原电池金属的腐蚀和防护

第二章金属的电化学腐蚀通常规定凡是进行氧化反应的电极称为阳极；进行还原反应的电极就叫做阴极。

由此表明，作为一个腐蚀电池，它必需包括阴极、阳极、电解质溶液和电路四个不可分割的部分。

而腐蚀原电池的工作历程主要由下列三个基本过程组成：1、阳极过程：金属溶解，以离子的形式进入溶液，并把当量的电子留在金属上；2、阴极过程：从阳极过来的电子被电解质溶液中能够吸收电子的氧化性物质所接受；3、电流的流动：金属部分：电子由阳极流向阴极；溶液部分：正离子由阳极向阴极迁移。

4、腐蚀电池的类型可以把腐蚀电池分为两大类：宏观腐蚀电池和微观腐蚀电池一、宏观腐蚀电池1）、异金属接触电池2）、浓差电池3）、温差电池二、微观腐蚀电池在金属表面上由于存在许多极微小的电极而形成的电池称为微电池。

微电池是因金属表面的电化学的不均匀性所引起的1、金属化学成分的不均匀性2、组织结构的不均匀性3、物理状态的不均匀性4、金属表面膜的不完整性当参与电极反应的各组分活度(或分压)都等于1，温度规定为25 C，这种状态称为标准状态，此时，平衡电位Ee等于E0，故E0称为标准电位。

由于通过电流而引起原电池两极间电位差减小并因而引起电池工作电流强度降低的现象，称为原电池的极化作用。

当通过电流时阳极电位向正的方向移动的现象，称为阳极极化。

当通过电流时阴极电位向负的方向移动的现象，称为阴极极化。

消除或减弱阳极和阴极的极化作用的电极过程称为去极化作用或去极化过程根据控制步骤的不同，可将极化分为两类：电化学极化和浓度极化极化分类：电化学极化：电子转移步骤最慢为控制步骤所导致浓度极化：电子转移步骤快，而反应物从溶液相中向电极表面运动成产物自由电极表面向溶液相内部运动的液相传质成为控制步骤电阻极化：电流通过电解质溶液和电极表面的某种类型膜而产生的欧姆降。

产生阳极极化的原因：1、阳极的电化学极化2、阳极的浓度极化3、阳极的电阻极化。

析氢腐蚀以氢离子作为去极化剂的腐蚀过程，称为氢离子去极化腐蚀吸氧腐蚀以氧作为去极化剂的腐蚀过程，称为氧去极化腐蚀氢去极化腐蚀的特征1、阴极反应的浓度极化小,一般可以忽略。

第二节金属的腐蚀和防护（第１课时）榆中七中孙志彪【教学目标】：1、了解金属腐蚀的危害，认识金属腐蚀造成的经济影响．2、应用原电池原理，了解金属电化腐蚀的原因，能解释金属发生电化学腐蚀的原因3．了解一些选择防铁锈方法时应考虑的因素，通过实验探究防止金属腐蚀的措施，【教学重点】：金属电化腐蚀【教学难点】：金属电化腐蚀；钢铁腐蚀【教学方法】：启发式、讨论式、实验法【教具】：实验投影仪教学过程：【引言】在日常生活中,金属腐蚀的现象随处可见。

现在，请各小组代表把课前搜索的信息给全班同学展示一下。

三个小组代表分别发言【学生演讲】(二分钟)介绍金属腐蚀造成的影响。

【设问、过渡】钢铁为什么会生锈？我们怎么样利用化学知识来减小金属腐蚀？让我们一起来学习有关金属腐蚀的知识。

以铁生锈为例来简单说明：【板书】金属的腐蚀与防护【小结】金属腐蚀就是游离态的金属单质被氧化成化合态的金属氧化物或其他化合物的过程，可表示为：【板书】金属腐蚀的实质：M → M n++ ne- 金属腐蚀的分类：化学腐蚀与电化学腐蚀【提问】举例说明什么是化学腐蚀和电化学腐蚀? 【学生回答】铁和氯气直接反应而腐蚀;钢管被原油中的含硫化合物腐蚀均为化学腐蚀。

钢铁在潮湿的空气中生锈是电化学腐蚀。

【过渡】钢铁在潮湿的空气里所发生的腐蚀，就是电化学腐蚀的最普通的例子。

在一般情况下，金属腐蚀大多是电化学腐蚀。

【提问】电化学腐蚀是怎样形成的？它具有哪些特征？让我们通过实验来研究学习有关电化学腐蚀的知识。

【过渡】上学期我们已学习了有关原电池的知识，现在我们从金属腐蚀的角度来分析铜--锌原电池实验的原理。

【课件演示】铜-锌原电池实验做如下实验：锌片投入稀硫酸中——腐蚀的种类及特点；用铜丝接触锌片——腐蚀的种类及特点。

【投影、复习】原电池反应：Zn(-)：Zn→ Zn2+ +2e- (氧化反应) Cu(+)：2H++ 2e-→ H2↑ (还原反应) 总的反应方程式：Zn + 2H+→ Zn2+ + H2↑ 【启发】铜-锌原电池实验可看作锌被腐蚀的过程，属于哪类金属腐蚀？【回答】电化学腐蚀，【讨论】（全班分小组讨论,小组代表小结.）问题：1、电化学腐蚀的形成条件和特征。

第四节金属的电化学腐蚀与防护1.认识金属腐蚀的危害，能利用原电池原理解释电化学腐蚀的原因。

2.能正确书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式和总反应式。

3.了解金属腐蚀的防护方法。

金属的腐蚀1．概念：金属与周围的气体或液体物质发生氧化还原反应而引起损耗的现象。

2．本质：金属原子失去电子变为阳离子，金属发生氧化反应。

3．分类(1)化学腐蚀：金属跟接触到的干燥气体或非电解质液体(如石油)等直接发生化学反应而引起的腐蚀。

(2)电化学腐蚀：不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失电子而被氧化。

电化学腐蚀又可分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀。

4．钢铁的电化学腐蚀1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。

(1)金属的腐蚀都是金属失去电子被氧化的过程，所以都是化学腐蚀。

( )(2)因为CO2普遍存在，所以钢铁的腐蚀以析氢腐蚀为主。

( )(3)钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式为Fe－3e－===Fe3＋。

( )(4)钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀的区别在于前者有H2生成，后者有O2参加。

( )答案：(1)×(2)×(3)×(4)√2．请以吸氧腐蚀为例，用化学方程式解释铁锈(Fe2O3·x H2O)的形成过程。

(1)负极：____________________________________。

(2)正极：____________________________________。

(3)总反应：__________________________________。

(4)__________________________________________。

(5)__________________________________________。

答案：(1)Fe －2e －===Fe 2＋(2)O 2＋4e －＋2H 2O===4OH －(3)2Fe ＋O 2＋2H 2O===2Fe(OH)2 (4)4Fe(OH)2＋O 2＋2H 2O===4Fe(OH)3 (5)2Fe(OH)3===Fe 2O 3·x H 2O ＋(3－x )H 2O化学腐蚀与电化学腐蚀的比较(1)析氢腐蚀和吸氧腐蚀取决于金属表面电解质溶液的酸碱性，实际情况中以吸氧腐蚀为主。

以培养逻辑思维为导向的教学设计：以“金属的腐蚀与防护”为例在高中化学教学中，教师不仅要让学生掌握知识，更要让他们学会如何运用这些知识解决问题。

“金属的腐蚀与防护”是高中化学的重要内容之一，既涉及基础的化学知识，又与学生的日常生活密切相关。

本文将以“金属的腐蚀与防护”为例，探讨如何在教学活动中融入逻辑思维的培养，让学生在深度学习的过程中不仅掌握化学知识，更能够发展他们的逻辑思维和实践能力。

通过这样的教学设计，期望学生能够更加主动地参与到课堂中来，积极思考问题，提出假设，并通过实验和推理来验证他们的想法，从而培养他们的科学精神和创新能力。

一、教材分析“金属的腐蚀与防护”主要分为三大部分：首先，通过实例和数据展示金属腐蚀的严重性和危害性，引起学生的关注和思考。

其次，深入分析金属腐蚀发生的原因，探讨金属腐蚀的化学原理。

最后，探讨防止金属腐蚀的方法，培养学生的实际应用能力。

“金属的腐蚀与防护”内容梳理如图1所示：二、学情分析学生在进入本节课学习之前，已经掌握了金属的基本性质、离子化合物的溶解以及电解质等关键概念。

他们对金属的腐蚀和防护有一定的直观认识，但这些认识大多停留在表面，缺乏深入的理论支撑和实践验证。

学生普遍存在难以将所学的理论知识与日常生活和工业生产中的实际应用联系起来。

他们往往能够理解和记忆课本上的知识点，但在面对实际问题时，难以灵活运用所学知识进行分析和解决。

三、教学目标（一）知识与理解学生能够明确阐述化学腐蚀与电化学腐蚀的定义，并能够清晰区分吸氧腐蚀与析氢腐蚀的不同条件。

（二）技能与应用运用原电池原理，学生能够自主分析电化学腐蚀的形成条件，并能够解释其在实际情境中的应用。

（三）团队合作与沟通通过小组讨论活动，学生能够合作总结出钢铁析氢腐蚀和吸氧腐蚀的原理，并能够清晰、有条理地表达自己的观点。

（四）思维与创新培养学生的逻辑思维能力，使他们能够运用所学知识解决复杂的实际问题，鼓励学生在学习中提出新的观点和解决方案。

金属的电化学腐蚀与防护知识与技能目标（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）掌握化学腐蚀与电化学腐蚀的比较 （4）掌握影响金属腐蚀快慢的比较 一、金属的电化学腐蚀 （一）金属腐蚀：1、定义：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、本质：M – ne- → Mn+（氧化反应）3、类型：化学腐蚀——直接反应 电化学腐蚀——原电池反应 （二）化学腐蚀1、定义：金属与接触到的干燥气体（如 、 、 等）或非电解质液体（如 ）等直接发生化学反应而引起的腐蚀。

如：钢管被原油中的 腐蚀，2、影响因素：与接触物质的氧化性越强、温度越高，化学腐蚀越 。

（三）电化学腐蚀：1、定义：不纯的金属跟电解质溶液接触时。

会发生 反应 的金属失去电子而被 。

如 在潮湿的空气中生锈。

[实验探究]：将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放入下图具支试管中，观察导管中2、类型：⑴ 吸氧腐蚀：中性或酸性很弱或碱性条件下，易发生 腐蚀。

负极：2Fe - 4e- = 2Fe 2+正极：O 2 + 2H 2O + 4e-= 4OH -电池反应：2Fe+ O 2 +2 H 2O =2Fe(OH)2 进一步反应：4Fe(OH)2 +O 2 + 2H 2O = 4 Fe(OH)32Fe(OH)3+ x H 2O =Fe 2O 3·xH 2O+3 H 2O ⑵析氢腐蚀：当钢铁处于酸性环境中 负极：Fe - 2e - = Fe 2+正极：2H ++ 2e- =H 2↑电池反应：Fe + 2H +=Fe 2++ H 2↑食盐水 浸泡过 的铁钉⑶析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条 件 水膜呈 水膜呈负极（Fe 极）电极反应正极（C 极）总反应联系3、化学腐蚀与电化学腐蚀的比较：例1、如图, 水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：⑴若液面上升，则溶液呈 性， 发生 腐蚀，电极反应式为：负极： 正极：⑵若液面下降，则溶液呈 性，发生 腐蚀， 电极反应式为：负极： 正极：例2、钢铁在锈蚀过程中，下列5种变化可能发生的是 （ ） ①Fe 由+2价转化为+3价 ②O 2被还原 ③产生H 2 ④F e (O H )3失水形成Fe 2O 3·H 2O ⑤杂质碳被氧化除去A . ①②B . ③④C . ①②③④D . ①②③④⑤ 二、金属的电化学防护 1、牺牲阳极的阴极保护法原电池的负极（阳极）的金属被腐蚀原电池的正极（阴极）的金属被保护⑴原理：形成原电池反应时，让被保护金属做 极，不反应，起到保护作用；而活泼金属反应受到腐蚀。

钢铁析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较：区别与联系析氢腐蚀吸氧腐蚀相同点腐蚀的本质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子，发生氧化反应电极反应式负极：Fe Fe2++2e-不同的条件水膜酸性较强水膜呈很弱的酸性、中性或碱性电解质溶液溶有CO2、SO2的水溶液溶有O2的水溶液氧化剂H+O2电极反应式正极：2H++2e-→2H2↑正极：O2+4e-+2H2O→4OH-产物H2Fe(OH)2新课精讲之知识板块三：知识板块三金属的防护（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②加防护层，如在金属表面喷油漆。

涂油脂、电镀③电化学保护电化学保护分为牺牲阳极，外加电流阴极（3）金属的防护措施图示低；Fe+Cu2+=Fe2++Cu；高；Cu2++2e-=Cu；Fe-2e-=Fe2+变形训练：下列关于金属腐蚀的叙述不正确的是：A、金属在潮湿环境下的腐蚀实质是M+nH2O=M(OH)n+n/2H2↑B、金属的化学腐蚀实质是M=M n++ne-，电子直接转移给氧化剂；C、在潮湿的中性环境中，金属的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀；D、防止金属发生电化学腐蚀，关键在于阻止金属成为原电池的负极，避免其发生阳极氧化。

【A】类型二、金属的防护例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+【B】关键点（1）分清电化学保护法的基本原理：即利用点解原理的外加电流阴极保护法和应用原电池原理的牺牲阳极保护法，不能混淆。

（2）铁在发生电化学腐蚀时，无论是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，其负极反应式均为Fe-2e-→Fe2+变形训练：下列各种方法中，能对金属起到防止或减缓腐蚀作用的是①金属表面涂抹油漆②改变金属内部结构③保持金属表面清洁干燥④金属表面进行电镀⑤使金属表面形成致密的氧化物薄膜A、①②③④B、①③④⑤C、①②④⑤D、全部【D】课后总结：1、金属腐蚀与防护的原理及应用2、析氢腐蚀与吸氧腐蚀的区别及联系3、化学腐蚀与电化学腐蚀的比较。

2013-2022年高考化学真题——金属的腐蚀与防护1．【2022年广东卷】为检验牺牲阳极的阴极保护法对钢铁防腐的效果，将镀层有破损的镀锌铁片放入酸化的3% NaCl 溶液中。

一段时间后，取溶液分别实验，能说明铁片没有被腐蚀的是A ．加入3AgNO 溶液产生沉淀B ．加入淀粉碘化钾溶液无蓝色出现C ．加入KSCN 溶液无红色出现D ．加入()36K Fe CN ⎡⎤⎣⎦溶液无蓝色沉淀生成【答案】D【解析】镀层有破损的镀锌铁片被腐蚀，则将其放入到酸化的3%NaCl 溶液中，会构成原电池，由于锌比铁活泼，作原电池的负极，而铁片作正极，溶液中破损的位置会变大，铁也会继续和酸化的氯化钠溶液反应产生氢气，溶液中会有亚铁离子生成，据此分析解答。

A ．氯化钠溶液中始终存在氯离子，所以加入硝酸银溶液后，不管铁片是否被腐蚀，均会出现白色沉淀，故A 不符合题意；B ．淀粉碘化钾溶液可检测氧化性物质，但不论铁片是否被腐蚀，均无氧化性物质与碘化钾发生反应，故B 不符合题意；C ．KSCN 溶液可检测铁离子的存在，上述现象中不会出现铁离子，所以无论铁片是否被腐蚀，加入KSCN 溶液后，均无红色出现，故C 不符合题意；D ．K 3[Fe(CN)6]是用于检测Fe 2+的试剂，若铁片没有被腐蚀，则溶液中不会生成亚铁离子，则加入K 3[Fe(CN)6]溶液就不会出现蓝色沉淀，故D 符合题意。

综上所述，答案为D 。

2．（2021·全国乙卷真题）沿海电厂采用海水为冷却水，但在排水管中生物的附着和滋生会阻碍冷却水排放并降低冷却效率，为解决这一问题，通常在管道口设置一对惰性电极(如图所示)，通入一定的电流。

下列叙述错误的是A ．阳极发生将海水中的Cl -氧化生成2Cl 的反应B ．管道中可以生成氧化灭杀附着生物的NaClOC ．阴极生成的2H 应及时通风稀释安全地排入大气D ．阳极表面形成的2Mg(OH)等积垢需要定期清理【答案】D【解析】海水中除了水，还含有大量的Na +、Cl -、Mg 2+等，根据题干信息可知，装置的原理是利用惰性电极电解海水，阳极区溶液中的Cl -会优先失电子生成Cl 2，阴极区H 2O 优先得电子生成H 2和OH -，结合海水成分及电解产物分析解答。

2019年安徽省化学优质课比赛金属的“克星”与“救星”——金属的腐蚀与防护说课设计《金属的腐蚀与防护》说课稿各位专家、评委，大家好，今天我说课的题目是《金属的腐蚀与防护》，下面我从六个方面来分析和设计本节课。

一、教材分析本节内容选自鲁科版选修(4)《化学反应原理》第一章《化学反应与能量转化》第三节。

本节内容重点介绍了金属电化学腐蚀的本质——表面形成微型原电池，讲述了金属防护的方法，并具体介绍了牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法。

编者安排本节内容时，学生已经在初三初步学习了金属的腐蚀与防护，并在高二已经系统学习了电化学知识，显然，安排本节内容，主要目的是：一方面让学生巩固所学的电化学知识，另一方面让学生利电化学知识解决生活、生产中的实际问题。

因此学习本节内容，即能温故知新，又能学以致用。

二、教学目标分析依据高考大纲、参照新课程标准、彰显编者意图、结合学生特点，我确立了以下的三维目标和教学的重难点：（1）、三维目标1.理解引起金属电化学腐蚀的原因、条件，电极反应和金属防护的方法。

2.培养学生观察、实验、自主学习与合作探究能力，建立将科学知识运用到实际生活中的理念。

3.通过揭示金属腐蚀造成的严重危害，增强学生社会责任感，激发学生学习兴趣。

（2）、教学重难点：重点：金属的电化学腐蚀及金属电化学防护原理难点：钢铁吸氧腐蚀和析氢腐蚀的电化学原理三、学情分析已有基础：1.对电化学知识的相关问题已有初步认识，但对知识的理解和运用仍有一定困难。

2.具有一定的实验探究能力，但合作探究能力有待提高。

3.对实物和生活常识感兴趣。

发展目标：1.充分利用他们对实物和生活感兴趣的心理特征设计化学学习情境，培养“做中学”的学习习惯和能力。

2. 通过合作探究实验活动和小组讨论让学生对电化学腐蚀形成完整认识，为学以致用奠定基础。

为了化解重点、突破难点，达到本节课预定的教学目标，我设计了以下教学策略。

四、教学策略①化解重点：电化学腐蚀的原因很抽象，对学生来说很难理解，是本节课的重点之一，这里我是先用PPT 展示金属腐蚀图片，让学生对金属腐蚀有初步印象，接着提出三个问题：①.什么是金属腐蚀？②金属腐蚀的本质是什么？③金属腐蚀可分为哪几种类型？然后，以学生三天前准备的分组实验为载体，让学生结合实验现象回答这三个问题，老师并给予适当的点评。