选修4 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
2020年4月7日星期二
金属的腐蚀在生活中非常普遍
钢铁生锈
铁锈的主要成分： Fe2O3·XH2O
铜器生锈
铜 器 表 面 生 成 铜 绿
铜器表面生成铜 绿,主要成分：
Cu2(OH)2CO3
2007年8月1日，美国明尼苏达州一座跨越密 西西比河的大桥发生坍塌。事故造成6人死亡。
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
改变金属的内部组织结构
防腐
[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
大家 讨论
1965年冬天，在湖北省荆州市附近的 望山楚墓群中，出土了一把锋利无比 的宝剑。专家通过对剑身八个鸟篆铭 文的解读，证明此剑就是传说中的越 王勾践剑。让人惊奇的是，这把青铜 宝剑穿越了两千多年的历史长河，但 剑身丝毫不见锈斑。它千年不锈的原 因是什么呢？
（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：___F_e__–_2_e_－_＝__F_e_2_+_______ 正极：___2_H__++_2_e_-_＝__H_2_↑________。
【交流与讨论】：
铁生锈除了必须有空气及水的参与外，还受其他 一些因素的影响.请解释下列有关铁生锈现象的原 因. 1.相对于在内河行驶的轮船来说，海轮更容易被腐蚀.
Cd(OH)2+2Ni(OH)2
放电 充电
Cd+2NiO(OH)+2H2O
由此可知，该电池的负极材料是 （), C. Cd(OH)2 D. Ni(OH)2
例5、 盐酸与锌片反应时，若加入可溶性醋酸铜
〔(CH3COO)2Cu〕，将产生两种影响生成速率的因素，其 一是：Zn置换出Cu形成了原电池，从而加快了反应速率 ，
• 4、除了覆盖保护层外，还有哪些保护金属的 方法，分别利用的什么原理？
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）
金属本身失去电子变成阳离子的过程(发生氧化反应).
失e-
金属原子
金属阳离子
氧化反应
M – ne-→Mn+
二、金属腐蚀的分类和原理探究. 1.分类. (1).化学腐蚀：
金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀. 如铁与氯气直接反应，钢管被原油中的含硫化合物腐蚀. 特点：反应简单、金属与氧化剂之间的氧化还原反应。
C.将甲乙作电极组成原电池时甲是负极； D.同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强；
例3、 分析右图，按要求写出有关反应方程式：
（1）、铁棒上的电极反应式为：
（2）、碳棒上的电极反应式为：
（3）、溶液中发生反应的化学方程式： 2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2
4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 2Fe–4e-＝2Fe2+ 例4、 镍—镉可充电电池可发生如下反应： O2+2H2O+4e-＝4OH-
(1) 与引起腐蚀的原因有关：一般说来，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
(2) 与介质条件有关：一般说来
同种金属的腐蚀在强电解质中__>___弱电解质中 __>__非电解质中
(3)与构成微电池两极的材料有关： 两极材料的活动性差别越大，较活泼金属被腐蚀的速度越 快 。
一、金属的电化学腐蚀
• 自主探究： [阅读教材P22，回答] 1、什么是金属的腐蚀？
2、金属的腐蚀可分为哪几类？ 3、金属的电化学腐蚀和化学腐蚀的本质 是什么？
一、金属腐蚀的概念. 1.定义： 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.金属腐蚀后的特征.
在外形、色泽以及机械性能等方面都发生一定的变化. 3.金属腐蚀的本质：
发生原电池反应 有电流产生
较活泼金属被腐蚀
腐蚀 速度
联系
电化学腐蚀>化学腐蚀 往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍，危害更大
实验：
继 续 探
进行P23活动与探究]，观察 实验现象，回答有关问题：
究
1、铁粉中加入炭粉有何作用？
2、两装置中的实验现象有何不同？产生的现象说明 什么问题？
归纳小结 2
学生阅读课本P24后
4Ag+2H2S+O2=2Ag2S+2H2O
（2）除锈的原理： 负极： 2Al -6e- = 2Al3+ 正极： 3Ag2S + 6e- = 6Ag+3S22Al3+ +3S2-+6H2O=3H2S +2Al(OH)3 2Al +3Ag2S+6H2O=3H2S +2Al(OH)3 +6Ag
二、金属的电化学防护
2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2 Fe+2H+=Fe2++H2 ↑ Fe2++2OH-= Fe(OH)2 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
2Fe(OH)3==Fe2O3·nH2O+(3-n)H2O
较较高高
较低较低
钢铁表面形成的微小原电池示意图
(一)、钢铁的腐蚀
1、析氢腐蚀（酸性水溶液）
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 序如下：
a.牺牲阳极的阴极保护法. 外接电源的阴极保护法
＞牺牲阳极的阴极保护
b.外加电流的阴极保护法. 法＞有一般防腐条件保
例6、
其二是：H+与CH3COO－结合生成CH3COOH，使H+浓度减
小，从而减慢了反应速率。
；
有M、N两种金属，分别与盐酸反应，产生H2速率相近， 试设计一个实验比较M、N两种金属的活泼性。
及时
反馈
1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)
2、下列装置中四块相同的Zn片，放置一段时间后腐 蚀速率由慢到快的顺序是 (4) (2) (1) (3)
电池的负极，因此更容易腐蚀而生锈.
4.当化工厂派出的废气为酸性气体时,工厂附近的 铁制品容易生锈.
因为铁制品在酸性条件下比在中性条件下更易被腐 蚀.
５、金属腐蚀快慢的判断
(一)对于不同的金属而言：与金属的活泼性有关，一般地，活泼性越强的 金属，越___容__易____被腐蚀。
(二)对于同种金属而言：
使用马口铁:在铁皮镀上千分之一厘米的锡,可隔绝空气 与水
使用不锈钢
例1 ：下列制氢气的反应速率最快的是 （ D ） A. 纯锌和1mol/L 硫酸； B. 纯锌和18 mol/L 硫酸； C. 粗锌和 1mol/L 硫酸；
D. 粗锌和1mol/L 硫酸的反应中加入几滴CuSO4溶液。
例2：下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是 （C） A.甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲 上有H2气放出； B.在氧化–还原反应中，甲比乙失去的电子多；
负极：Fe － 2e － = Fe2+ 正极：2H+ + 2e－ = H2↑ 总反应： Fe + 2H+ = Fe2+ + H2↑
2、吸氧腐蚀（中性水溶液）
负极：2Fe - 4e =2Fe2+ 正极：O2 + 2H2O + 4e = 4OH－
总反应：2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2
后续反应：4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
(4)与环境温度有关，温度越高，金属腐蚀速度越 快 。 注意：在钢铁的腐蚀过程中，其电化学腐蚀更严重，在电化学腐蚀中，吸
氧腐蚀更普遍。
练习：
1 铜铜板器上上的的铁铁铆铆钉钉为为什么什特么别特容别易容生易锈生？锈？
练习
2 银质奖章较长时间后变黑， 形成黑锈， 可以采用抛光的方法恢复光泽，抛光的简单方法 是：将变质的奖章放入盛有食盐的铝锅中，放置 一段时间后，黑锈就被除去,而银不会损失。 （1）形成黑锈的原因：
Fe2O3
练习：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__碱__性，发生__吸__氧___ 腐蚀，电极反应式为：负极：___2_F_e__–_4_e_-_＝__2_F_e_2+_____, 正极：__O_2_+_2_H__2O__+_4_e_-＝__4_O__H_－___；
海轮更容易被腐蚀，是因为海水中含有较多的氯化 钠等盐类，导电能力比内河的水更强，而在电解质 溶液中，电化学腐蚀更易进行.
2. 1910年遗留在南极的食品罐头盒，其表面至今很 少有铁锈出现.
由于南极的温度常年在0℃以下，说明在较高温度 下，腐蚀更易进行.
3.用于连接铜板的铁螺丝容易生锈. 由于铁与铜及空气中的水蒸气构成了原电池，铁作