第四章化學反應與電能

第三節(jié)金屬的腐蝕與防護

教學設(shè)計

【教學目標】

1、認識金屬腐蝕的危害，能利用原電池原理解釋電化學腐蝕的原因。

2、能正確書寫析氫腐蝕和吸氧腐蝕的電極反應式和總反應式。

3、了解金屬腐蝕的防尹方法。

【教學重難點】

1、重點：金屬的電化學腐蝕及金屬的電化學防護。

2、難點：金屬發(fā)生吸氧腐蝕的電化學原理

【教學過程】

一、導入新課

【投影】展示金屬腐蝕圖片

【引入】金屬腐蝕的現(xiàn)象非常普遍，像金屬制成的日用品、生產(chǎn)工具、機器部件、

海輪的船殼等，如保養(yǎng)不好，都會腐蝕，從而造成大量金屬的損耗。至于因設(shè)備

腐蝕損壞而引起停工減產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量下降、污染環(huán)境、危害人體健康，甚至造成

嚴重事故的損失，那就更無法估計了。因此，了解金屬腐蝕的原因，掌握防護的

方法，是具有十分重要的意義的。

二、講授新課

一、金屬的腐蝕

【提問】什么是金屬腐蝕？

【學生活動】通過閱讀課本回答問題。

【板書】1、金屬腐蝕：金屬或合金與周圍的氣體或液體發(fā)生氧化還原反應而引

起損耗的過程。

【講解】金屬腐蝕后在外形、色澤及機械性能等方面都有一定的變化。

【強調(diào)】2、金屬腐蝕的本質(zhì)：金屬原子失去電子變?yōu)榻饘訇栯x子，發(fā)生氧化反

應。

【提問】金屬腐蝕有哪些類型？

【板書】化學腐蝕、電化學腐蝕

【講解】金屬的化學腐燭:金屬跟接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生化學反應而引起的腐蝕。

例如：鐵在高溫下與氧氣直接化合而被腐蝕，在工業(yè)生產(chǎn)中氯氣跟鐵或與其他金

屬化合使金屬銹蝕。

特點：反應簡單、金屬與氧化劑之間的氧化還原反應。

【板書】3、化學腐蝕：金屬與其表面接觸的一些物質(zhì)（如。2、Cb、S02等）直

接反應而引起的腐蝕。

【思考】鐵釘生銹的條件：鐵釘含雜質(zhì)、與電解質(zhì)溶液接觸。絕大多數(shù)鋼鐵生銹

是否是化學腐蝕？為什么？

【講解】由于金屬和液態(tài)介質(zhì)（常為水溶液）構(gòu)成微小的原電池而發(fā)生金屬腐蝕的

過程.電化學腐蝕是金屬腐蝕的主要形式.例如:鋼鐵在潮濕的空氣中生銹就是電

化學腐蝕造成的.

【板書】4、電化學腐蝕：不純的金屬與電解質(zhì)溶液接觸，會發(fā)生原電池反應，

比較活潑的金屬發(fā)生黛化反應而被腐蝕。

【歸納小結(jié)】化學腐蝕與電化學腐蝕的比較

類型化學腐蝕電化學腐蝕

金屬與接觸到的干燥氣體（如。2、不純金屬或合金跟電解質(zhì)

條件Cl2>50?等）或非電解質(zhì)液體（如石溶液接觸，發(fā)生原電池反

油）等直接發(fā)生化學反應應

現(xiàn)象無電流產(chǎn)生有微弱電流產(chǎn)生

本質(zhì)金屬原子失去電子而被氧化

聯(lián)系兩者往往同時發(fā)生，電化學腐蝕更普遍

【過渡】電化學腐蝕形成原電池的原因：鋼鐵制品在潮濕空氣中的銹蝕就是電化

學腐蝕的典型例子。在潮濕的空氣中，鋼鐵制品表面會形成一薄層水膜，空氣中

的CO八SO八H2S等物質(zhì)溶解在其中形成電解質(zhì)溶液，并與鋼鐵制品中的鐵和少

量單質(zhì)碳構(gòu)成原電池。由于條件不同，鋼鐵腐蝕可分為析氫腐蝕和吸氧腐蝕。

【實驗探究1］鋼鐵生銹原理探究

【原理分析】鋼鐵的析氫腐蝕

鋼鐵的析氫腐蝕示意圖

負極：Fe-2e=Fe24

正極：2H"+2e-=H2t

+

總式:Fe+2H=Fj+H2t

【實驗探究2】鋼鐵生銹原理

導管中有水柱上升，鐵釘表面有鐵銹生成

實驗現(xiàn)象

裝置中鐵、碳和飽和食鹽水構(gòu)成原電池，鐵釘發(fā)生

實驗結(jié)論吸氧腐蝕腐蝕

【思考交流】請你根據(jù)原電池原理，寫出鋼鐵吸氧腐蝕的電極反應式及電池反應

方程式。

鋼鐵的吸氧腐蝕示意圖

負極：2Fe-4e=2Fe2*

--

正極：02+4e+2Hs0=40H

總式：2Fe+02+2H20=2Fe(OH)2

鐵銹的形成:4Fe(OH)2+02+2H20=4Fe(OH)3，

2Fe(OII)3=Fe2O3?刈20(快飭)+(3一入)達0。

【投影】吸氧腐蝕與析氫腐蝕的比較

類型析氫腐蝕吸氧腐蝕

條件水膜酸性較強水膜酸性較弱或呈中性

負極反應Fe-2e-===Fe2+

正極反應2H'+2e~===H212H。++4e-=40H

總反應Fe+2H'=Fe，H212Fe+2H2。+。2==2Fe(0H)2

Fe失去2e,成為Fe?+進入溶液，F(xiàn)e失去電子成為Fe2+進入溶

電子如何流Fe失去電子流入C極，H一趨向液，F(xiàn)e失去的電子流入C極，

動形成回路于C極，與C極上的電子結(jié)合成在C極“獲得電子成為進

“析出溶液入溶液

【知識拓展】金屬腐蝕的快慢判斷

【結(jié)論】在同一電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕的快慢可用下列規(guī)律判斷:

電解原理引起的腐蝕>原電池引起的腐蝕〉化學腐蝕〉有防腐蝕措施的腐蝕

【課堂專練】

1、右圖裝置中，U型管內(nèi)為紅墨水，a、b試管內(nèi)分別盛有食鹽水和氯化鏤溶液,

各加入生鐵塊，放置一段時間。下列有關(guān)描述錯誤的是()

A.生鐵塊中的碳是原電池的正極

B.紅墨水柱兩邊的液面變?yōu)樽蟮陀腋?/p>

C.兩試管中相同的電極反應式是：Fe-2e=Fe2^

D.a試管中發(fā)生了吸氧腐蝕，b試管中發(fā)生了析氫腐蝕

【過渡】金屬被腐蝕后，在外形、色澤以及機械性能等方面都將發(fā)生變化，會使

機器設(shè)備、儀器、儀表的精密度和靈敏度降低，影響使用以至報廢，甚至發(fā)生嚴

重事故。每年由于鋼鐵生銹會使我國損失大約100?150億元。在英國，每90

秒鐘就有1噸鋼被銹蝕掉。因此防止金屬腐蝕有很重要的意義。

二、金屬的防護

［板書］二、金屬的防護

1、改變金屬材料的組成

在金屬中添加其他金屬或非金屬可以制成性能優(yōu)異的合金。如把銘、銀等

加入普通鋼里制成不銹鋼，就大大增加了鋼鐵對侵蝕的抵抗力。

2、在金屬表面覆蓋保尹層

a.在鋼鐵表面涂礦物性油脂、油漆或覆蓋搪瓷、塑料等物質(zhì)。

b.用電鍍的方法，在鋼鐵制品表面鍍上一層不易被腐蝕的金屬，如鋅、錫、銘、

銀等。

c.工業(yè)上常利用一些溶液的氧化作用，在機器零件、精密儀器、槍炮等鋼鐵制件

的表面上形成一層致密的黑色的四氧化三鐵薄膜。

【講解】電化學保護法是根據(jù)電化學原理在金屬設(shè)備上采取措施，使之成為腐蝕

電池中的陰極，從而防止或減輕金屬腐蝕的方法。

［板書］3、電化學保手法

(1)犧牲陽極法：形成原電池反應時，讓被保護金屬做正極，不反應，起到保

護作用；而活潑金屬反應受到腐蝕.

【講解】犧牲陽極保護法是用電極電勢比被保護金屬更低的金屬或合金做陽極，

固定在被保護金屬上，形成腐蝕電池，被保護金屬作為陰極而得到保護。犧牲陽

極一般常用的材料有鋁、鋅及其合金。此法常用于保護海輪外殼，海水中的各種

金屬設(shè)備、構(gòu)件和防止巨型設(shè)備（如貯油罐）以及石油管路的腐蝕。如閘門、輪船

連上鋅塊或鋅皮等。

【投影】犧牲陽極法示意圖

［板書］（2）外加電流法：利用電解池原理，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。此法主要用于防止土壤、海水及河水中金屬設(shè)備的腐蝕。

【投影】外加電流法示意圖

【課堂專練】

2、下列各情況下，其