化學組

秦文平第四章化學反應與電能第三節(jié)金屬的腐蝕與防護

學習目標1、認識金屬腐蝕的危害，能解釋金屬發(fā)生電化學腐蝕的原因；2、能正確書寫析氫腐蝕和吸氧腐蝕的電極方程式及總方程式；3、掌握金屬腐蝕的保護方法。鐵生銹新課引入銅生銹新課引入金屬腐蝕的主要害處，不僅在于金屬本身的損失，更嚴重的是金屬制品結構損壞所造成的損失比金屬本身要大到無法估量。腐蝕不僅造成經濟損失，也經常對安全構成威脅。國內外都曾發(fā)生過許多災難性腐蝕事故，如飛機因某一零部件破裂而墜毀；橋梁因鋼梁產生裂縫而塌陷；油管因穿孔或裂縫而漏油，引起著火爆炸；化工廠中儲酸槽穿孔泄漏，造成重大環(huán)境污染；管道和設備跑、冒、滴、漏，破壞生產環(huán)境，有毒氣體如Cl2、H2S、HCN等的泄漏，更會危及工作人員和附近居民的生命安全。新知探究1、什么是金屬的腐蝕？2、金屬腐蝕的實質是什么？3、一般金屬的腐蝕可分為幾種？各有什么特點？自主學習（課本P111—112）面對這樣驚人的數據和金屬腐蝕危害事實，我們不驚會思考鐵怎么會被腐蝕？怎樣防腐？新知探究一、金屬的腐蝕金屬原子失去電子被氧化成金屬陽離子。1、金屬腐蝕的定義：2、金屬腐蝕的實質：金屬或合金與周圍的氣體或液體物質發(fā)生氧化還原反應而引起損耗的現象。新知探究M-ne?

=Mn+電流例如條件

種類相互關系本質有微弱的電流無

鋼鐵在潮濕空氣中銹蝕2Fe＋3Cl2＝2FeCl3

不純金屬或合金跟電解質溶液接觸發(fā)生原電池反應

電化腐蝕化學腐蝕化學腐蝕、電化腐蝕通常同時發(fā)生

較活潑金屬被氧化

金屬被氧化金屬與其表面接觸的一些物質(非電解質:O2、Cl2、SO2等)直接發(fā)生化學反應

3、金屬腐蝕的種類新知探究

[思考]鋼鐵在干燥的空氣中不易生銹，而在潮濕的環(huán)境里或濕度較大的環(huán)境里長期放置，易生銹變紅，原因是什么？鐵釘銹蝕條件的探究①②③新知探究鋼鐵潮濕的空氣水膜H2OCO2電解質溶液電解質溶液的形成：

H2OH++OH—

H2O+CO2H2CO3

H++HCO3-

鐵碳原電池新知探究根據原電池原理，寫出電極反應式及電池反應方程式。負極(Fe)：Fe-2e-=Fe2+正極(C)：2H++2e-=H2↑電池反應：Fe+2H+=Fe2++H2↑結論：當鋼鐵處于酸性較強氣氛中時，易發(fā)生析氫腐蝕；4、電化學腐蝕水膜酸性較強(1)析氫腐蝕新知探究根據原電池原理，寫出電極反應式及電池反應方程式。負極(Fe)：Fe-2e-=Fe2+正極(C)：O2+2H2O+4e-=4OH-電池反應：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2結論：弱酸性、中性或堿性條件下，易發(fā)生吸氧腐蝕。4、電化學腐蝕水膜酸性較弱或中性（2）吸氧腐蝕*鐵銹的生成4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)32Fe(OH)3＝Fe2O3·xH2O＋(3-x)H2O生成的Fe2O3·xH2O就是鐵銹。新知探究析氫腐蝕吸氧腐蝕條件電極反應負極Fe(-)正極C(+)總反應聯(lián)系水膜呈較強酸性水膜呈中性或弱酸性Fe-2e-=Fe2+O2+2H2O+4e-=4OH-2H++2e－=H2↑2H++Fe=Fe2++H2↑2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2Fe2O3·nH2O4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3金屬的腐蝕以電化腐蝕為主；電化腐蝕又以吸氧腐蝕為主(pH≥5.6時)；若pH<5.6時則為析氫腐蝕為主。析氫與吸氧腐蝕比較新知探究請根據生活常識以及金屬被腐蝕的原理，總結金屬防護常用的方法有哪些？并解釋這些方法為什么可以達到防止金屬腐蝕的目的。新知探究健身器材刷油漆電線外面包塑料餐具做成不銹鋼轉動部位涂油脂二、金屬防護新知探究1、改變金屬內部結構，制成合金(如不銹鋼）二、金屬防護新知探究2、在金屬表面覆蓋保護層。

如油漆、油脂、搪瓷、電鍍等二、金屬防護新知探究（1）犧牲陽極的陰極保護法【原理】形成原電池時，讓被保護金屬作原電池正極(陰極)，不反應受到保護；而活潑金屬作原電池負極(陽極)，反應受到腐蝕。二、金屬防護新知探究3、電化學保護法用犧牲鎂塊的方法防地下鋼鐵管道的腐蝕鎂塊必須要定期更換用犧牲鋅塊的方法保護船身，鋅塊須定期更換新知探究二、金屬防護3、電化學保護法（1）犧牲陽極的陰極保護法Fe2+與[Fe(CN)6]3-反應生成帶有特征藍色的鐵氰化亞鐵沉淀：【資料卡片P115】用實驗探究犧牲陽極的陰極保護法。3Fe2++2[Fe(CN)6]3-=Fe3[Fe(CN)6]2↓可利用該反應檢驗Fe2+新知探究新知探究【實驗4-4】(1)以Fe作保護電級，Zn作輔助電極，以經過酸化的3%NaCl溶液作電解質溶液，按圖4-26所示連接裝置。觀察電流表指針的變化，以及燒杯中兩個電極附近發(fā)生的現象。過一段時間，用膠頭滴管從Fe電極區(qū)域取少量溶液于試管中，再向試管中滴入2滴K3[Fe(CN)6]（鐵氰化鉀）溶液，觀察試管中溶液顏色的變化。實驗裝置電流表陽極陰極現象有關反應新知探究【實驗4-4】(2)將1g瓊脂加入250mL燒杯中，再加入50mL飽和食鹽水和150mL水。攪拌、加熱煮沸，使瓊脂溶解。稍冷后，趁熱把瓊脂溶液分別倒入兩個培養(yǎng)皿中，各滴入5~6滴酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液，混合均勻。取兩個2~3cm長的鐵釘，用砂紙擦光。如圖4-27(a)所示，將裹有鋅皮的鐵釘放入上述的一個培養(yǎng)皿中;如圖4-27(b)所示，將纏有銅絲的鐵釘放入另一個培養(yǎng)皿中。觀察并解釋實驗現象。實驗現象1思考：如何證明鐵被保護？

什么現象證明是原電池保護？鐵釘的裸露部分周圍溶液沒有特征藍色物質生成。鐵釘周圍變紅，說明氧氣在鐵的表面得電子，生成了氫氧根離子，鐵做正極，證明了原電池保護。新知探究思考：生成藍色物質說明了什么？鐵釘的裸露部分周圍有亞鐵離子生成，氧氣在銅絲的表面得到電子，生成氫氧根離子，銅絲附近變紅。鐵沒有得到保護。實驗現象2新知探究(2)外加電流的陰極保護法【原理】將被保護金屬與另一附加電極作為電解池的兩個極，使被保護的金屬作為陰極，在外加直流電的作用下使陰極得到保護。新知探究二、金屬防護3、電化學保護法

犧牲陽極法

外加電流法原理

保護方法

保護電流

注意事項

犧牲陽極法和外加電流法的比較原電池電解池使被保護的金屬與比它活潑的金屬接觸，被保護的金屬做正極。使被保護的金屬與電源負極接觸，被保護的金屬做陰極較小

較大負極（陽極）材料需要定期更換輔助陽極需要定期檢查新知探究課堂小結【練習1】鐵生銹除了必須有空氣及水的參與外，還受其他一些因素的影響。請解釋下列有關鐵生銹現象的原因。1、相對于在內河行駛的輪船來說，海輪更容易被腐蝕。2、1910年遺留在南極的食品罐頭盒，其表面至今很少有鐵銹出現。3、用于連接銅板的鐵螺絲容易生銹。4、當化工廠排除的廢氣為酸性氣體時,工廠附近的鐵制品容易生銹。新知演練【練