2018_2019年高中化学第04章电化学基础专题4.4金属的电化学腐蚀与防护导学案新人教版选修4
高中化学第四章电化学基础4.4金属的电化学腐蚀与防护课件新人教版选修4
知识梳理 典例透析
知识点1 知识点2 知识点3
解析：外加电流的阴极保护法,使被保护的钢管桩上无腐蚀电
流,A项正确;通电后,高硅铸铁为惰性阳极,钢管桩为阴极,外电路电
知识梳理 典例透析
知识点1 知识点2 知识点3
金属的电化学腐蚀原理
【例题1】 铜制品上的铝质铆钉,在潮湿的空气中易腐蚀的主要 原因可描述为( )
A.形成原电池,铝作负极 B.形成原电池,铜作负极 C.形成原电池时,电流由铝流向铜 D.铝质铆钉发生了化学腐蚀 解析：电化学腐蚀与化学腐蚀的本质区别在于是否发生原电池 反应。铝质铆钉上发生的是电化学腐蚀,铝比铜活泼,故金属铝是 负极;电流的流动方向与电子的流动方向恰好相反,应是由铜流向 铝。 答案：A
知识梳理 典例透析
三、金属的电化学防护 1.金属的防护方法
一二三
知识梳理 典例透析
一二三
2.金属的电化学防护 (1)牺牲阳极的阴极保护法。 将还原性较强的金属作为保护极与被保护金属相连构成原电池, 还原性较强的金属将作为负极发生氧化反应而被损耗,被保护金属 作为正极就可以避免被腐蚀。这种保护法牺牲了阳极保护了阴极。 (2)外加电流的阴极保护法。 将被保护金属与外加直流电源的负极相连让其成为阴极,而将外 加直流电源的正极接到惰性电极上,让其成为阳极。
答案：C
知识梳理 典例透析
知识点1 知识点2 知识点3
点拨 在同一电解质溶液中,金属腐蚀的快慢由下列原则判断:电解 原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施 的腐蚀。
高中化学第四章电化学基础4.4金属的腐蚀和防护课件新人教版选修4.ppt
钢铁生锈
铜器生锈 铜 器 表 面 生 成 铜 绿
我国作为世界上钢铁产量最多的国家，每年被腐蚀的铁 占到我国钢铁年产量的十分之一，因为金属腐蚀而造成 的损失占到国内生产总值的2%～4%。 金属腐蚀的主要害处，不仅在于金属本身的损失，更严 重的是金属制品结构损坏所造成的损失比金属本身要大 到无法估量。腐蚀不仅造成经济损失，也经常对安全构 成威胁。
A
请写出下列电极方程式？
负极： Fe - 2e- = Fe2+
正极： 2H++ 2e- =H2 总反应： 2H++ Fe =Fe2+ +H2
条件：酸性环境
2024/9/27
钢铁的析氢腐蚀示意图
10
钢铁的析氢腐蚀
A
H2 O
负极： Fe - 2e- = Fe2+ 正极： O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
实验现象：
几分钟后,装置中的 导管中水柱上升
结论： 说明装置中有气体参加反应。
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条件
水膜呈酸性 水膜呈弱酸性或呈中性
电 负极(Fe) 极
反 应
正极(C)
总反应
进一步反应
Fe-2e- = Fe2+
2Fe-4e- = 2Fe2+
2H+ + 2eF=eH+22H+=Fe2
O2+4e-+2H2O=4OH-
Cu
化 学③
腐 蚀 H2SO4
Fe
Cu
④
⑤
Zn
Fe Cl 3
Zn腐蚀速率：③＞①＞⑤ Fe腐蚀速率： ⑤＞④＞②
精编高中化学4.4金属的电化学腐蚀与防护
第四节金属的电化学腐蚀与防护A组1.铜制品上的铝质铆钉,在潮湿的空气中易腐蚀的主要原因可描述为( )A.形成原电池,铝作负极B.形成原电池,铜作负极C.形成原电池时,电流由铝流向铜D.铝质铆钉发生了化学腐蚀解析:电化学腐蚀与化学腐蚀的本质区别在于是否发生原电池反应。
金属铝发生的是电化学腐蚀,铝比铜活泼,故金属铝是负极;电流的流动方向与电子的流动方向恰好相反,应是由铜流向铝。
答案:A2.下列关于金属腐蚀与防护的说法正确的是( )A.金属腐蚀就是金属失去电子被还原的过程B.铝制品的耐腐蚀性强,说明铝的化学性质不活泼C.将海水中钢铁闸门与电源的负极相连,可防止闸门被腐蚀D.钢铁锈蚀时,铁原子失去电子成为Fe3+,而后生成Fe(OH)3,再部分脱水成为氧化铁的水合物解析:金属失去电子发生的是氧化反应,A项错;铝制品的耐腐蚀性强是因为铝的化学性质活泼,表面被氧化生成了一层致密的氧化膜,B项错;钢铁闸门与电源负极相连作阴极,受到保护,C项正确;钢铁锈蚀时,铁原子失电子生成Fe2+,D项错。
答案:C3.相同材质的铁在图中的四种情形下最不易被腐蚀的是( )解析:A、B、D都能形成原电池而使Fe被腐蚀,而C中铁被铜镀层保护,则不易被腐蚀。
答案:C4.以下现象与电化学腐蚀无关的是( )A.镀锡铁器比镀锌铁器表面破损时更易被腐蚀B.纯铁不容易生锈C.镶有相邻的银牙和金牙容易引起头痛D.输送氯气的钢管易被氯气腐蚀解析:A项中镀锡铁器表面破损时形成原电池,Fe作负极,易被腐蚀,而镀锌铁器表面破损时形成原电池,Fe作正极,被保护。
B项中纯铁不能形成原电池,所以不容易被腐蚀。
C项中相邻的银牙和金牙容易形成原电池产生电流,使人头痛恶心。
D项中是铁与Cl2直接发生反应,为化学腐蚀,与电化学腐蚀无关。
答案:D5.下列说法正确的是( )A.钢铁因含杂质而容易发生电化学腐蚀,所以合金都不耐腐蚀B.原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因,故不能用来减缓金属的腐蚀C.金属发生化学腐蚀还是电化学腐蚀的主要区别在于金属的纯度不同D.无论哪种类型的腐蚀,其实质都是金属被氧化解析:金属通过改变内部结构,可以耐腐蚀,如将铁冶炼成不锈钢,则耐腐蚀,所以A项错误;原电池反应虽然可以导致金属腐蚀,但将需要保护的金属制品和活泼金属相连,构成原电池可以减慢金属的腐蚀,故B项错误;决定金属发生电化学腐蚀还是发生化学腐蚀的因素是金属周围的环境,如果金属直接接触有腐蚀性的气体或溶液,则会发生化学腐蚀;而一般情况下则发生电化学腐蚀,故C项错误;金属无论发生哪种类型的腐蚀,其实质都是金属失去电子被氧化,故D项正确。
高中化学 第四章 第4节 金属的电化学腐蚀与防护课件
(1)钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀，该腐蚀过程中的电极反应式 为：
正极：_____________________________________________ __________________________，
负极：_____________________________________________ _________________________。
答案：D
要点二 金属腐蚀快慢的判断以及金属的防护 1.电解池中的阳极铁和Cu—Fe—稀H2SO4原电池中的负极
铁相比较，哪种腐蚀更快？ 2.轮船上，采用牺牲阳极的阴极保护法与钢闸门采用的外
加电流的阴极保护法相比，哪种防护对铁的保护作用更强？
1．金属腐蚀快慢的判断方法 (1)在同一电解质溶液中：电解池原理引起的阳极腐蚀>原 电池原理引起的负极腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。 (2)同一种金属在相同浓度不同介质中腐蚀由快到慢的顺序 为：强电解质溶液>弱电解质溶液>非电解质溶液。
(3)有无保护措施的腐蚀快慢顺序：无保护措施的金属腐蚀 >有一定保护措施的金属腐蚀>牺牲阳极的阴极保护法引起的金 属腐蚀>有外加电流的阴极保护法引起的金属腐蚀。
(4)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀 越快。
2．金属的防护方法
钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世 界钢铁年产量的四分之一。
A．生铁块中的碳是原电池的正极 B．红墨水柱两边的液面变为左低右高 C．两试管中相同的电极反应式是：Fe－2e－===Fe2＋ D．a 试管中发生了吸氧腐蚀，b 试管中发生了析氢腐蚀
【思路启迪】
【解析】 a 为中性环境，发生吸氧腐蚀，氧气被消耗，气 体压强减小；b 中酸性较强，发生析氢腐蚀，有氢气放出，气体 压强增大，所以红墨水柱两边的液面变为左高右低，故 B 项错。
化学选修四4-4金属的电化学腐蚀与防护
(2)铁锅锈蚀的电极反应方程式为：
负极 2Fe- 4e- =2Fe2+ ，正极2H2O+O2+4e-=4OH-。 正、负极电极反应的产物会继续发生反应，反应的离
子方程式或化学方程式为
2Fe＋O2＋2H2O＝2Fe(OH)2、 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O＝
4Fe(OH)3
2Fe(OH)3＝Fe2O3·xH2O＋(x－3)H2O
电化 学
防护
应用
牺牲阳极的 阴极保护法
一些钢铁设备如锅炉 内壁、船体外壳等装
上镁合金或锌片
外加电流的 阴极保护法
土壤、海水及水中的 金属设备
实例
示意 图
●案例精析
【例1】关于金属腐蚀的叙述中，正确的是( C )
A．金属被腐蚀的本质是M＋nH2O＝M(OH)n＋ n/2H2↑
B．马口铁(锡铁)镀层破损后被腐蚀时，首先是 镀层被氧化
以下现象与电化学腐蚀无关的是 ( D ) A．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿 B．生铁比纯铁芯(几乎是纯铁)容易生锈 C．铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁
锈
D．银质奖牌(纯银制成)久置后表面变暗
以下现象与电化学腐蚀无关的是( D ) A．镀锡铁器比镀锌铁器表面破损时更易被腐
蚀
B．生铁比纯铁容易生锈 C．镶有相邻的银牙和金牙容易引起头痛 D．输送氯气的钢管易被氯气腐蚀
(2)钢铁吸氧腐蚀的原理：
在潮湿的空气中，钢铁表面溶解有氧气，它与钢 铁中的碳和铁形成了原电池。这些微小的原电池 遍布钢铁表面。
负极(Fe)：2Fe－4e－＝2Fe2＋(氧化反应)
正极(C)：2H2O＋O2＋4e－＝4OH－(还原反应) 总反应：2Fe＋O2＋2H2O＝2Fe(OH)2 Fe(OH)2继续与空气中的O2作用，生成Fe(OH)3， 再生成铁锈。
人教版高中化学选修四 18-19版 4.4 金属的电化学腐蚀与防护
总反应
4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 Fe2O3 ·nH2O 金属的腐蚀以电化学腐蚀为主， 电化学腐蚀又以吸氧腐蚀为主(pH≥5.6时) 若pH<5.6时则为析氢腐蚀。
联系
交流与讨论
P85 实验 4-3 ：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
导管中水柱变化，并思考引起变化的原因？思考与交流 讨论自行来自的不同构件如链条、钢圈、支架和齿
轮等分别采取了什么防锈措施？
给链条涂上机油,将钢圈表 面镀上一层铬,给支架烤上
一层漆,将齿轮镀上一层铬
并涂上机油。
二. 金属的防护 ①改变金属的内部结构 ——合金（不锈钢） ②在金属表面覆盖保护层 ——电镀、涂油脂
③电化学防护
利用“原电池”和“电解池”保护金属
（3）同一种金属的腐蚀：在强电解质中 > 弱电解质中 > 非
电解质中。 （4）一般说来：原电池原理引起的腐蚀 > 化学腐蚀 > 有 防腐措施的腐蚀。 注意：在钢铁的腐蚀过程中，其电化学腐蚀更严重，在电化学 腐蚀中，吸氧腐蚀更普遍。
课堂小结
一.金属的腐蚀
1.定义 化学腐蚀
2.本质
3.分类
钢铁的析氢腐蚀(次要) 钢铁的吸氧腐蚀（主要）
吸氧腐蚀
交流与讨论
请解释下列有关铁腐蚀现象的原因。
1.灶台上炒菜的铁锅放置后什么位置容易生锈，为什么？
炒菜的铁锅有残存的氯化钠，放置后水滴容易聚集到 锅底，与水接触的界面构成吸氧腐蚀，形成铁锈。 2.用于连接铜板的铁螺丝容易生锈。 是由于铁与铜吸收空气中的水蒸汽形成水膜构成了原电 池， 较活泼的铁作原电池的负极，因此铁易被腐蚀而 生锈。
高中化学第四章电化学基础4.4金属的电化学腐蚀与防护课件新人教选修4.ppt
4．钢铁的电化学腐蚀 (1)钢铁的电化学腐蚀的分类： 电化学腐蚀析 吸氢 氧腐 腐蚀 蚀
(2)钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较：
酸性较强
中性 酸性很弱
2H+ + 2e - === H2↑ O2+2H2O+4e- === 4OH Fe+2H + === Fe2 ++H2↑ 2Fe+2H2O+O2 == 2Fe(OH)2
被氧化的金属为 Cu ，被保护的金属为 Fe 。
一、金属的腐蚀 1．概念 金属或合金与周围接触到的 气体或液体 进行 化学反应 而腐蚀损耗的过程。 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： 金属跟接触到的物质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。
金属的腐蚀在生活中非常普遍
钢铁生锈
(1)原电池中，较活泼的金属 失去 电子， 发生 氧反化应，而使金属被氧化。如 Zn－Cu－稀H2SO4原电池中，被氧化 的金属为 Z，n 被保护的金属为 C。u
(2)电解池中，若阳极不是惰性电极，则阳极金属 失去 电子，发生 氧化 反应，引起阳极金属不
断损耗，而阴极金属受到保护。如图所示：
2．金属的防护措施
下列有关金属的保护方法的说法中正确的是 ( B )
A．常使用的快餐杯表面有一层搪瓷，搪瓷层破损 后仍能起到防止铁生锈的作用
B．白铁(镀锌铁)镀层破损后，铁皮的腐蚀速率很 慢
C．轮船的船壳水线以下常装有一些锌块，这是利 用了牺牲阴极的阳极保护法
D．钢铁制造的暖气管道外常涂有一些沥青，这是 钢铁的电化学保护法
4.4 金属的电化学腐蚀与防护(精讲课件)-高二化学(人教版选修4)
金属的电化学防护
3．牺牲阳极的阴极保护法的实验
金属的电化学防护
按如图所示连接好装置，往 Fe 电极区滴入 2 滴 K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液(已知 Fe2＋与[Fe(CN)6]3－反应生 成 蓝 色 的 铁 氰 化 亚 铁 沉 淀 ： 3Fe2 ＋ ＋ 2[Fe(CN)6]3 － ===Fe3[Fe(CN)6]2↓)，可以看到电压表指针 发生偏转 ， Fe 电极上有 气泡 产生，没有蓝色沉淀生成，说明溶液中 不含 Fe2＋，Fe 受到 保护 。
A．②①③④⑤⑥ C．⑤④②①③⑥
B．⑤④③①②⑥ D．⑤③②④①⑥
即时应用
4.钢铁工业是国家工业的基础，钢铁生锈现象却随处可 见，为此每年国家损失大量资金。请回答钢铁腐蚀与防护过 程中的有关问题。
即时应用
(1)钢铁的电化学腐蚀原理如图所示：①写出石墨电极 的电极反应式____O__2_＋__4_e－_＋__2_H__2_O_=_=_=__4_O_H__－__________；
金属的电化学腐蚀
2．钢铁的化学腐蚀
[重点解读] 金属的化学腐蚀与电化学腐蚀的比较
金属的电化学腐蚀
即时应用
1.铁生锈是一种常见的自然现象，其主要的化学反应方 程式为：4Fe＋3O2＋xH2O===2Fe2O3·xH2O。如图为一放在 水槽中的铁架，水位高度如图。最容易生锈的铁架横杆是
( C)
A．①
B．②
C．③
D．④
即时应用
2．如图装置中，小试管内为红墨水，具支试管内盛有 pH＝5 的雨水和生铁片。观察到开始时导管内液面下降， 一段时间后导管内液面回升，略高于小试管液面。以下有关 解释合理的是( )
即时应用
A．生铁片中的碳是原电池的阳极，发生还原反应 B．雨水酸性较强，生铁片仅发生析氢腐蚀 C．红墨水回升时，碳极反应式： O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．具支试管中溶液 pH 逐渐减小
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4-4 金属的电化学腐蚀与防护
【学习目标】
1.认识金属腐蚀的危害，并能解释金属发生电化学腐蚀的原因。
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.熟知金属腐蚀的防护方法。
【学习重难点】
学习重点：金属腐蚀的原理及防护方法。
学习难点：金属腐蚀的原理及防护方法。
【自主预习】
一、金属的电化学腐蚀
1．金属的腐蚀是金属与周围的气体或者液体物质发生而引起损耗的现象。
一般可分为腐蚀和腐蚀。
化学腐蚀：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，温度越高，化学腐蚀越。
电化学腐蚀：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。
两种腐蚀往往发生，但腐蚀更普遍，速度更快，危害更严重。
2.化学腐蚀与电化学腐蚀的共同点和不同点：
3．电化学腐蚀 (以钢铁为例)
（1）析氢腐蚀 (酸性较强的溶液)
负极: 正极:
总方程式：
（2）吸氧腐蚀 (中性或弱酸性溶液)
负极: 正极:
总方程式：
离子方程式：Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2
Fe(OH)2继续与空气中的氧气作用：
铁锈的主要成分是，阻止钢铁继续腐蚀。
（能、不能）
4．影响金属腐蚀快慢的因素
本性：（1）金属的活动性：金属越，越容易被腐蚀
（2）纯度：不纯的金属比纯金属更腐蚀，如纯铁比钢腐蚀。
（难、易）
电化学腐蚀：两电极活动性差别越大，氧化还原反应速率越，活泼金属被腐蚀越快。
（3）氧化膜：如果金属被氧化形成致密的氧化膜，那么会保护内层金属，如、
如果金属被氧化形成疏松的氧化膜，那么不会保护内层金属，如
外因：介质：环境（腐蚀性气体，电解质溶液）
二、金属的防护
（1）覆盖保护膜（涂油漆，电镀，钝化等）
（2）改变金属的内部结构（钢→不锈钢，在钢中加入镍和铬）
（3）牺牲阳极阴极保护法（较活泼金属作极，钢铁作极被保护）
（4）外加电流阴极保护法（外加电流，使钢铁被迫成为极受保护）
【预习检测】
1．下列有关金属腐蚀的说法中正确的是( )
A．金属腐蚀指不纯金属与接触到的电解质溶液进行化学反应而损耗的过程
B．电化学腐蚀指在外加电流的作用下不纯金属发生化学反应而损耗的过程
C．钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，负极吸收氧气，产物最终转化为铁锈
D．金属的电化学腐蚀和化学腐蚀本质相同，但电化学腐蚀伴有电流产生
2．下列关于金属的防护方法的说法不正确的是( )
A．我们使用的快餐杯表面有一层搪瓷，搪瓷层破损后仍能起到防止铁生锈的作用B．给铁件通入直流电，把铁件与电池负极相连接
C．轮船在船壳水线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲阳极保护法
D．钢铁制造的暖气管管道外常涂有一层较厚的沥青
合作探究
探究活动一：金属的腐蚀
1．金属腐蚀。