极的阴极保护法 B.电线外面包 塑料法
▪ 为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收，最好 向槽液中加入下列试剂中的________(填字 母)。
▪ a．NH3
b．CO2
▪ c．NaOH d．HNO3
▪ ②以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝 材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为
____________________，取少量废电解液加 入NaHCO3溶液后产生气泡和白色沉淀；产 生沉淀的原因是
▪ 【例1】钢铁在潮湿环境中发生电化学腐蚀 时，正极所发生的主要反应是( )
▪ A．Fe－2e－===Fe2＋
▪ B．2H＋＋2e－===H2↑ ▪ C．2H2O＋O2＋4e－===4OH－ ▪ D．4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
▪ 解析 钢铁在潮湿的环境中发生电化学腐蚀 有两种类型：析氢腐蚀和吸氧腐蚀，在水膜 酸性较强时发生析氢腐蚀，水膜呈中性或弱 酸性时发生吸氧腐蚀，两者的负极反应相 同，只是正极反应不同。在通常情况下，水 膜为弱酸性或中性，主要发生的是吸氧腐 蚀，故选择吸氧腐蚀的正极反应：2H2O＋O2 ＋4e－===4OH－。
一些钢铁设备如锅炉内 土壤、海水及水中的金
应 用 壁、船体外壳等装上镁合 属设备
金或锌片
实例示 意图
【例 2】 对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿 命。
(1)以下为铝材表面处理的一种方法：
①碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有 气泡冒出，原因是 _________________(用离子方程式表示)。
金属的防护
▪ 1．金属的腐蚀快慢和金属的防护方法的优劣 ▪ (1)各种腐蚀的程度由大到小的顺序(相同条件
下)
(2)各种防腐蚀措施由好到差的顺序
外接电源的 阴极保护法
＞
牺牲阳极的 阴极保护法
＞
有一般防护条 件的防腐蚀法
＞
无防护条件的防腐蚀法
▪ 2．两种电化学防腐蚀方法的比较
电化学 牺牲阳极的阴极保护法 外加电流的阴极保护法
▪ (1)化学腐蚀：指金属与无其他物质_________ 发生氧化还原反应而引起的腐蚀。原腐电池蚀过程
中____电流产生失去。
氧化
▪ (2)电化学腐蚀：指不纯的金属或合金发生
▪ 2．金属的电化学腐蚀
▪ 以钢铁腐蚀为例：
▪ (1)吸氧腐蚀 ▪ 条件：弱_酸_性__或_中_性______； ▪ 负__极__：__2F__2e__F－_e_＋4__e__O－__=2＋=__=__22__HF__e2O2__＋=__=__=__2；；Fe(2正总OHH2极反O)2＋：应O2式＋4：e－===4OH－ ▪ _最_4终_F_e(生_O_H成_)_2＋铁__O锈_2＋_(_2主_H_2要O_=_=成_=_4分F_e_(为_O_HF_)e3_2_O_3_·。nH2O)，反
▪(3)X为碳棒，开关K接M时，Fe作负极，被 腐蚀；接N时，Fe作阴极，被保护。X为Zn， 开关K置于M时，形成原电池，Zn为负极， Fe答为案正(极1)①，2A属l＋于2O牺H牲－＋阳2H极2O=的==阴2A极lO－保2＋护3H法2↑。
b ②2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋ HCO3－与 H＋反应
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
相互联系
化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生
▪ 2.吸氧腐蚀、析氢腐蚀的比较
腐蚀类型 区别与联系
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
相
被腐蚀金属为原电池的负极，其原子失去电子变成金属阳离
腐蚀的本质
同
子，发生氧化反应
点 负极反应式
Fe－2e－===Fe2＋
▪ 1．利用原电池原理解释电化学腐蚀的原因。 ▪ 2．认识金属腐蚀的危害。 ▪ 3．了解防止金属腐蚀的措施。
笃学一 金属的腐蚀
▪ 1.金属的腐蚀
▪ 金属腐蚀是金属或合金与周围环境中的物质
发生损化耗 学反应而腐蚀___化_学_腐的蚀现象。电化一学腐般蚀 可分
为_________和___________直。接接触
防护
依据
原电池原理
电解池原理
原理
形成原电池时，被保护金 将被保护金属与另一附 属作正极(阴极)，不反应受 加电极作为电解池的两 到保护；活泼金属作负极 个极，使被保护金属作 (阳极)，发生反应受到腐 阴极，在外加直流电的 蚀。阳极要定期予以更换 作用下使阴极得到保护
电化学 防护
牺牲阳极的阴极保护法 外加电流的阴极保护法
▪ 答案 C
▪ 【体验1】关于铜板上铁铆钉处的吸氧腐蚀的 下列说法中，不正确的是( )
▪ A．正极电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑ ▪ B．此过程中还涉及到反应：4Fe(OH)2＋
2H2O＋O2===4Fe(OH)3
【解析】铁铆钉发生吸氧腐蚀时，负极为铁，反应为 2Fe －4e－===2Fe2＋，正极为铜，反应为 2H2O＋O2＋4e－===4OH－， 总反应为 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2，生成的 Fe(OH)2 继续 被空气中的 O2 氧化成 Fe(OH)3，反应为 4Fe(OH)2＋O2＋ 2H2O===4Fe(OH)3，反应中电子从负极 Fe 移向正极 Cu，铜不 被腐蚀。
解析 (1)①铝与碱反应产生 H2，离子方程式为 2Al＋2OH－ ＋2H2O===2AlO－2 ＋3H2↑，通 CO2 气体，可以让溶液中的 AlO2－ 全部转化为 Al(OH)3 沉淀。②阳极材料是铝，属于活性电极，电 极本身参与反应，反应过程中失去电子而生成 Al2O3，电解质溶 液是稀硫酸，溶液中的水为金属铝提供了氧元素，所以电极反应 式为 2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋，电解后的溶液中含有大 量 H＋和少量 Al3＋，加入 NaHCO3 消耗 H＋产生 CO2 气体，Al3＋ 的水解平衡向右移动，产生 Al(OH)3 沉淀。(2)电镀时，镀件作 阴极，镀层金属作阳极，镀层金属的盐溶液作电解液。
外加电流的阴极保护法
▪ 分为_________的阴极保护法和 _____________________。
▪ 【慎思1】 金属发生电化学腐蚀的原因是什 么？
▪ 【答案】金属发生电化学腐蚀的根本原因是 被腐蚀的金属成为原电池的负极，其原子失 去电子变成金属阳离子而溶解。
▪ 【慎思2】 生活中金属的电化学腐蚀中析氢 腐蚀与吸氧腐蚀哪个更普遍些？为什么？
▪ 说明：(1)由于在通常情况下，金属表面不会 遇到酸性较强的溶液，所以吸氧腐蚀是金属 腐蚀的主要形式，而且析氢腐蚀最终也会被 吸氧腐蚀所代替。
▪ (2)电化学腐蚀中吸氧腐蚀比析氢腐蚀更为普 遍，在金属活动顺序表中位于氢前面和氢之 后的多数金属都能发生吸氧腐蚀，但只有在 金属活动顺序表中位于氢前面的金属才可能 发生析氢腐蚀。
▪ 【答案】(1)铁丝发生吸氧腐蚀消耗氧气，使 瓶内气体分子数减少，导致瓶内压强减小， 因此导气管中水面上升
▪ (2)B＞C＞A＝D
▪ (3)水、电解质(或电解质溶液)、温度等 ▪ (4)4Fe＋3O2＋2xH2O===2Fe2O3·xH2O ▪ (5)洗净、擦干、涂油等
▪ 【解析】(1)由于在该反应条件下，铁丝发生 的是吸氧腐蚀，O2被消耗，导致气压减小， 因此，液面上升。(2)液面上升得越快，说明 铁丝被腐蚀得越快。(3)空气湿度、电解质溶 液以及温度等均是影响铁生锈快慢的原因。 (5)洗净、擦干、涂油等均可起到保护铁制品 的目的。
▪ 【体验2】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．铁遇冷浓硝酸表面被钝化，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－
实验探究六 金属腐蚀的速率
【案例】 某学生在 A、B、C、D 四 个小烧瓶中分别放入干燥的细铁丝、浸过 食盐水的细铁丝、浸过清水的细铁丝、食 盐水及细铁丝(并使铁丝完全浸没在食盐 水中)。然后组装成如上图所示的四套装置，每隔一段时间测量 导管中水面上升的高度，结果如下表(表中所列数据为导管中水 面上升的高度/cm)：
笃学二 金属的防护
▪ 1.本质：阻止金属发生氧化________反应。
▪ 2．方法
▪ (1)改变金属内部结构，如制成合金等。 涂油或油漆、覆盖塑料、镀
▪不活(泼2)金加属 防护层，如在金属表面 _________________________ ___________