高三化学 第四节金属的电化学腐蚀与防护
金属的电化学腐蚀与防护
金属的电化腐蚀中，只有在金属活动性顺序中位于氢
之前的金属才可能发生析氢腐蚀，而位于氢之后的金属
只能发生吸氧腐蚀.
[例2] ( )
(2009· 青岛模拟)下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是
A．纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗
B．当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用 C．在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴 极保护法 D．可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐
D．4OH－－4e－ === 2H2O＋O2↑
解析：酸性条件下发生析氢腐蚀． 答案：C
2．下列方法中，不能用于进行金属防腐处理的是 . A．油漆 B．铝热反应 C．电镀
(
)
D．改变金属的内部结构
解析：铝热反应常用于由活泼金属Al制不活泼金属．
答案：B
3．钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀，发生的原电池反应为
能转化为电能的装置，C错误；由于吸氧腐蚀与氧气、水
有关，所以钢柱在空气与水交界处比水下部分更容易腐蚀， D错误． 答案：A
4．为了保护地下钢管不受腐蚀，可采取的措施有(
A．与石墨棒相连
)
B．与直流电源负极连接
C．与直流电源正极连接 D．与钢板相连
解析：金属保护的电化学方法：形成原电池的正极、电解 池的阴极． 答案：B
________．(填序号)
A．铜 C．锌 B．钠 D．石墨
(3)图乙所示的方案也可以降低铁闸门的腐蚀速率， 其中铁闸门应该连接在直流电源的________极．
解析： (1)发生吸氧腐蚀时，负极上Fe失去电子，正
极上O2得到电子． (2)铁闸门上连接一块比铁活泼的金属如Zn，就可由 Zn失去电子，Zn被溶解，而Fe被保护，属于牺牲阳 极的阴极保护法．
人教版-化学选修四第四章金属的电化学腐蚀与防护
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条件
电 负极 极 Fe(-) 反 正极 应 C(+)
水膜呈强酸性 Fe-2e-=Fe2+
2H++2e－=H2
水膜呈中性或弱酸性 2Fe-4e-=2Fe2+
O2+2H2O+4e-=4OH-
总反应 联系
2H++Fe=Fe2++H2 2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2
4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 Fe2O3 · nH2O
实验 为什么钢铁在干燥的空气中不易生
锈，而在潮湿的空气中却易生锈呢？
钢铁 潮湿空气水膜CO2、 SO2、H电2S解质溶液（H+)原
铁
电
C
池
电解质溶液形成：H2O
H++OH-
H2O+CO2
H++HCO3-
钢铁在这过程发生了电化学腐蚀。
人教版-化学选修四第四章金属的电化 学腐蚀 与防护 【PPT 实用课 件】
8、铁棒与石墨棒用导线连接后浸入0.01
mol·L－1的食盐溶液中，可能出现的现象是
A.铁棒附近产生OH－
B
B.铁棒被腐蚀
C.石墨棒上放出Cl2 D.石墨棒上放出O2
9、表面镀有保护金属层的铁片，当镀层有
破损时比普通铁片更易腐蚀的是 D
A．白铁（镀锌铁） B．马口铁（镀锡铁） C．镀镍铁 D．镀铜铁
原理： 原电池反应
例如 钢铁在潮湿的空气中被腐蚀
人教版-化学选修四第四章金属的电化 学腐蚀 与防护 【PPT 实用课 件】
人教版-化学选修四第四章金属的电化 学腐易生锈。
金属的电化学腐蚀与防护
一二
思考感悟 电化学防护的实质是什么? 提示:电化学防护的实质是把被保护的金属作原电池的正极或电 解池的阴极,不参与电极反应,从而不被氧化。
一、化学腐蚀与电化学腐蚀的区别和联系
中性或碱性
性较强
现象 无电流产生
有微弱电流产生
化学腐蚀 电化学腐蚀(主要)
反应
负极:Fe-2e- Fe2+
式(以 2Fe+3Cl2 铁腐蚀 2FeCl3
为例)
正极:2H2O+O2+4e4OH-
正极:2H++2eH2↑
联系
两种腐蚀往往同时发生,只是电化学腐蚀比化学腐蚀 更普遍,危害更大
特别提醒只有在金属活动ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ顺序中位于氢前面的金属才可能发生 析氢腐蚀,位于氢之后的金属只能发生吸氧腐蚀。
知识点1 知识点2 知识点3
点拨主要从以下几个方面来解决此类题目。 ①正确地判断出金属腐蚀是化学腐蚀还是电化学腐蚀。 ②如果是电化学腐蚀,判断出正、负极,一般活泼的金属为负极
被腐蚀,不活泼的金属为正极被保护。
知识点1 知识点2 知识点3
金属腐蚀快慢的比较 【例题2】 如图,各烧杯中盛有海水,铁在其中被腐蚀由快到慢的 顺序为( )
三、金属的电化学防护 1.金属的防护方法
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。
高中化学金属的电化学腐蚀和防护
金属的电化学防护原理：通过改 变金属表面的电化学环境，抑制 或减缓金属的电化学腐蚀过程。
常用的电化学防护方法：阳极 保护和阴极保护。
阳极保护：通过外加电流使金属 成为阳极，从而在金属表面形成 致密的氧化膜，提高耐腐蚀性。
阴极保护：通过外加电流使金属成 为阴极，从而在金属表面形成氢气 或氯离子，减少腐蚀的可能性。
在船舶和海洋工程中，金属的电化学 腐蚀和防护措施的应用，如船体的防 腐处理和海底管道的防腐蚀措施。
金属回收利用：通过电化学腐蚀和防护技术，可以将废旧金属回收并重新利用，减少对 自然资源的浪费。
污水处理：利用电化学腐蚀和防护技术，可以有效地处理污水中的有害物质，保护水资 源免受污染。
土壤修复：通过电化学腐蚀和防护技术，可以修复受到重金属污染的土壤，提高土壤质 量。
阴极保护：通过外加电流使金属成为阴极，从而防止腐蚀 阳极保护：通过外加电流使金属成为阳极，在表面形成保护膜 涂层保护：在金属表面涂覆防腐蚀涂层，如油漆、塑料等 电镀保护：在金属表面电镀一层耐腐蚀的金属，如锌、铬等
防护效果的持久性：分析防护 措施在长时间内对金属的保护 作用
防护措施的有效性：通过实验 数据评估防护措施对金属腐蚀 的抑制效果
外加电流的阴极保护法：通过向被保护金属提供外部电流，使其成为电解池的阴极，从而防止 金属腐蚀。
涂层保护：在被保护金属表面涂覆一层耐腐蚀材料，如油漆、塑料等，以隔离金属与腐蚀介质。
电化学保护：利用电解池原理，将被保护金属作为阴极进行电解处理，使其表面形成一层致密 的氧化膜，提高耐腐蚀性。
金属的电化学腐蚀：金属与电 解质溶液发生氧化还原反应， 导致金属损失的现象。
金属的性质：不同金属的电化学腐蚀速率不同，与金属的活泼性有关 介质种类：不同介质对金属的腐蚀速率有显著影响，例如酸、碱、盐等 介质浓度：介质浓度越高，金属的腐蚀速率越快 环境条件：温度、湿度、压力等环境条件也会影响金属的腐蚀速率
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。
精讲精析 第四章_第4节_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重难点一 化学腐蚀和电化学腐蚀的联系和区别重难点二 判断金属腐蚀快慢的规律1．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(电解原理的防护>原电池原理的防护)2．对同一种金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液>弱电解质溶液>非电解质溶液3．活泼性不同的两金属，活泼性差别越大，活泼性强的金属腐蚀越快。
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。
例1 下列说法正确的是( )A ．钢铁因含杂质而易发生腐蚀，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，故其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制成合金可耐腐蚀，A错误；牺牲阳极的阴极保护法是利用原电池反应保护金属制品，B错误；决定金属腐蚀类型的因素是周围的环境，C错误。
例2下图中，铁腐蚀由快到慢的顺序为(电解质溶液为水)__________。
答案⑤>④>①>②>③>⑥解析首先判断各装置所形成的是原电池还是电解池，然后根据金属Fe腐蚀的实质再结合电化学原理和金属的电化学保护法分析腐蚀的快慢。
①中由于水中溶解了氧气，铁与杂质碳会形成原电池，发生电化学腐蚀；②中铁在油中，氧气难以溶解，无电解质溶液，不能形成原电池；③、④都形成原电池，但③中铁为正极，受到保护；④中铁为负极，被氧化；⑤、⑥都形成了电解池；⑤中铁与电源的正极相连，作阳极，氧化速率加快；⑥中铁与电源的负极相连，作阴极，受到保护。
所以铁腐蚀由快到慢的顺序为⑤>④>①>②>③>⑥。
例3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。
(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：__________________________________________________________________。
第四节 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教学目标：1、了解金属的化学腐蚀和电化学腐蚀。
2、了解金属电化学腐蚀的原理及其防护。
教学重点 金属的电化学腐蚀教学难点 电极反应式的写法教学过程【学生看书讨论】1. 什么是金属的腐蚀?金属腐蚀的本质是什么?2. 化学腐蚀与电化学腐蚀的共同点和不同点是什么?一、金属腐蚀的本质: M – xe - = M x+二、化学腐蚀与电化学腐蚀的区别化学腐蚀电化学腐蚀 共同点 M – xe - = M x+M – xe - = M x+ 不同点 (1)金属与氧化剂直接得失电子利用原电池原理得失电子 (2)反应中不伴随电流的产生反应中伴随电流的产生 (3)金属被氧化活泼金属被氧化三、金属的电化学腐蚀 (以钢铁为例)1.析氢腐蚀 (酸性较强的溶液)负极: Fe – 2e - = Fe 2+正极: 2H + + 2e - = H 2 ↑总式：Fe + 2H + = Fe 2+ + H 2 ↑2. 吸氧腐蚀 (中性或弱酸性溶液)负极: 2Fe – 4e - = 2Fe 2+正极: O 2+4e -+2H 2O = 4OH- 总式：2Fe + O 2 +2H 2O =2 Fe(OH)24 Fe(OH)2 + O 2 + 2H 2O = 4Fe(OH)3四、金属的电化学防护1． 影响金属腐蚀快慢的因素本性：（1）金属的活动性（2）纯度（3）氧化膜介质：环境（腐蚀性气体，电解质溶液）2．金属的电化学防护（1）牺牲阳极的阴极保护法（2）外加电流的阴极保护法【练习】:如图所示,试管中的铁钉如果在酸性溶液或在食盐溶液中的腐蚀的现象有何不同?。
高中化学人教版选修4学案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1．金属腐蚀(1)概念：金属或合金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)实质：金属原子失去电子变成阳离子的过程。
即金属发生了氧化反应。
(3)类型：根据与金属接触的介质不同，可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。
2．化学腐蚀金属与接触到的干燥气体(如O2、Cl2、SO2等)或非电解质液体(石油)等直接发生化学反应而引起的腐蚀。
腐蚀的速率随温度升高而加快。
3．电化学腐蚀(1)概念：不纯的金属与电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化。
(2)实例：在潮湿的空气里，钢铁的表面形成了一层电解质溶液的薄膜，它跟钢铁里的铁和少量的碳恰好构成了原电池。
其中，铁是负极，碳是正极。
(3)析氢腐蚀和吸氧腐蚀4.钢铁生锈原理的实验探究(1)实验目的：探究饱和食盐水浸泡过的铁钉发生吸氧腐蚀。
(2)实验步骤：将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放入如图所示的具支试管中。
几分钟后，观察导管中水柱的变化。
(3)实验现象：导管中水柱上升，铁钉表面有铁锈生成。
(4)实验分析：装置中Fe、C、饱和食盐水一起构成了原电池，Fe 作负极，碳作正极，饱和食盐水作电解质溶液，由于NaCl溶液呈中性，因此钢铁发生吸氧腐蚀。
二、金属的电化学防护1．金属的防护2．金属的电化学防护探究点一金属的腐蚀和防护1．化学腐蚀和电化学腐蚀的联系和区别特别提醒：判断金属的腐蚀类型要从本质入手，化学腐蚀和电化学腐蚀的本质区别在于是否发生原电池反应。
电化学腐蚀中，只有在金属活动性顺序表中位于氢前面的金属才可能发生析氢腐蚀，而位于氢之后的金属只能发生吸氧腐蚀，吸氧腐蚀比析氢腐蚀更为普遍。
2．析氢腐蚀与吸氧腐蚀的比较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普遍，在金属活动顺序表中位于氢前面和氢之后的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。
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金属做正极，不反应，起到保护作用； 而活泼金属反应受到腐蚀。航海船
只的船底四周镶嵌锌块，就是利用牺牲 阳极保护法来保护船体的。
用牺牲锌块的方法来保护船身，锌块必须定期更换
锌块
航海的船只 的船底四周 镶嵌锌块 （白色）， 就是利用牺 牲阳极的阴 极保护法
金属的腐蚀与防护
正极C(+)
总反应
联系
析氢腐蚀
水膜呈酸性
Fe-2e--=Fe2+
吸氧腐蚀
水膜呈中性或酸性很弱
2Fe-4e-=2Fe2+
2H+ + 2e- =H2↑
O2+2H2O+4e-=4OH-
Fe +2H+ = Fe2+ + H2↑ 2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2
4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 Fe2O3 ·nH2O （铁锈）
二、金属的防护
1、影响金属腐蚀的因素
①本性——本身的性质和杂质的活动性； ②外界条件——温度及介质
2、金属防护的常用方法
——排除造成腐蚀的因素
➢改变金属的内部结构：如将钢铁制成不锈钢。 ➢在金属表面覆盖保护层：如涂油漆，镀Zn、Sn等。 ➢在要保护的金属上连接一种比该种金属更易失去
电子的金属（形成原电池保护）。
科学探究
以铁钉生锈实验为例，探究钢铁 发生腐蚀的条件
实验
植
方案
物
油
现象 记录
结论
铁钉渐 渐生锈
铁钉没 有生锈
铁钉没 有生锈
钢铁在O2、H2O共同作用下（即潮湿的空气） 表面形成一薄层水膜，故而更易被腐蚀。
化学腐蚀和电化学腐蚀的比较
化学腐蚀
电化学腐蚀
条件
金属跟接触的物 质反应
不纯金属或合金跟电 解质溶液接触
金属的防护方法
思考：根据金属腐蚀的原理，你能想出什么防止金 属腐蚀的方法？
1、覆盖保护层
衣架和电线的外面包 某些工具的“机械转动部位”选
上一层塑料层
用油脂来防锈，为什么不能用油
生活中常见的一些防护措施
自行车的钢圈和车铃是在钢上镀 健身器材上刷一油层漆既以耐防腐锈蚀又耐磨的Cr
金属的电化学防护
2、牺牲阳极的阴极保护法
一、金属的腐蚀
1、什么是金属腐蚀？
指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、金属腐蚀的本质是什么?
是金属本身失去电子变成阳离子的过程 （发生氧化反应）。
M - ne- = Mn+
请比较下列现象的差异？
铁与酸反应，铁被腐蚀。 腐蚀速率较慢。
铁作负极被腐蚀， 腐蚀速率较快。
钢铁中又有铁和少量碳恰好构成原电池
（二）、金属的电化学腐蚀（以铁为例）
1、析氢腐蚀（酸性水溶液）
负极：Fe － 2e－ = Fe2+ 正极：2H+ + 2e－ = H2↑ 总反应： Fe + 2H+ = Fe2+ + H2↑
情景创设二
烧过菜的铁锅未及时洗净(残液 NaCl)，第二天便出现红褐色锈斑。 请讨论分析此条件下铁腐蚀的原理
➢金属腐蚀的类型 电化学腐蚀 —原电池反应
二、金属防护的几种重要方法: ①在金属表面覆盖保护层。 ②改变金属内部的组成结构，制成合金。 ③电化学保护法，即将金属作为原电池的 正极或电解池的阴极而受到保护。
2、吸氧腐蚀（中性或酸性很弱水溶液）
负极：2Fe - 4e =2Fe2+ 正极：O2 + 2H2O + 4e = 4OH－
总反应：2Fe+2H2O+O2= 2Fe(OH)2
后续反应：4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
Fe2O3
钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较
条件
电 极
负极Fe(-)
反 应
3、金属腐蚀的类型： （1）化学腐蚀 (次要)
金属跟接触到的干燥气体（如O2、Cl2、SO2等） 或非电解质液体（如石油）直接发生化学反应而引 起的腐蚀叫做化学腐蚀。
（2）电化学腐蚀 (主要)
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的腐蚀叫做 电化学腐蚀。
典例：钢铁生锈
金属的腐蚀以电化腐蚀为主， 电化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。
课堂检测
1、如图, 水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：
（1）若液面上升，则溶液呈 中性或弱酸 性，发生
吸氧 腐蚀,电极反应式为：负极： Fe–2e-=Fe2+ , 正极： O2+2H2O+4e-=4OH－ （2）若液面下降，则溶液呈 酸 性，发生 析氢 腐蚀，电极反应式为： 负极： Fe–2e-=Fe2+ 正极：2H++2e-=H2↑ 。
现象 不产生电流
有微弱的电流产生
反应 金属被氧化
较活泼的金属被氧化
相互 关系
化学腐蚀和电化学腐蚀同时发生， 但电化学腐蚀更普遍
情景创设一
在酸雨降临的地方，金属腐 蚀会特别严重，请以钢铁腐 蚀为例，探究该条件下金属 腐蚀的原理
水膜中溶解了来自大气中的 CO2、SO2、H2S等气体，使水膜含 有一定的H+,在表面形成一层酸性 的电解质溶液薄层
防腐措施由好到坏的顺序如下： 外接电源的阴极保护法（电解池）＞牺牲阳极 的阴极保护法（原电池）＞有一般防腐条件保 护＞无防腐条件
下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的 顺序是 (5) (2) (1) (3) (4)
总结
一、金属的电化学腐蚀
➢金属腐蚀的本质：金属原子 失e- 金属阳离子 M–ne- → Mn+ （氧化反应） 化学腐蚀 — 直接反应
牺牲阳极的阴极保护法示意图
金属的电化学防护
3、外加电流的阴极保护法
原理 ：将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两
个极，使被保护的金属作为阴极，在外加直流 电的作用下使阴极得到保护。此法主要用于防 止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。
辅助阳极 （不溶性）
规律小结：
在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规 律如下： 电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀 ＞化学腐蚀＞有防腐措施的腐蚀