高中化学-金属的腐蚀和保护
高中化学选择性必修一第4章第3节 金属的腐蚀与防护 基础知识讲义
第三节金属的腐蚀与防护一、金属的腐蚀（一）定义：金属或合金与周围的气体或液体发生氧化还原反应而引起损耗的现象（二）特征：金属被腐蚀后，在外形，色泽以及机械性能方面会发生变化（三）本质：金属失电子变成阳离子发生氧化反应。
M-ne-=M n+（四）类型：化学腐蚀和电化学腐蚀1、化学腐蚀（1）定义：金属与其表面接触的一些物质（如O2、Cl2、SO2等）直接反应而引起的腐蚀（2）本质：金属失电子被氧化。
（3）举例：铁与氯气直接反应而腐蚀；输油、输气的钢管被原油、天然气中的含硫化合物腐蚀（4）特点：无电流产生，化学腐蚀的速度随温度升高而加快。
例如：钢材在高温下容易被氧化，表面生成由FeO、Fe2O3、Fe3O4组成的一层氧化物。
2、电化学腐蚀（1）定义：不纯的金属与电解质溶液接触时会发生原电池反应，比较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。
（2）本质：较活泼的金属失去电子被氧化（3）举例：钢铁制品在潮湿空气中的锈蚀就是电化学腐蚀（4）特点：有微弱的电流产生注：化学腐蚀与电化学腐蚀的联系：化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍，危害更大，腐蚀速率更快3、钢铁的电化学腐蚀（1）原电池的组成：负极：铁正极：碳电解质：潮湿空气（2）种类：根据钢铁表面水膜的酸性强弱分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀①析氢腐蚀：在酸性环境中，由于在腐蚀过程中不断有H2放出，所以叫做析氢腐蚀。
水膜酸性较强：负极：Fe—2e-=Fe2+正极：2H++2e-=H2↑总反应：Fe+2H+=Fe2++H2↑②吸氧腐蚀：钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性，但溶有一定量的氧气，此时就会发生吸氧腐蚀水膜中溶有O2，呈弱酸性、中性或碱性：负极：Fe—2e-=Fe2+ 正极：O2+4e-+2H2O=4OH-总反应：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)32Fe(OH)3 =Fe2O3·xH2O（铁锈）+(3-x)H2O注：I、只有位于金属活动性顺序中氢前的金属才可能发生析氢腐蚀，氢后的金属不能发生II、氢前和氢后的金属都可发生吸氧腐蚀III、吸氧腐蚀是金属腐蚀的主要形式，主要原因有两个，第一：水膜一般不显强酸性；第二：多数金属都可发生二、金属的防护（一）改变金属材料的组成1、方法：在金属中添加其他金属或非金属可以制成性能优异的合金。
【高中化学】金属的腐蚀与防护(第2课时金属的防护) 23-24学年高二化学人教版2019选择性必修1
取两个2～3 cm的铁钉，用砂纸擦光。 如图(a)所示，将裹有锌皮的铁钉放入上述 的一个培养皿中；如图(b)所示，将缠有铜 丝的铁钉放入另一个培养皿中。观察并解释 实验现象。
(a)裹有锌皮的铁钉 (b)缠有铜丝的铁钉
教学过程
教学过程
铁钉的裸露部分周围出现 特征蓝色，铜丝附近变红
裹有锌片的铁钉，锌片逐渐 溶解，铁钉附近溶液变红色
不锈钢高压锅
教学过程
2. 在金属表面覆盖保护层
在金属表面覆盖 致密的保护层，将金 属制品与周围物质隔 开是一种普遍采用的 防护方法。
包裹塑料
涂矿物性油脂
搪瓷
喷漆
镀铬
发蓝处理
教学过程
思考与讨论：自行车部件采用了什么样的防护措施吗?
镀铬
烤蓝
烤漆
涂机油
涂凡士林
镀锌
教学过程
思考与讨论
常用的白铁皮是在薄钢板表面镀上一层锌，罐装食品用的马口铁是在 薄钢板表面镀上一层锡。若上述两种钢铁制品的表面出现破损时，请分析并 说明白铁皮、马口铁的腐蚀情况。
课堂练习
典例1． 港珠澳大桥设计寿命120年，对桥体钢构件采用了多种防腐方法。下列分析 错误的是( ) A．防腐原理主要是避免发生反应：2Fe＋O2＋2H2O = 2Fe(OH)2 B．钢构件表面喷涂环氧树脂涂层，是为了隔绝空气、水等防止形成原电池 C．采用外加电流法时需外接镁、锌等作辅助阳极 D．钢构件可采用不锈钢材料以减缓电化学腐蚀
教学过程
思考与讨论：
牺牲阳极法和外加电流法都要采用辅助阳极，将被保护的金属作为阴极。 在这两种方法中，辅助阳极发生的电极反应类型是否相同？对于用作辅助阳 极的金属的化学性质各有什么要求？
牺牲阳极法和外加电流法采用的辅助阳极，在电极上发生的反应类型是相同的， 都是发生氧化反应。采用的辅助阳极在化学性质上要求是不同的，牺牲阳极法采用的 辅助阳极金属材料的活动性必须比被保护的金属的活动性要强，外加电流法的辅助阳 极只起导电作用，惰性电极和金属均可作辅助阳极，但最好选用惰性电极。
高中化学课件【金属的腐蚀与防护】
D．石墨
（2）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____负____极。
甲
乙
练习
16
8、下列对如图所示的实验装置的判断中错误的是( ) A．若X为碳棒，开关K置于A处可减缓铁的腐蚀 B．若X为锌棒，开关K置于A或B处均可减缓铁的腐蚀 C．若X为锌棒，开关K置于B处时，为牺牲阳极保护法 D．若X为碳棒，开关K置于B处时，铁电极上发生的反应为 2H＋＋2e－===H2↑
(3)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。
7
2.金属的防护
(1)在金属表面覆盖保护层 ①涂油漆等。 ②镀抗腐蚀金属，如电镀等。 ③镀膜，如烤蓝等。 (2)改变金属内部组成、结构等，如制成不锈钢。
8
(3)电化学防护
①牺牲阳极保护法 利用原电池原理，在被保护的金属上连接更活泼的金属，使被
正极反应 O__2＋___2_H__2O__＋__4_e_－__=_=_=__4_O_H_ － 2_H__＋__＋__2_e_－__=_=_=_H__2_
负极反应
Fe－__2__e_－_=_=_=__F_e_2_＋_____
生成铁锈 的反应
4Fe(_O__H_)_F2_e＋_2_＋O_＋_2_＋2_O_2H_H－__2=_O=_==_F=_e_(=O_4H_F_)2e_、(_O__H_、)3
①实质：都是金属原子失去电子被_氧__化_而损耗；
②化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生，但 电__化__学__腐__蚀__更普遍，危害更大
(3)钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀
（1）排在H之前的金属才 能析氢腐蚀；
5
（2）吸氧腐蚀更普遍
类别
吸氧腐蚀
高中化学 金属的腐蚀与防护(解析版)
课时34 金属的腐蚀与防护1．关于金属腐蚀的叙述中，正确的是( )A ．金属被腐蚀的本质是M ＋n H 2O===M(OH)n ＋n 2H 2↑ B ．马口铁(镀锡铁)镀层破损后被腐蚀时，首先是镀层被氧化C ．金属在一般情况下发生的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀D ．常温下，置于空气中的金属主要发生化学腐蚀【答案】C【解析】金属腐蚀的本质主要是金属原子失电子被氧化，腐蚀的内因是金属的化学性质比较活泼，外因是金属与空气、水和其他腐蚀性的物质相接触，腐蚀主要有化学腐蚀和电化学腐蚀。
A 中金属腐蚀的本质应包括化学腐蚀和电化学腐蚀，为M －n e －===M n ＋；B 选项中Sn 、Fe 构成电化学腐蚀，主要是Fe －2e －===Fe 2＋，铁先被腐蚀。
常温下，空气中的金属主要发生电化学腐蚀中的吸氧腐蚀，难以和非金属氧化剂(Cl 2、S)等反应，发生化学腐蚀。
2．下列叙述中正确的是( )A ．原电池的负极发生还原反应B ．电化学腐蚀的实质是金属单质失去电子形成阳离子，而电子直接转移给氧化剂C ．金属在中性环境中主要发生析氢腐蚀D ．钢铁在潮湿环境中锈蚀时，开始生成Fe(OH)2，而后逐渐变成Fe(OH)3和Fe 2O 3·xH 2O【答案】D【解析】不论是吸氧腐蚀还是析氢腐蚀，都是先生成Fe(OH)2，再逐渐转变成Fe(OH)3和Fe 2O 3·xH 2O 。
3．以下防腐措施中，属于电化学保护法的是( )A ．用氧化剂使金属表面生成致密稳定的氧化物保护膜B ．在金属中加入一些铬或者镍制成合金C ．在轮船的船壳水线以下部分，装上一锌锭D ．在金属表面喷漆【答案】C【解析】在轮船的船壳水线以下部分，装上锌能形成铁锌原电池，锌为负极，被腐蚀，铁被保护。
4．铜制品上的铝质铆钉，在潮湿空气中易发生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，电流由铝经导线流向铜D．铝质铆钉发生了化学腐蚀【答案】A【解析】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，应是由铜经导线流向铝。
人教版高中化学选修1第3章第2节金属的腐蚀与防护(共30张PPT)
第二节 金属的腐蚀和防护
2020/9/20
铁锈斑斑
2020/9/20
钢铁生锈造成大桥断裂！
断裂 四川202省0/9/20 宜宾市城区的南门大桥
铜器表面生成一层薄薄的铜绿[铜绿的 主要成分是Cu2(OH)2CO3]
2020/9/20
一、金属的腐蚀
1、定义： P49 。
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、分类
1）、化学腐蚀 P49 金属跟接触到的物质 (如O2、Cl2 、SO2等) 直 接发生化学反应而引起的腐蚀。
2020/9/20
左边家用燃气灶的中心部位很容易生锈，而右 边的食品罐头放在南极90多年了，却很少生锈
升温可加 快金属腐
蚀
2020/9/20
温度对化学腐蚀的影响： 升温加快金属腐蚀 降温减慢金属腐蚀
2020/9/20
原电池正负极的判断
根据金属的活泼性判断
活泼金属做＿负＿极, 不活泼金属(或可导电的非金属）做＿正__极
根据电极反应来判断 发生氧化反应的是_负__极（电极消耗） 发生还__原__反应的是_正___极（电极放出气体或
析出金属）
2020/9/20
钢铁的电化学腐蚀：
吸氧腐蚀：
条件：钢铁在很弱的酸性或中性环境下的腐蚀。 特点：有氧气参加反应。
2020/9/20
钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条
水膜呈_较__强__酸__性。
件 CO2+H2O H2CO3
H++HCO
-
3
水膜呈中__性__或_酸__性__很__弱___
电 负极Fe(- )
高中化学课件：金属的腐蚀与防护
生活中常见的通过覆盖保护层防止铁生锈的方法：
1、在铁的表面喷涂上防腐油漆（如桥梁、汽车、船舶） 2、油和油脂可以用来保护机器中由金属制成的转动部 分，如齿轮。 3、用塑料（如聚乙烯、聚氯乙烯等）喷涂或包裹在金 属表面。 4、在铁的表面覆盖一层搪瓷，如脸盘等金属器皿。 5、在铁的表面覆盖一层其他金属（如镀锡、镀锌）。 6、在铁的表面形成一层致密的氧化膜（发黑或发蓝）。
新课标苏教版选修四 化学反应原理
专题一 化学反应与能量变化
第三单元 金属的腐蚀与防护
H2O
据报道，全世界每年因金属腐蚀造成的直 接经济损失约占各国国内生产总值 (GDP) 的 2% -4%左右，超过地震、水灾、台风等自然 灾害造成损失的总和。腐蚀不仅造成经济损失， 也经常对安全构成威胁。国内外都曾发生过许 多灾难性腐蚀事故，如飞机因某一零部件破裂 而坠毁；桥梁因钢梁产生裂缝而塌陷；油管因 穿孔或裂缝而漏油，引起着火爆炸；化工厂中 储酸槽穿孔泄漏，造成重大环境污染……
其主要成分是[Cu2(OH)2CO3]。这三件1760年铜铸的 国宝在240 年后看上去仍然熠熠生辉不生锈，下列对
其原因的分析，最可能的是
（D ）
A、它们的表面都电镀上了一层耐腐蚀的黄金；
B、环境污染日趋严重，它们表面的铜绿被酸雨溶解 洗去；
C、铜的金属活动性比氢小，因此不宜被氧化；
D、它们是含一定比例金、银、锡、锌的合金；
被氧化而消耗的过程：M-ne-=Mn+。 • 2、金属腐蚀的分类？ • 3、电化学腐蚀和化学腐蚀原理有何不同？在
两者的腐蚀过程中是否都有电流产生？
化学腐蚀和电化学腐蚀的比较
种类 化学腐蚀
原理
金属与其他物质直接 接触发生氧化还原反 应而引起的腐蚀。
高中化学选修一金属的腐蚀和防护
[交流研讨] 你知道自行车的金属部件采用了什么样的防护措施吗?
烤蓝
烤漆
镀铬
涂机油
涂凡士林
镀锌
请根据生活常识以及下图总结金属防护常用的方法，并解释这些方法为什么可以达到防止金属腐蚀的目的。
健身器材刷油漆
。这种腐蚀叫做电化学腐蚀。
【回忆铁铜原电池】
A e-
Fe
Cu
Fe2+ Fe2+
Fe2+ Fe2+
H+
H+ H+ H+
负极Fe片： 失电子 Fe －2e- = Fe 2+
现象：被腐蚀，逐渐溶解 选择活泼的金属材料
正极Cu片：得电子 2H++2e- = H2 ↑
现象：气泡产生 选择不活泼的金属材料或导电的非金属材 料
为什么一块铜板上有铁铆钉时，铁钉更易生锈？ 铜板表面凝结一层水膜，空气中二氧化碳和二氧化硫等，沿海空气中的氯化钠等溶入其中形成 电解质溶液。铜板(+)与铁铆钉(-)及电解质溶液便构成了原电池，相对活泼的铁被腐蚀。
烧过菜的铁锅如果未及时洗净（残液中含 NaCl），第二天便出现红棕 色锈斑（主要成分为Fe 2 O 3·nH2O）。请问这种腐蚀是化学腐蚀还是电化 学腐蚀?为什么?
发生原电池反应 有电流产生
较活泼金属被腐蚀
往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍，危害更大
总结：金属腐蚀的本质
化学腐蚀和电化学腐蚀都是铁等金属原子失去电子变成阳离子的过程。也就是说,金属在腐蚀 过程中,发生了氧化还原反应。
金属原子
失e－ 氧化还原反应
高中化学金属腐蚀与防护
高中化学金属腐蚀与防护金属腐蚀是指金属在与周围环境接触时发生的一种化学或电化学反应，使金属表面受到破坏和损失的过程。
金属腐蚀不仅会减少金属材料的寿命，还会对工程设施和制品的安全性造成威胁。
为了延长金属材料的使用寿命，保护金属材料免受腐蚀的侵害，人们开展了广泛的研究和应用。
I. 金属腐蚀的类型金属腐蚀主要分为化学腐蚀和电化学腐蚀两种类型。
1. 化学腐蚀化学腐蚀是指金属在接触到化学物质时发生的一种化学反应，导致金属表面的破坏和腐蚀。
常见的化学腐蚀包括金属与酸、碱、盐等化合物的反应，如酸性环境下的金属溶解。
2. 电化学腐蚀电化学腐蚀是指金属在电解质溶液或湿润环境中受到氧化和还原反应影响而发生的腐蚀现象。
它通常表现为金属表面的局部腐蚀，如锈斑、腐蚀孔等。
II. 金属腐蚀的原因金属腐蚀的原因主要有以下几个方面：1. 环境因素环境因素是金属腐蚀的主要原因之一。
不同的环境条件对金属腐蚀的影响不同，如湿度、温度、酸碱度等。
湿度较高、温度较高、含有酸碱物质的环境通常会加速金属腐蚀的发生。
2. 金属本身因素金属本身的化学组成、物理性质以及表面处理等因素也会影响金属腐蚀的程度和速率。
不同金属的耐蚀性不同，有些金属具有较高的抗腐蚀性能，而有些金属则容易受到腐蚀。
III. 金属腐蚀的防护方法为了保护金属材料免受腐蚀的侵害，人们提出了多种防护方法，主要包括物理防护、化学防护和电化学防护。
1. 物理防护物理防护是指通过物理手段对金属进行保护，阻止金属与环境接触。
常见的物理防护方法包括涂层、包覆、屏障等。
涂层是将耐蚀性材料涂覆在金属表面，形成一层保护膜来阻隔金属与环境的接触；包覆是将金属包裹在其它材料中，形成一层保护层；屏障是通过物理隔离来防止金属被接触到。
2. 化学防护化学防护是指通过使用化学物质来形成一层保护膜，阻止金属与环境的接触。
常见的化学防护方法包括涂层、化学处理等。
涂层是将具有防腐蚀性能的涂料或化学物质涂覆在金属表面，形成一层防腐蚀膜；化学处理是将金属浸泡在具有防腐蚀性质的溶液中，使金属表面形成一层保护性氧化膜。
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电子流向 电极 电极反应 反应类型 电极本身质量
活泼金属Zn 流失 负极 Zn-2eZn2+ 氧化反应 质量减少
不活泼金属Cu 流进 正极 2H++2eH2 还原反应 质量不变
总反应： Zn + 2H+ Zn2+ + H2
1、金属腐蚀
1)、定义： P56
2)、本质： P56
3)、种类
化学腐蚀 P56 (不多见、无电流) 电化腐蚀 (原电池、常见、有电流)
析氢腐蚀 2、钢铁生锈 ——电化腐蚀 吸氧腐蚀
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条件
水膜酸性较强 水膜酸性很弱或呈中性
负极
Fe-2eFe2+
Fe-2eFe2+
正极
2H++2eH2
2H2O+O2+4e4OH–
Fe2++2OH–Fe(OH) 2 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O4Fe(OH)3
Fe(OH)3 铁锈(Fe2O3 ·nH2O) 3、防护 1)、改变金属的内部结构
2)、在金属表面覆盖保护层
3)、电化学保护法
练习：
1、实验室制H2用纯锌反应较慢而用粗锌较快？为什么？ 如何加快纯锌的反应速度？
2、马口铁(Fe-Sn)、白铁皮(Fe-Zn) 哪种铁易腐蚀？
3、A、B、C三种金属两两接触后跟稀硫酸作用，判断 这三种金属的活动性：
A
BA
C
4、判断能否构成原电池：
Zn
Fe Fe
C Cu
Ag
H2SO4
H2SO4
AgNO3 (蔗糖或酒精)
1、FeSO4在保存时应注意什么？ 为了防止FeSO4的水解应加入什么物质？ 为了防止FeSO4的氧化应加入什么物质？
2、常温下把Fe放入浓H2SO4中一段时间后，取出Fe再 浸入稀H2SO4中有什么现象？
3、请简述炼铁、炼钢的原理及生铁和钢的区别。
§9.5金属的腐蚀和保护 一、原电池 1、定义：把化学能转变为电能的装置 2、构成条件 1)、活泼性不同的两种金属(金属和碳) 2)、与电极接触的电解质溶液，其中一个电极能自发与溶液
小结：
1)、原电池反应与普通氧化—还原反应在原理上是一样只 是把氧化还原反应分别在两极进行，所以有电流产生。
2)、较活泼的金属一定为负极，被氧化而溶解；较不活泼 的金属为正极，附近阳离子被还原而析出物质(如：H2)。
3)、金属活动性越大，则原电池的电势差就越大(负极腐 蚀就越快)。
二、金属的腐蚀与防护