高中化学选修一金属的腐蚀和防护全解
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。
金属的腐蚀与防护完整版PPT课件
对实验数据进行处理和分析，提取金属内部或表面的缺陷信息，评 估金属的腐蚀程度和剩余寿命。
06 金属防护工程实践案例 分享
石油化工行业金属设备防护案例
案例一
某石化公司炼油厂塔器设备腐蚀防护。采用高分子复合涂层技术进 行防护，有效延长了设备使用寿命。
案例二
某油田输油管道腐蚀防护。采用阴极保护技术，结合涂层保护，降 低了管道的腐蚀速率。
阴极保护法
01
将被保护金属与外加直流电源的负极相连，使其成为阴极而防
止金属腐蚀的方法。
阳极保护法
02
将被保护金属与外加直流电源的正极相连，使其处于阳极电位
下成为钝态或致钝而防止金属腐蚀的方法。
牺牲阳极保护法
03
在被保护金属上连接电位更负的金属或合金作为阳极，使其在
腐蚀介质中优先溶解，从而保护被连接金属的方法。
金属的腐蚀与防护完 整版PPT课件
目录
CONTENTS
• 金属腐蚀概述 • 金属腐蚀类型及特点 • 金属防护方法及原理 • 不同环境下金属腐蚀与防护策略 • 金属腐蚀实验方法与检测技术 • 金属防护工程实践案例分享
01 金属腐蚀概述
腐蚀定义与分类
腐蚀定义
金属与周围环境发生化学或电化学 反应，导致金属性能劣化的现象。
案例三
某变电站高压开关柜金 属外壳腐蚀防护。采用 阴极保护技术，结合涂 层保护，降低了金属外 壳的腐蚀速率。
交通运输领域金属部件防护案例
案例一
某地铁列车车体腐蚀防护。采用 不锈钢车体材料，结合电化学保 护技术，提高了车体的耐蚀性。
案例二
某汽车制造厂车身钢板腐蚀防护。 采用镀锌钢板材料，结合涂层保 护技术，延长了车身的使用寿命。
第4章 第3节 金属的腐蚀与防护 讲义 【新教材】人教版(2019)高中化学选择性必修1
第三节金属的腐蚀与防护发展目标体系构建1.通过实验科学探究金属腐蚀的本质及其原因，认识金属腐蚀的主要类型，能正确书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式。
2．认识金属腐蚀产生的危害和影响，树立防止金属腐蚀的意识，熟知金属腐蚀常用的防护方法。
一、金属的腐蚀1．金属腐蚀(1)概念：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。
(2)由于与金属接触的气体或液体物质不同，发生腐蚀的情况也不同，发生腐蚀的情况也不同，一般金属腐蚀可分为两类：①化学腐蚀：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。
温度对化学腐蚀的影响很大。
②电化学腐蚀：当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。
2．钢铁的电化学腐蚀由于条件不同，钢铁腐蚀可分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀两种类型。
析氢腐蚀吸氧腐蚀示意图钢铁的析氢腐蚀示意图钢铁的吸氧腐蚀示意图水膜环境在酸性环境中水膜酸性很弱或呈中性负极反应Fe－2e－===Fe2＋2Fe－4e－===2Fe2＋正极反应2H＋＋2e－===H2↑O2＋4e－＋2H2O===4OH－总反应Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3联系吸氧腐蚀更普遍微点拨：(1)化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生，只是电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍，速率也大得多危害更大。
(2)析氢腐蚀和吸氧腐蚀取决于金属表面电解质溶液的酸碱性，实际情况中以吸氧腐蚀为主。
(3)钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀时，负极都是铁，失电子生成Fe2＋，而非Fe3＋。
3．实验探究[实验4－3](1)实验1：将经过酸洗除锈的铁钉用饱和食盐水浸泡一下，放入下图所示的具支试管中。
几分钟后，观察导管中水柱的变化。
现象及原因：实验1中导管中的水柱上升，铁钉生锈。
说明该过程铁钉被腐蚀。
铁钉发生的是吸氧腐蚀。
金属的腐蚀与防护(课件)高二化学(人教版2019选择性必修1)
电极 要求
被保护的金属作为_阴____极， 与电源的_负___极相连
应用 钢铁闸门，地下管道连接电源负极
三．金属的防护 2．金属的其他防护方法 （1）加涂保护层 如采用喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法，使金属 与空气、水等物质隔离，防止金属被氧化腐蚀。 （2）改变金属的内部结构 如把铬、镍等金属加入普通钢中制成耐腐蚀的不锈钢。
负极反应
Fe - 2e- === Fe2+
正极反应 O2 + 2H2O + 4e- === 4OH总反应式 2Fe + O2 + 2H2O === 2Fe(OH)2
通常两种腐蚀同时存在，但吸氧腐蚀更普遍
二．钢铁的电化学腐蚀 4．铁锈的形成
Fe2+ + 2OH- === Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 === 4Fe(OH)3 2Fe(OH)3 === Fe2O3·xH2O + (3﹣x)H2O
第四章 化学反应与电能
第三节 金属的腐蚀与防护
【考纲要求】
一．了解金属发生电化学腐蚀的本质，知道金属腐蚀的危害。 二．了解防止金属腐蚀的措施。
知识导航
课堂导入
沧州铁狮子
干千年，湿万年，不干不湿就半年
其实在公元19世纪之前，矗立了将近1000 年沧州铁狮子像也保持一个相当完好的外 观状态，成为了不可撼动的象征。 1956年，在洪涝中受到严重损坏的沧州铁 狮子引起了苏联专家的注意和重视。后者 向当地文物保护所给出了自己的建议，那 就是在铁狮子的上边修建一个“八角亭”， 以便将狮子严密地封存。 然而，不管是他还是当地文物保护所工作 人员都没有想到的是，这个“保护”的措 施却恰恰成为了铁狮子的“夺命锁”。 铁狮子所在之处是洼地，平时就很容易积 攒起雨水，而在铁狮子外部修筑一个八角 亭将其包围之后，这些水分更是难以蒸发 扩散出去。这样一来，水汽逐渐在亭子内 部形成高温高湿的环境，进一步加重了铁 狮子的腐朽。
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一课件3.2金属的腐蚀和防护(共计34张PPT)
答案：(1)B
(2)加快 (3)b、a、c
【方法技巧】分析影响金属腐蚀因素的方法 不纯的金属或合金，在潮湿的空气中形成原电池发生电化学腐 蚀，金属腐蚀的快慢与下列因素有关： (1)与构成原电池的材料有关：两极材料的活泼性相差越大， 金属腐蚀速率就越快。 (2)与金属所接触的电解质强弱有关：活泼金属在电解质溶液 中的腐蚀快于在非电解质溶液中的腐蚀，在强电解质溶液中的 腐蚀快于在弱电解质溶液中的腐蚀。一般来说有以下规律：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 蚀措施的腐蚀。
2.金属的防护方法
加保护层 涂油漆 包塑料层 电化学法 失电子 改变金属内部结构
电镀
金属防护的常用方法的比较 (1)改变金属的内部结构。 根据不同的用途选择不同的材料组成耐蚀合金，或在金属中添 加合金元素，提高其耐蚀性，可以防止或减缓金属的腐蚀，如 把铬、镍等金属元素加入普通钢中制成不锈钢，就大大增强了 钢铁的抗腐蚀能力。
3.分类 电化学腐蚀
(1)化学腐蚀：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，如钢铁管道与Cl2反应引起 的腐蚀。 (2)电化学腐蚀：不纯的金属(或合金)跟_电__解__质__溶__液__接触，发 生_原__电__池__反应使较活泼的金属被氧化而引起的腐蚀，如钢铁在
金属的防护
【典例3】(2011·德州高二检测)金属的防腐常用方法有：
A.覆盖油漆
B.覆盖塑料
C.电镀金属 D.电化学保护
法 E.制成不锈钢
请为以下钢铁制品选择一种适当的防止生锈的方法(填写字母)：
(1)邮筒____________________________________________
人教版高中化学选修1课件 3.2金属的腐蚀和防护(共17张PPT)
原电池的构成条件：
正极反应有两种情况：
（1）水膜呈弱酸性或中性：（O2得电子） 2H2O + O2 + 4e- = 4OH- （还原反应）
（2）水膜呈酸性（ H+得电子）
2H++2e- =H2↑ （还原反应）
金属腐蚀的本质：
金属腐蚀是金属原子失去电子变 成金属阳离子的过程；
即：金属被氧化的过程。
M - n e- =M n+
物保护膜，可以阻止内部金属继续被氧化。
金属防护的方法：
3、电化学保护法 根据原电池原理，在要保护防护的方法：
1、改变金属内部的结构（如：不锈钢） 2、在金属表面覆盖保护膜 3、电化学保护法
在金属防护时，要注意金属使用的场 合、金属的外观、使用期限、价格和用途等
在一般情况下，化学腐蚀和电化学腐蚀同时 发生，但电化学腐蚀比化学腐蚀要普遍的多。
二、金属的防护：
影响金属腐蚀的因素包括金属本性 和介质两个方面。
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 越来越难腐蚀
金属防护的方法：
1、改变金属内部的结构（如：不锈钢）
常用的金属防护方法
健身器材刷油漆以防锈
衣架和电线的外面包上一层塑料层
某些工具的“机械传动部位”选用 油脂来防锈，为什么不能用油漆 ？
自行车的钢圈和车铃是在钢上镀上 一层既耐腐蚀又耐磨的Cr
新教材高中化学第四章第三节金属的腐蚀与防护pptx课件新人教版选择性必修1
图2
微思考 家用炒菜铁锅用水清洗放置后,出现的红棕色锈斑是
如何形成的,其主要成分是什么?
提示:铁锅中含有碳元素,在潮湿环境中生锈属于吸氧腐蚀,在
腐蚀过程中,负极:Fe-2e-══Fe2+,正极(C):2H2O+O2+4e══4OH-,总反应为2Fe+2H2O+O2══2Fe(OH)2, Fe(OH)2极易
目标素养
1.知道金属腐蚀的危害,能利用电化学原理解释金属腐蚀的现
象。
2.能根据电化学原理选择并设计防止金属腐蚀的措施。
知识概览
一、金属的腐蚀
1.金属的腐蚀是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。
2.金属腐蚀的实质是金属原子 失去 电子变为金属阳离子,
金属发生 氧化 反应。
电化学腐蚀是指形成原电池反应引起的腐蚀,B项错误;吸氧
腐蚀正极上O2得电子,C项错误;电化学腐蚀与化学腐蚀的本
质都是金属被氧化成金属离子,本质相同,但电化学腐蚀过程
中会产生微弱的电流,D项正确。
方法归纳 对金属腐蚀的理解。
3.金属腐蚀的类型。
(1)化学腐蚀与电化学腐蚀。
类型 化学腐蚀
电化学腐蚀
金属与其表面接触到的物 不纯金属与电解质溶液接
条件
质① 直接 反应
触,发生② 原电池 反应
金属发生③ 氧化 反应,
比较活泼的金属发生
本质 腐蚀速率随温度升高而
⑤ 氧化 反应
④ 增大
联系 两者往往同时发生,但绝大多数属于⑥ 电化学 腐蚀
被氧化,发生反应4Fe(OH)2+O2+2H2O══4Fe(OH)3。
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总结：金属防护的常用方法 —排除造成腐蚀的因素
(1)在金属表面覆盖保护层:
a.涂矿物质油脂、油漆或覆盖搪瓷塑料.
b.镀抗蚀金属－电镀、热镀、喷镀法. c.用化学方法使其表面形成一层致密氧化膜，如烤蓝.
(2)改变金属内部组成结构而增强抗腐蚀能力，如
制成不锈钢.
(3)电化学保护法.
防腐措施由好到坏的顺序: 外接电源的阴极保护法
现 有气泡产 相当长时
象
生，反应 速率快
间铁钉未 被腐蚀
铁钉渐 渐生锈
植 物 煮油沸后迅速冷 却的蒸馏水
氧 气
无水CaCl2
无现象
无现象
分 析
铁钉被腐
由于无O2， 较长时间铁
蚀最快 钉未被腐蚀
铁钉被 腐蚀
由于无O2 ，铁钉未 被腐蚀
由于无 H2O铁钉 不能被腐 蚀
铁钉遇到强酸或有O2、H2O存在的情况下，铁均可被腐蚀，遇到电解质时，一般腐蚀速率更
化学腐蚀 金属跟接触到的物质(如氯气.氧气等
)直接发生化学反应而引起的腐蚀
电化学腐蚀 不纯的金属（或合金）跟电解质溶
（更普遍） 液接触时，发生原电池反应，比较 活泼的金属失去电子而被氧化腐蚀
1、化学腐蚀
（1）定义： 金属跟接触到的物质（如O2、CI2、SO2等）
直接发生化学反应而引起的腐蚀。
（2）原理： 金属跟氧化剂直接发生氧化还原反应。
新疆吐鲁番，因为该地区相对干燥， 水分稀少，而海南地区潮湿多雨，温度 高，易发生电化学腐蚀。
2、电化学腐蚀
不纯的金属（或合金）跟电解质溶液接触时，会 发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧 化。这种腐蚀叫做电化学腐蚀。
科学探究 不同条件下铁钉的腐蚀
实验 方案
醋酸溶液
煮沸后迅速冷 却的蒸馏水
NaCl溶液
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?
解析：属于电化学腐蚀。
因为铁锅是由生铁做成的,铁锅生锈是因 为Fe-C-NaCl形成原电池。铁作负极，失 去电子变成亚铁离子，从而被腐蚀。
请你预测铁在月球上会不会生锈？为什么？ 不会，因为月球上缺少水分和氧气。
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。
电工操作规定：铜线和铝线不能拧在一起，为什么？
（3）影响因素： ➢金属的活泼性---内因 ➢金属越活泼，越易被腐蚀； ➢金属所处的环境温度越高，腐蚀速率越快； ➢氧化剂浓度越大，腐蚀速率越快。
一般情况下，温度的升高会加快化学反应速 率。因此，温度对化学腐蚀的影响较明显。
家用燃气灶
放在南极已差不多 90年食品罐头
在新疆吐鲁番和海南省两 地，哪个地区铁生锈相对慢 一些？为什么？
[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?
镀铬
烤蓝
烤漆
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 某些工具的“机械转动部位”涂 油脂（机油），为什么不能用油
漆
衣架和电线的外面包上一层塑料层
自行车的钢 圈和车铃是 在钢上镀上 一层既耐腐 蚀又耐磨的 Cr
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。
影响金属腐蚀的因素：
1、金属的本性：
金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀。 2、介质：
如果金属中能导电的杂质不如该金属活泼，则容易形 成原电池而使金属发生电化学腐蚀。
在潮湿的空气里,钢铁表面吸附了一层薄薄 的水膜。水能电离出少量的H +和OH -,同时由于 空气中CO2的溶解,使水里的H + 增多：
H2O + CO2
H2CO3
H + + HCO3 -
这样在钢铁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构成无数微小的原电 池。
➢铁生锈的必需条件： 空气+水 ➢加速铁生锈的条件： 空气+电解质溶液
金属腐蚀的现象
锈蚀的轮船
铁锈 Fe2O3·XH2O
锈蚀的闸门
锈
锈
蚀
蚀
的
的
楼
铜
梯
狮
铜绿Cu2(OH)2CO3
全球每分钟就有1吨钢腐蚀成铁锈.
一、金属的腐蚀
定义： 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。
金属腐蚀的本质：金属失去电子被氧化
金属原子 失e－
金属阳离子氧化ຫໍສະໝຸດ 应类型a.牺牲阳极的阴极保护法. ＞牺牲阳极的阴极保护法
b.外加电流的阴极保护法. ＞有一般防腐条件保护 ＞无防腐条件
金属腐蚀的危害
金属的腐蚀对国民经济带来的损失是惊人的，统计报 告，全世界每年由于腐蚀而报废的金属设备和材料，约相 当于金属年产量的1/3。
全世界每年因金属腐蚀造成的直接经济损失约达 ７００００亿美元，约占各国国内生产总值（GDP）的
2%～4%，是地震、水灾、台风等自然灾害造成损失总和 的６倍，至于因设备腐蚀损坏而引起的停工减产、产品质 量下降、污染环境、危害人体健康甚至造成严重事故的损 失，就更无法估计了。