1、第 1 页 共 7 页 第 2 课时 金属的腐蚀与防护学习目标 重点难点1了解生活中金属的腐蚀情况及危害，认识防止金属腐蚀的重要性。2掌握金属腐蚀的原理。3了解与掌握金属腐蚀的防护措施常用方法及原理。4通过学生的调查研究、交流与讨论，帮助学生掌握生活中金属的防护知识。1电化学腐蚀的原因。2析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应方程式。3防止金属腐蚀的常用方法。1金属腐蚀概念：金属腐蚀是金属与周围介质发生_成为金属化合物而受破坏的一种现象。金属腐蚀分为_和_。其中最主要的就是_。2电化学腐蚀(1)概念：电化学腐蚀是指_因发生_ 而产生破坏的现象。(2)腐蚀原因：在潮湿的空气里，铁器表面吸附了一层水膜。水膜
2、中溶解有_等，形成一薄层电解质溶液，与铁器中的铁和碳构成了许多微小的_，发生原电池反应，加快铁器的腐蚀。(3)防止腐蚀措施：金属腐蚀防护一般采用两种途径，一是_；二是利用_。避免与空气接触常用的方法有_和_两种。利用电化学原理保护常用的方法是_。预习交流 1金属的腐蚀现象非常普遍。例如，钢铁生锈等。腐蚀可以使金属的机械性能、色泽和外形等方面发生重大变化，严重 时可使机械设备、 仪器仪表等 报废。有些重大事故的发生如桥梁塌陷、石油管道破裂等也往往与金属腐蚀有关。某化工厂的输送物质的管道，很短时间内就被腐蚀得锈迹斑斑。想一想，金属为什么会被腐蚀？有什么危害？3电镀(1)概念：在金属表面镀上一层_。
3、(2)电镀的原理：待镀部件与直流电源的_极相连，镀层金属部件与直流电源的_极相连，_的盐溶液作电镀的电解质溶液。4烤蓝(1)概念：“烤蓝” ，又称“发蓝” 。可以增强铁器件的抗腐蚀能力。(2)原因：烤蓝在铁器件的表面生成_。预习交流 2铁是活泼金属，易被腐蚀氧化。为了延长铁制品的使用寿命，人们常用什么方法加以处理？第 2 页 共 7 页 在预习中还有哪些问题需要你在听课时加以关注？请在下列表格中做个备忘吧！我的学困点 我的学疑点答案：预习导引三、1化学、电化学或物理作用 化学腐蚀 电化学腐蚀 电化学腐蚀2(1)金属与电解质 电化学反应(2)氧和少量盐类 原电池(3)避免与空气接触 电化学原理保
4、护 电镀 烤蓝 牺牲阳极的阴极保护预习交流 1：答案：金属腐蚀是金属与周围介质发生化学、电化学或物理作用成为金属化合物而受破坏的一种现象。金属跟接触到的物质(如 O2、Cl 2、SO 2 等)直接发生化学反应而引起的腐蚀叫化学腐蚀。电化学腐蚀是指金属与电解质因发生电化学反应而产生破坏的现象。化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生。据国家统计，每年由于金属腐蚀造成的直接损失约占全年国民生产总值的 4%，远远超过一年中火灾、水灾、风灾、地震等损失( 多年平均值) 的总和。3(1)有保护能力的金属(2)阴 阳 镀层金属4(2)一层致密的四氧化三铁薄膜预习交流 2：答案：(1)制成不锈钢；(2)涂油漆；(3
5、) 涂油；(4) 镀上其他抗腐蚀能力强的金属。1金属的腐蚀全世界每年因生锈损失的钢铁约占世界钢铁年产量的 1/4。某同学想探究铁生锈的条件，他将干净的铁钉分别同时放入 A、B、C 三支试管中进行研究。(1)请你帮助该同学完成下列实验设计的内容：编号 操作方法 实验目的A 探究铁在干燥空气中的生锈情况B 放入铁钉，注入加热过的蒸馏水浸没铁钉，并用植物油液封C 探究铁在有空气和水时的生锈情况(2)一周后，编号为_的试管中的铁钉最易生锈。(3)用相同材料制作，经过相同时间防锈处理的铁栏杆，安装在南方比安装在北方更易生锈，其原因是第 3 页 共 7 页 _。(4)在焊接铁管时，为了使接口更加牢固，常用
6、稀盐酸清洗接口处的铁锈，该反应的化学方程式为_。钢铁的电化学腐蚀是怎样进行的？(1)化学腐蚀与电化学腐蚀的比较化学腐蚀 电化学腐蚀( 主要)条件 金属与非电解质直接接触 水膜中溶有 O2，呈极弱酸性或中性 (吸氧腐 蚀)，水膜酸性较强( 析氢腐蚀)本质 金属被氧化而腐蚀，无电流产生 较活 泼 金属被氧化而腐蚀，有微弱电流 产生反应式4Fe3O 2=2Fe2O3负极：Fe2e =Fe2吸氧腐蚀，正极：2H2OO 24e =4OH析氢腐蚀，正极：2H 2e =H2(2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀的比较析氢腐蚀 吸氧腐蚀形成条件 水膜酸性较强 水膜酸性很弱或为中性负极反应 Fe2e =Fe2 2Fe4e =
7、2Fe2正极反应 2H 2e =H2 O22H 2O 4e =4OH发生情况 相对较少，腐蚀 速率较快 非常普遍，腐蚀速率一般较慢联系 吸氧腐蚀为主溶液中的相关反应 Fe2 2OH =Fe(OH)24Fe(OH)2O 22H 2O=4Fe(OH)32金属的防护下图中，铁腐蚀由快到慢的顺序为(未标注的电解质溶液为水)_ 。什么叫烤蓝？烤蓝的原理是什么？金属防护的基本思路是防止金属与化学物质直接接触；防止金属与环境形成原电池。第 4 页 共 7 页 由于金属的腐蚀给生产和生活带来严重的损失，必 须采取一定的措施防止金属腐 蚀，常用的防护方法有：(1)改变金属的结构：制成各种合金。如不锈钢(钢中加入
8、一定量的镍和铬) 等。(2)加保护层：电镀、 热镀、喷镀、涂漆、涂油等，或制成氧化膜保护。如在钢铁制品表面生成 Fe3O4；在铝制品表面生成 Al2O3 等。3电化学保护法：消除引起金属发生电化学腐蚀的原电池反 应的方法。外加电流的保护法：将被保护的金属与外加直流电源负极相连，能导电的惰性材料如石墨 与 电源正极相连，通电后，被保护的金属上有大量电子从而防止其被氧化而腐蚀。外加活泼电极的保护法：在被保护的金属上连接一种更活泼的金属，当发生电化学腐蚀时，首先锈蚀的是负极活泼金属一极，这样就保护了另一极的金属不被腐蚀。1铁棒与石墨用导线连接之后，浸入 0.01 molL1 的食盐溶液中，可能出现的
9、现象是( )。A铁棒附近产生 OH B铁棒被腐蚀C石墨棒上放出 Cl2 D石墨棒上放出 O22下列关于钢铁腐蚀的叙述正确的是( ) 。A吸氧腐蚀时正极放出氧气B析氢腐蚀时正极放出的是氢气C化学腐蚀速率超过电化学腐蚀速率D析氢腐蚀比吸氧腐蚀普遍3建筑用的钢材在出厂之前都要经过发蓝处理，使其表面生成一层四氧化三铁，其目的是( ) 。A增加钢材的硬度 B增加钢材的抗腐蚀能力C使钢材美观 D增加钢材的韧性4如下图所示，水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：(1)铁钉在逐渐生锈，则铁钉的腐蚀属于_腐蚀。(2)若试管内液面上升，则原溶液呈_性，发生_ 腐蚀，电极反应：负极：_，正极_。(3)若试管内液面下
10、降，则原溶液呈_性，发生_ 腐蚀，电极反应：负极：_；正极：_。5取 6 根铁钉，6 支干净的试管及其他材料，准备如下图：第 5 页 共 7 页 试管(1)放入一根铁钉，再注入蒸馏水，使铁钉和空气及水接触；试管(2)的试管底放入硅胶(是一种干燥剂 )，再放入铁钉，用棉花团堵住试管口，使铁钉和干燥空气接触；试管(3)先放入一根铁钉，趁热倒入煮沸的蒸馏水( 赶出原先溶解在蒸馏水中的空气)浸没铁钉，再加上一层植物油，使铁钉不能跟空气接触；试管(4)中放入铁钉注入食盐水，使铁钉和空气及食盐水接触；试管(5)放入相连的铁钉和锌片，注入自来水，浸没铁钉和锌片；试管(6)放入相连的铁钉和铜丝，注入自来水，浸
11、没铁钉和铜丝。把 6 支试管放在试管架上，几天后观察铁钉被腐蚀的情况。其中_试管内的铁钉未被腐蚀。从铁钉被腐蚀的情况可知引起和促进铁钉腐蚀的条件是_。6在长期的生产实践中，人类对各种金属器件的防锈问题已找到一些理想的措施，例如：(1)农机具采用_ ；(2)地下输油管道采用_ ；(3)远洋巨轮船体采用_ ；(4)大型水库的钢铁闸门采用_ 。答案：活动与探究 1：答案：(1)加热烘干试管，小心放入铁钉，塞上塞子 探究铁在有水而无空气( 氧气) 时的生锈情况 小心放入铁钉，注入蒸馏水，使铁钉部分浸入水中(2)C(3)南方比北方天气潮湿，铁更易生锈(4)Fe2O36HCl= =2FeCl33H 2O解
12、析：本题不仅考查了铁生锈的条件，也考 查了研究铁生 锈的过程。 铁生锈与氧气、水有关，题中控制条件，设计了三个对比实验进行证明：(1)铁钉只与干燥空气接触；(2)铁钉只与水接触；(3)铁钉 既与水又与空气接触。本题还结合地理知识考查了不同地理位置、环境对铁生锈快慢的影响，体现了研究 铁锈蚀条件的实际价值。思考与交流：答案：现实生活中，铁合金表面大量存在的是“微电池” 。 “微电池”与“大电池”在电化学原理上是一致的，只是“微电池”发生在极小的范围内(如金属晶粒之间)，而在一小块铁片上，可能存在成千上万个“微电池” ，甚至宏观上难以区分阴极区、阳极区。潮湿环境下的铁合金大多数情况下会发生“微电池
13、”腐蚀。铁合金的主要成分虽然是铁，但其中还含有碳、磷、锰、硅等成分与杂质，同时形成不同的固溶体形式。当铁合金表面有水膜存在时，合金中不同组分之间表现出不同的电位( 其间存在电位差) ，水膜是离子导体，金属本身是电子导体，具备了腐蚀电池的条件。无数“微电池”运行的结果，铁合金表面“生锈”了。如果能理解金属成分(组分) 对于形成 “微电池”的影响与作用，就可以解释为什么金属纯度越高，耐腐蚀性能就越好的道理。金属纯度越高，说明杂质越少、越单一，形成“微电池”的机会、数量也就越少，越耐腐蚀。常用的铝合金常常用一层纯第 6 页 共 7 页 铝包覆，正是为了提高铝合金的耐蚀性，这也是借助减少“微电池”的生
14、成这一原理来提高金属防腐性能的应用实例。炒过菜的铁锅残留有烹饪用的食盐等电解质，溶解在水中形成了电解质溶液，为原电池提供了离子通道，如果不及时洗净很容易发生电化学腐蚀而遭到破坏。活动与探究 2：答案：解析：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；中铁在油中，氧气难以溶解，无电解质溶液，不能形成原电池；、 都形成原电池，但中铁为正极，受到保护，中铁为负极，被氧化；、 都形成电解池，中铁与电源的正极相连，作阳极，氧化速率增大；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。思考与交流：答案：在钢铁表面生成一定厚度和强度的致密的氧化层的处理方法叫烤蓝
15、。致密的氧化层化学成分：Fe 3O4发蓝液：NaOH NaNO 2 NaNO 3原理：铁在含有氧化剂和苛性钠的混合溶液中，一定温度下经一定时间后，反应生成亚铁酸钠(Na 2FeO2)和铁酸钠 (Na2Fe2O4)，亚铁酸钠与铁酸钠又相互作用生成四氧化三铁氧化膜。其反应方程式为：3FeNaNO 25NaOH 3Na2FeO2H 2ONH 38Fe3NaNO 35NaOH 2H 2O 4Na2Fe2O43NH 3Na2FeO2Na 2Fe2O42H 2O Fe3O44NaOH这层氧化膜呈黑色或黑蓝色，它结构致密，具有较强的抗腐蚀能力。当堂检测1B 解析：铁棒和石墨相连 放入氯化钠溶液中之后，形成
16、FeC 原电池，负极反应为 Fe=Fe2 2e ，电子经导线转移到碳棒上，氯化钠溶液呈中性，主要发生吸氧腐蚀：O22H 2O4e =4OH ，C 棒附近产生 OH 。2B 解析： 钢铁腐蚀分为两大类，一类是析氢腐蚀，另一类是吸氧腐蚀。两种腐蚀类型的不同是根据发生腐蚀时电解质溶液不同来分的。当 电 解质溶液为酸性时发生析氢腐蚀；当为中性或碱性时发生吸氧腐蚀。发生这两种腐蚀时，都是铁为负极。因为钢铁上的电解质溶液一般为中性，所以钢铁腐 蚀以发生吸氧腐蚀较为普遍。3B 解析： 发蓝处理，钢材“表面生成一层四氧化三铁”是为了在金属表面覆盖保护层，增强抗腐蚀能力。4答案：(1)电化学(2)弱酸性或中 吸
17、氧 2Fe4e =2Fe2O24e 2H 2O=4OH(3)较强的酸 析氢 Fe2e =Fe2 2H 2e =H2解析：根据原电池的构成条件，两种不同的材料在有电解 质溶液时，若形成 闭合回路，即可构成原电池。铁钉实际上是 钢制成的，在 这种情况下具 备形成原电池的条件，此时发生的腐蚀属于电化学腐蚀。根据金属腐 蚀的条件、原理及 结果可知： 试管内液面上升，说明试管内压强减小，气体被吸收所致，是铁钉吸氧腐蚀的结果，据此写出电极反应；试管内液面下降，说明试管内气体压强变大，试 管内产生了新气体所致，是 铁钉 的析氢腐蚀的结果，据此写出电极反应。第 7 页 共 7 页 5答案：(2)(3)(5) 水、空气、电解质溶液，不活泼金属杂质的存在解析：此题实际是利用原电池形成的条件及原理解释金属腐蚀速率问题。由于(2)(3) 两个试管不具备构成原电池的条件，不能 发生电化学腐蚀，所以暂未被腐蚀。而试管(5) 尽管具备构成原电池的条件，但 Zn 比铁活泼，在原 电池中作负极，使铁变成铁离子的反应难以发生，所以铁也暂未被腐蚀。引起和促进铁钉被腐蚀的条件是：水、空气、电解质溶液和不活泼金属杂质的存在。6答案：(1)保持表面光洁、干燥，涂矿物油(2)涂防锈油漆(3)焊接比铁更活泼的金属(4)外加直流电源阴极保护法
