金属的锈蚀与防护
《金属的锈蚀和防护》 讲义
《金属的锈蚀和防护》讲义一、金属锈蚀的危害金属在我们的生活中无处不在，从建筑结构到交通工具，从日常用品到工业设备，都离不开金属材料。
然而，金属锈蚀却是一个严重的问题，给我们的生活和经济带来了诸多危害。
首先，金属锈蚀会导致金属制品的强度和性能下降。
例如，锈蚀的钢铁结构可能会变得脆弱，无法承受原本设计的载荷，从而引发安全隐患。
在交通运输领域，锈蚀的汽车零部件可能会失效，影响车辆的正常运行，甚至导致交通事故。
其次，金属锈蚀会缩短金属制品的使用寿命。
原本可以使用多年的金属设备，由于锈蚀的侵蚀，可能提前报废，需要频繁更换，这不仅增加了成本，还造成了资源的浪费。
此外，金属锈蚀还会影响金属制品的外观。
锈蚀产生的锈斑和腐蚀痕迹会使金属表面变得粗糙、丑陋，降低了产品的美观度和价值。
二、金属锈蚀的原因金属锈蚀是一个复杂的化学过程，主要由以下几个因素引起：1、氧气和水氧气和水是导致金属锈蚀的两个关键因素。
在潮湿的环境中，金属表面容易形成水膜，氧气溶解在水膜中，与金属发生化学反应，形成氧化物。
例如，铁在潮湿的空气中会发生吸氧腐蚀，生成铁锈（主要成分是氧化铁）。
2、电解质溶液电解质溶液的存在会加速金属的锈蚀。
常见的电解质溶液如海水、酸雨等，它们能够增强电流的传导，促进金属的电化学腐蚀。
3、金属的活泼性不同的金属具有不同的活泼性，活泼性较强的金属更容易锈蚀。
例如，在常见的金属中，铁比铜更容易生锈。
4、环境中的污染物环境中的污染物如二氧化硫、氯化氢等气体，会与金属表面的水膜反应，生成酸性物质，加速金属的腐蚀。
5、表面状态金属表面的粗糙度、划痕、裂缝等缺陷会增加金属与外界环境的接触面积，从而加速锈蚀的发生。
三、金属锈蚀的类型1、化学锈蚀化学锈蚀是指金属与非电解质直接发生化学反应而引起的锈蚀。
这种锈蚀通常在干燥的环境中发生，例如，铁在高温下与氧气反应生成氧化铁。
2、电化学锈蚀电化学锈蚀是指金属在电解质溶液中形成原电池，发生氧化还原反应而引起的锈蚀。
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。
金属的锈蚀与防护练习题带答案
金属的锈蚀与防护练习题一、单选题（本大题共14小题，共28.0分）1.保护金属资源的有效途径，不包括下列的( )A. 回收利用金属B. 寻找金属替代品C. 禁止使用铁制品D. 合理开采矿物2.下列各种情况中，埋在地下的铸铁管道腐蚀速率最慢的是( )A. 在潮湿、疏松、透气的中性土壤中B. 在潮湿、疏松、透气的酸性土壤中C. 在干燥、致密、不透气的中性土壤中D. 在沿海潮湿的土壤中3.下列选项中，与“越王勾践剑”出土时保存完好的原因无关的是( )A. 剑身曾经过防锈表面处理B. 埋藏环境中的氧气少C. 材料(青铜)本身不容易生锈D. 埋藏环境的压强比较恒定4.光亮的铁钉在下列几种情况下，最不容易生锈的是( )A. B. C. D.5.世界每年因锈蚀而损失的金属数量巨大，防止金属锈蚀已成为科学研究中的重大问题。
下列有关金属锈蚀与保护的措施中不正确．．．的是( )A. 铝的抗腐蚀性能比铁强，生活中可用钢丝球洗刷铝锅B. 同样的铁制品在海南比在兰州更易锈蚀C. 在铁表面刷油漆可以防止铁锈蚀D. 金属资源是不可再生资源，要有计划、合理开采6.下列有关金属材料的说法错误的是( )A. 铝和金都有很好的抗腐蚀性，是因为二者的化学性质都很稳定B. 金属的回收利用是保护金属资源的有效途径之一C. 在潮湿的空气中铁易生锈D. 高炉炼铁的原理是在高温条件下，用一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来7.下列有关物质的性质与用途对应不匹配的是( )选项A B C D性质汽油能溶解油污铁粉易生锈石墨具有导电性硝酸铵溶于水吸热用途洗涤油污作食品保鲜吸氧剂制作铅笔芯制作医用速冷冰袋A. AB. BC. CD. D8.人类从石器时代进入青铜器时代，继而进入铁器时代，都是以金属材料的使用作为标志的。
下列说法正确的是( )A. 铝制品在常温下有良好的抗腐蚀性B. 纯铜比铜合金更适合用于制作耐磨齿轮C. 铁锅清洗后未擦干的水可隔绝空气减缓锈蚀D. 含铅、汞等重金属的废旧电池不可回收利用9.柳州市被称为“桥梁博物馆”，刚建成的凤凰岭大桥成为“桥梁博物馆”的新成员，大桥的桥体使用了大量的金属材料。
金属的锈蚀和防护PPT课件(初中科学)
__________________________。
各种装置中铁生锈后所引起的现象
细铁丝
水
图—1
图—2
水
细 铁 丝
图—3
在A、B、C、D四只小烧瓶中分别放入干燥的细铁丝、浸过食盐 水的细铁丝、浸过清水的细铁丝、食盐水及细铁丝，并使铁丝完全 浸没在食盐水中，然后装配成如右图所示的四套装置，每隔一段时 间测量导管中水面上升的高度，高度的大小见下表： 表中所列数 据为不同时间导管中水面上升的高度
二、铜生锈
阅读P113
• 1、铜生锈原因。 • 2、生成物是什么？
三、金属生锈的后果
• 1、导电性、强度等性能会降低。 • 2、造成金属材料的损耗 • 3、环境污染。
思考
铁生锈的应用:食品袋中的抗氧 剂食品包装盒中常放有一小袋粉末状 物质，该物质对食品同时具有防潮和 防氧化作用。玲玲同学从超市购买的 食品包装盒中取出装有粉末状物质的 小袋，撕开后发现袋里有板结的铁锈。 试估计粉末状物质是什么？其作用原 理是什么？
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一、活动：探究铁钉生锈的条件
• 1、取三根干燥、无油、无锈的新铁钉，分别 放入A、B、C三个干净的试管中。
• 2、在A瓶中放入少许生石灰，保证瓶内没有水 分，然后把试管塞紧紧盖上。
• 3、B瓶中注满煮沸过的凉开水，然后试管塞盖 子，在C瓶中加入少量自来水，让试管敞口。 在D管中放入少量食盐水，让试管敞口。
说明：这里的图片为目 前水下的泰坦尼克号情 况！泰坦尼克号为什么 面临“二次毁灭”？加 速毁灭的主要原因是什 么？
防止金属锈蚀的方法
防止金属锈蚀的方法
防止金属锈蚀的方法有以下几种：
1.镀层保护：在金属表面镀上防锈层，如镀锌、镀铬等。
这些镀层可以阻断金属与外界氧气、水分的接触，有效防止金属锈蚀。
2.喷涂保护：使用防锈漆或喷涂其他防腐涂料，形成一层保护膜，可隔绝金属与环境的接触，达到防锈的效果。
3.电化学保护：通过施加电流，将金属表面形成一层保护性氧化层，如阳极保护、阴极保护等。
4.合理选用金属：选择具有优良耐腐蚀性能的金属材料，如不锈钢、铜等。
5.控制环境条件：尽量避免金属暴露在潮湿、高温、高湿度、酸碱性强的环境中，这些环境容易使金属发生锈蚀。
6.定期维护：对金属表面进行定期清洁、除去锈迹，涂抹防锈剂或保养剂，保持金属表面的光洁与防护。
综上所述，通过镀层保护、喷涂保护、电化学保护、合理选用金属、控制环境条件和定期维护等方法可以有效防止金属锈蚀。
金属的锈蚀及其防护
知识实践
钢铁生锈，实际上是铁、_____ 、____等物质 相互作用，发生一系列复杂的化学反应。防止 铁制品生锈，最常用的方法是____________。
在下列条件下，铁最容易生锈的是
A．有氧气存在
B．有水存在
C．在潮湿空气中 D．表面有油污
下列有关使用铁器时的注意事项中，正确的是 A．避免接触干燥的空气 B．能盛放盐酸 C．不能盛放硫酸铜溶液 D．避免接触潮湿空议:
＿＿＿＿防＿止＿金＿＿属＿腐＿蚀＿＿＿＿＿＿＿＿＿； ＿＿＿寻＿找＿金＿属＿的＿代＿用＿＿品＿＿＿＿＿＿＿＿
我会做
5、小明拆开某种食品包装袋时，发现其中 有一小袋抗氧化剂，撕开后发现袋内有板结 的铁锈。试推测该抗氧化剂的有效成分是什 么？它除了有延缓食品被氧化保质的作用外， 还有什么作用？简述原理。
食盐水中
食醋浸过
A
B
C
D
E
探究水是生锈的条件之一的试管： AC
探究氧气是生锈的条件之一的试管：BC
结论:
1．铁生锈是铁与氧气、水等物质相互 作用。（缓慢氧化,放热） 2.在酸性和有盐条件下会加快生锈速率 3．升温也会加速钢铁锈蚀 4．铁锈（混合物）的主要成分是氧化 铁Fe2O3,红色.
思考：
1、铁锈是否对钢铁起到保护作用？
一周后
全浸在水中 一半在水中
食盐水中
食醋浸过
铁钉放在干燥的空气中（加干燥剂等）： 铁未生锈 铁钉完全浸没在水中（上面还加植物油）： 铁未生锈 铁钉浸没一半在水中： 铁在空气、水的界面处生锈 铁钉浸没一半的在食盐水中：浸没在食盐水中的铁钉几乎全部生锈 铁钉沾了酸液: 铁钉严重锈蚀
干燥空气中
一周后
全浸在水中 一半在水中
讨论 废弃金属的回收有什么意义？
金属生锈的原因及防护措施
防护措施。详细描述：为了降低温度和湿度对金属生锈的影响，可以采取一些防护措施，例如控制室内温度和湿 度，保持金属表面的干燥；或者在金属表面涂覆一层具有防水、防潮功能的保护材料，避免金属表面受潮生锈。
03
防止金属生锈的基本 方法
涂层保护
涂层保护是通过在金属表面涂覆一层保护材 料，隔绝金属与腐蚀介质的接触，从而达到 防锈的目的。
金属生锈的常见类型
根据金属生锈的形貌和机理，金属生锈可分为多种类型 ，如
斑状锈：金属表面出现不规则形状的锈蚀斑点，颜色和 大小不一。
坑状锈：金属表面出现凹陷的锈蚀坑洞，通常伴有裂纹 和变形。
均匀锈：金属表面出现均匀分布的锈蚀，多呈褐色或红 色。
层状锈：金属表面出现层层堆叠的锈蚀，形如鳞片或树 皮。
金属生锈的危害
降低金属材料的强度和韧性，使 其易于断裂和变形。
导致金属电化学性能的改变，引 发电化学反应，进一步加剧金属 的锈蚀。
金属生锈不仅影响美观，而且会 导致金属材料的性能下降，甚至 引起金属结构的破坏。具体来说 ，金属生锈的危害包括
破坏金属表面的光洁度和防腐层 ，加速金属的老化和劣化。
污染环境和生态系统，影响人类 健康和生活质量。
合金化防锈
合金化防锈是通过向金属中添加其他元素，改变金属 的内部结构和性质，提高其抵抗腐蚀的能力。
合金化防锈是一种从根本上提高金属防锈性能的方法。 通过向金属中添加一种或多种其他元素，可以改变金属 晶体结构、增加内部组织的稳定性，从而提高其对腐蚀 介质的抗性。例如，向铁中加入铬、镍等元素可以形成 不锈钢，其具有优异的耐腐蚀性能，能够有效地防止生 锈。合金化防锈需要根据具体应用场景和腐蚀条件选择 合适的合金元素和添加量，以确保金属具有良好的防锈 性能。
金属钢铁的锈蚀与防护 【公开课教案】新版鲁教版 90
第三节钢铁的锈蚀与防护教学目标【知识与技能】(1)了解金属锈蚀的原理，并学会利用控制变量法探究金属生锈的条件。
(2)知道废旧金属对环境的污染，认识回收利用废旧金属对金属资源保护的重要性。
(3)知道保护金属资源的主要途径。
【过程与方法】通过金属锈蚀条件的探究，学习设计和进行对比实验的方法，在探究过程中培养学生观察、分析、归纳的能力。
【情感态度与价值观】通过对废弃金属污染环境的介绍，让学生树立环保意识。
教学重难点【重点】铁锈蚀的条件及其防护，合理利用金属资源。
【难点】对铁锈蚀的条件及其防护措施的初步探究。
教学过程知识点一导致钢铁锈蚀的因素【自主学习】阅读教材第67～68页的活动天地9－4，完成下列填空：1．影响钢铁锈蚀的因素影响因素：钢铁的成分和环境的温度、湿度、酸碱性等。
铁锈主要成分：氧化铁(Fe2O3)。
铁锈特点：疏松多孔，会进一步加速腐蚀。
【合作探究】金属腐蚀会给我们带来哪些危害？答：(1)使宝贵的材料变为废物；(2)钢材损耗大；(3)影响正常生产；(4)造成事故或事故隐患；(5)影响产品质量等。
【教师点拨】铁生锈的条件：铁与空气中的氧气和水同时接触才会锈蚀。
氧气和水的含量越高，锈蚀越快。
另外酸和食盐水能使铁在氧气、水存在的环境中加速锈蚀。
【跟进训练】1．下列环境中，铁钉表面最容易产生铁锈的是( B )A．在稀盐酸中B．在潮湿的空气中C．在干燥的空气中D．浸没在植物油中2．某同学根据铜绿的成分——Cu2(OH)2CO3作出猜想：金属铜锈蚀的条件除有氧气和水外，还必须有二氧化碳。
为证明“必须有二氧化碳”，需要进行如图所示实验中的( B )A．甲和乙B．甲和丁C．乙和丁D．丙和丁知识点二减缓钢铁锈蚀的方法【自主学习】阅读教材第68～69页的相关内容，完成下列填空：1．铁生锈的条件是铁与空气中的氧气和水同时接触，故减缓钢铁锈蚀的原理是使钢铁制品隔绝空气(或氧气)或隔绝水。
2．减缓钢铁锈蚀的方法：(1)在金属表面覆盖保护层(涂刷矿物油或油漆、覆盖搪瓷或塑料等)。
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C或H2
资料一：据有关资料报道， 现在世界上每年因腐蚀而报 废的金属设备和材料相当于 年产量的20% ~ 40%。
资料二：矿物的储量有限，而且不能再生。 根据已探明的一些矿物的储藏量，并目前这 些金属的消耗速度，有人估 计一些矿物、可 供开采的年限如课本图所示（不包括今后新 探明的矿物储量，一些国家的金属储备和金 属的回收利用等）。
除去残余的二氧化碳
。
2、实验开始时，应 先通一氧化碳再加热 (填 “先加热再通CO”或“先通CO再加热”)， 目的是 赶尽玻璃管内的空气，防止加热爆炸 。
3、实验进行一段时间后，玻璃管A中出现的 现象为 固体由红棕色变成黑色 ，反应方程式为
Fe2O3 + 3CO
高温
2Fe + 3CO2
。
4、除CO外，还有哪些物质可以还原Fe2O3 (请写一物质的化学式)。
高温
2Fe + 3CO2 CaCO3 ↓+ H2O
例： 1000t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可炼出 含铁96%的生铁的质量是多少？ 解：氧化铁的质量： 1000t× 80% =800t 设：理论上可炼出铁的质量为x Fe2O3 + 3CO 高温 2Fe + 3CO2 160 2×56 800t x 160 800t 2×56 x x = 560t 折合为含铁96%的生铁的质量为560t÷96%=583t 答：1000t可炼出生铁为583t。
赤铁矿[Fe2O3]
Hale Waihona Puke 黄铁矿[FeS2]菱铁矿[FeCO3]
铝土矿[Al2O3] 黄铜矿[CuFeS2] 辉铜矿[Cu2S]
实验室：一氧化碳还原氧化铁[Fe2O3] 用酒精灯点燃尾气的作用是 防止CO污染空气
点燃
2CO + O2 2CO2 现象:红色粉末变成黑色， 澄清的石灰水变浑浊。
Fe2O3 + 3CO CO2 + Ca(OH)2
探究点1 金属的锈蚀 合作与探究
①
②
③
条 件
① ② ③
现象
分
析
结论：在水、氧气同时存在的环 境中铁能生锈。 （缓慢氧化，放热）
刷油漆
涂油
镀铬
例：通过实验回答，铁钉在下列哪些情况 下容易生锈？
（1）在干燥的空气中 （2）在潮湿的空气中 （3）部分浸入食盐水中 （4）浸没在植物油中
请解释下列实验的现象
液面处铁 锈较多
干燥剂
探究点2 金属的防护
保护金属资源的主要途径：
1、防止金属的腐蚀 2、金属的回收和利用 3、有计划合理地开采矿物 4、寻找金属代用品 5、物尽其用
拓展练习：如图所示，在盛水的试管中加入 一根洁净的铁钉用带U型管的胶塞塞紧，U型 管内水面处于同一高度一周后观察铁钉和U型 管内水面变化（ ） A．铁钉未锈蚀，水面一样高 B．铁钉锈蚀，水面左低右高 C．铁钉锈蚀，水面左高右低 D．铁钉锈蚀，U型管内水从右 边全部逸出
变式题：右图是探究铁锈蚀条件的装置。调节 L端与R端的液面 高度一致，塞紧木塞，一周 后观察。下列推断错误的是（ ） A．b管中铁钉不会锈蚀 B．L端与R端液面高度仍然保持一致 C．该实验说明铁锈蚀与空气、水有关 D．若将a管中的水改为食盐水能加快铁的锈蚀
请用另一种方法试一试： 解：1000t×80% ×2×56 ÷ 160 ÷ 96% = 583t 练习：要炼出含杂质3%的生铁2000t，需要含四氧化三铁 90%的磁铁矿石的质量是多少？ 解：需要含Fe3O490%的磁铁矿石的质量为x
Fe3O4+4CO 3Fe+4CO2 232 3×56 x· 90％ 2000t × (1-3%)
232 x· 90％ 3×56 2000t × (1-3%)
高温
x=2977t 答：磁铁矿石的质量为2977t。
作业：P22 3、4
某化学兴趣小组用一氧化碳与氧化铁 的反应来探究炼铁的原理，装置如下 图所示。请回答有关问题：
1、为避免一氧化碳污染空气，并回收利用 一氧化碳，方框中连接的是C和D，导管接 口的连接顺序a→ d → b → e 。 C装置中NaOH的作用是