第二节　金属的腐蚀和防护特级教师教学实录

第二节

金属的腐蚀和防护

【教学目标】

1、了解金属腐蚀的类型。

2、描述金属腐蚀的化学原理，知道金属防护的常用方法，认识防止金属腐蚀的重要意义。

【教学重点、难点】

描述金属腐蚀的化学原理，知道金属防护的常用方法，认识防止金属腐蚀的重要意义。

【教学过程】：

[引入]金属的腐蚀现象非常普遍，例如，钢铁生锈（Fe2O3·XH2O），铜器表面生成铜绿（Cu2(OH)2CO3），等等，腐蚀可使金属的机械性能、色泽和外形等方面发生变化，严重时可使机器设备、仪器和仪表等报废。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。金属为什么会被腐蚀？如何防止金属的腐蚀？这就是本节要讨论的问题。

[板书]第二节

金属的腐蚀和防护

[阅读]P49-50 了解金属的腐蚀的种类

[讲解]金属的腐蚀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。本质上是金属失去电子的过程，分为化学腐蚀和电化学腐蚀。

[板书]

一、金属的腐蚀

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、本质：金属失去电子被氧化

M - ne-

=

Mn+ 3、分类：根据接触的介质和反应原理可分为：化学腐蚀、电化学腐蚀

[讲解]我们平常所见的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就是化学腐蚀

[思考]化学腐蚀的原理和影响因素

[板书]二、化学腐蚀

1.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.影响因素：金属的活泼性、环境的温度、氧化剂浓度等

3.原理：氧化还原反应

[举例] 铁与氯气直接反应而被腐蚀、钢管被原油中的含硫化合物腐蚀

[讨论]为何煤气炉中心部位容易生锈,南极罐头很少生锈? 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

[科学探究]不同条件下铁钉的锈蚀

实验方案

植物油

NaCl 溶液

煮沸后迅速上层植物油，CaCl2固体

CH3COOH溶冷却的蒸溜下层煮沸后液

水

迅速冷却的蒸溜水

记录

无现象

无现象

铁丁渐渐有气体产生，相当长时无现象

生锈

反应速度快

间，铁丁未被腐蚀

结论

由于无氧由于无铁钉被腐铁钉被腐蚀由于无氧，由于无氧，铁和水，铁钉水，铁钉蚀

最快

较长时间铁钉不被腐蚀

不被腐蚀

不被腐蚀

钉不被腐蚀

[总结]铁钉遇到强酸或有O2、H2O存在的条件下，均可被腐蚀。遇到电解质时，一般腐蚀速度更快。

[板书]三、电化学腐蚀

1.定义：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。

2.原理：原电池反应

本质：氧化还原反应

[例如]钢铁在潮湿的空气中被腐蚀

[思考]海边的铁制品比较容易生锈，为什么？

原电池反应对化学腐蚀的影响：

加快金属腐蚀

[讨论]请比较下列现象的差异？

铁与酸反应，铁被腐蚀。腐蚀速率较慢。

铁作负极被腐蚀腐蚀速率较快

[复习]原电池反应原理

1.有电解质溶液

2.有活泼性不同的两种金属（或其中一种是非金属）

3.闭合电路

4.自发进行的氧化还原反应

电极判断：

比较活泼的一极是负极

比较不活泼的是正极

[讨论]钢铁的腐蚀，为什么钢铁在潮湿的空气中更容易腐蚀？

空气中溶解CO2的水分酸性增强（形成电解质溶液）Fe和C构成原电池的两极

[板书] 3.钢铁的电化学腐蚀：

1）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。

－负极：＿铁＿，电极反应式：2Fe－4e＝2Fe2+

－－正极：＿碳＿，电极反应式：2H2O + O2 + 4e＝

4 OH

－总反应式：2Fe+ 2H2O + O2

＝

2Fe2++ 4 OH

2）析氢腐蚀：

条件：钢铁在潮湿空气中形成酸性环境下的腐蚀。

特点：有氢气产生。

负极：＿铁＿，电极反应式：Fe－2e-＝Fe2+

正极：碳＿＿，电极反应式：2H++2e-＝H2↑

总反应式：

Fe+2H+＝

Fe2++H2↑

[讲解]

（1）电化腐蚀是通过构成无数微小的原电池而发生的，作为负极的较活泼金属将不断被腐蚀。而不活泼的金属（或非金属或其它杂质）则被保护。

（2）电化学腐蚀，只有当金属跟电解质溶液接触时，才会发生，并伴有微电流产生。

（3）升温、原电池反应都可加快金属腐蚀

[对比]1.

析氢腐蚀和吸氧腐蚀

条件

电

极

负

正

2H+＋2 e＝H2↑

－析氢腐蚀

水膜酸性较强（pH＜4.3）

吸氧腐蚀

水膜酸性很弱或中性

Fe－

2e-＝Fe2+

O2+2H2O+4e＝4OH

－－2.

化学腐蚀和电化学腐蚀的异同

条件

现象

本质

联系

化学腐蚀

金属跟氧化剂直接接触

无电流产生

金属被氧化

电化腐蚀

不纯金属或合金和电解质溶液接触

有微弱电流产生

较活泼金属被氧化

两者往往同时发生，电化学腐蚀更加普遍

【讲解】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，金属在腐蚀的过程中，发生了氧化还原反应，在一般情况下，这两种腐蚀往往同时发生，只是电化学腐蚀比化学腐蚀要普遍得多。

金属的腐蚀对国民经济带来的损失是惊人的，据70年代美国的一份统计报告，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，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。当前，世界各国都有许多优秀的科学家，从事金属腐蚀理论及防护方法的研究工作。有志者可选择这方面的课题研究，一定会大有作为；一旦有新的突破，产生的经济效益和社会影响，必将是巨大的。