第二节　金属的腐蚀和防护教学设计范文

第三章

探索生活资料

第二节

金属的腐蚀与防护

齐齐哈尔市朝鲜族学校

邹裕荣

[目标要求]

1.能解释金属发生电化学腐蚀的原因。

2.认识金属腐蚀的危害，了解金属防护的方法。

[教学过程] 一、金属的电化学腐蚀

1．金属的腐蚀

(1)金属腐蚀的概念：金属的腐蚀指的是_____________跟周围环境中接触到的物质发生____________

的现象。

(2)金属腐蚀后的特征

金属被腐蚀后，在______、_______以及________等方面都发生一定的变化。

(3)金属腐蚀的本质

金属腐蚀的本质是金属原子____________

的过程。也就是说，金属腐蚀的本质是金属发生了____________。

(4)金属腐蚀的类型

由于与金属接触的介质不同，发生腐蚀的情况也不同，一般可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。

①化学腐蚀

金属与其他物质(如O2、Cl2、SO2等)直接接触发生____________而引起的腐蚀。

②电化学腐蚀

____________

发生_______反应，使较活泼的金属失去电子被氧化而引起的腐蚀。

2．电化学腐蚀

①通常情况下，在潮湿的空气中，钢铁表面凝结了一层溶解有氧气的水膜，它与钢铁中的碳和铁形成了原电池。这些微小的原电池遍布钢铁表面。

Fe为负极，碳为正极，溶有O2的水膜为电解质溶液。

－＋负极：2Fe－4e===2Fe2(氧化反应) －－正极：O2＋2H2O＋4e===4OH(还原反应) 总反应：2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，

Fe(OH)3脱去一部分水生成的Fe2O3·nH2O就为铁锈的主要成分。所以实验a具支试管中O2减少，压强减小，导管中水面上升。因此铁在这种环境中被腐蚀称为吸氧腐蚀，钢铁的这种腐蚀还是占主要的。

②如果钢铁表面水膜的酸性较强(如在某些化工厂附近的酸性气氛中)，此时，正极就会析出氢气。其电极反应如下：

－＋负极：Fe－2e===Fe2(氧化反应) ＋－正极：2H＋2e===H2↑(还原反应) ＋＋总反应：Fe＋2H===Fe2＋H2↑。

＋－如果钢铁表面水膜的酸性较弱，随着氢气的析出，水膜的pH上升，Fe2与OH结合生成Fe(OH)2，Fe(OH)2继续与空气中的O2作用，生成Fe(OH)3，进而形成铁锈，这种形成铁锈的方式叫析氢腐蚀。

总之无论是吸氧腐蚀还是析氢腐蚀，作为负极的铁都不断地被氧化，且金属腐蚀主要是电化学腐蚀，而电化学腐蚀中吸氧腐蚀又是主要的。

二、金属的电化学防护

1．金属防护原理

金属材料大多易被腐蚀，所以要从金属腐蚀的____________和金属腐蚀的类型来考虑金属防护的方法。

2．金属防护的措施

(1) ____________ ①将电解质溶液改为____________，如涂上油漆、矿物性油脂等；②镀上一层____________ (锌、锡、铬、镍)以改变电极。如：表层镀锌的镀锌铁(俗称白铁皮)破损后，铁为正极，不腐蚀；锌为负极，被腐蚀，可以不断补充锌，保护铁，延长钢铁的使用期。而

表层镀锡的镀锡铁(俗称马口铁)，价格虽比镀锌铁低，但表层磨损后，锡为正极，铁为负极，加快了钢铁的腐蚀。此外，还可将铁钝化使之表面形成一层致密的Fe3O4氧化膜。

(2)电化学保护法：

①牺牲阳极的阴极保护法

这种方法通常是在被保护的钢铁设备(如锅炉的内壁、船舶的外壳等)上装上若干锌块，作原电池的____________，不断遭受腐蚀，定期拆换，而作为____________的钢铁设备就被保护了下来。

②外加电流的阴极保护法

这种方法是将被保护的钢铁设备(如钢闸门)作阴极，用惰性电极作辅助阳极，两者均存在于____________中，接上____________。通电后，电子被强制流向被保护的钢铁设备，使钢铁表面产生负电荷(电子)的积累，抑制了钢铁发生失去电子的作用(氧化反应)，从而防止了钢铁的腐蚀。

(3)用改变金属组成和结构的方法防止金属腐蚀。如铁与铬、镍形成不锈钢。

[课堂练习]

知识点一

金属的腐蚀

1．关于金属腐蚀的叙述中，正确的是(

) nA．金属被腐蚀的本质是M＋nH2O===M(OH)n＋H2↑

2B．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

2．钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀，发生的原电池反应为

2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2。以下说法正确的是(

) －＋－－A．负极发生的反应为

Fe－2e===Fe2

B．正极发生的反应为

2H2O＋O2＋2e===4OH

C．原电池是将电能转变为化学能的装置

D．钢柱在水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀

3．如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，电极反应式：负极：___________________________________________________________________，

正极：___________________________________________________________________。

(3)若试管内液面下降，则原溶液呈______性，发生________腐蚀。电极反应式：负极________________________________________________________________________，

正极：___________________________________________________________________。

知识点二

金属的防护

4．下列各种方法中，能对金属起到防止或减缓腐蚀作用的是(

) ①金属表面涂抹油漆

②改变金属内部结构

③保持金属表面清洁干燥

④金属表面进行电镀

⑤使金属表面形成致密的氧化物薄膜

A．①②③④

B．①③④⑤

C．①②④⑤

D．全部

5．下列有关金属腐蚀与防护的说法不正确的是(

) A．纯银器的表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗

B．当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层不能对铁制品起保护作用

C．在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法

D．可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀

巩固提升

1．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

2．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

3．钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀，发生的原电池反应为2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2。以下说法正确的是(

) －＋－－A．负极发生的反应为Fe－2e===Fe2

B．正极发生的反应为2H2O＋O2＋2e===4OH

C．原电池是将电能转化为化学能的装置D．钢柱在水下部分比在空气与水交界处更易腐蚀

4.如图装置中，U形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一段时间。下列有关描述错误的是(

)

A．生铁块中的碳是原电池的正极

B．红墨水柱两边的液面变为左低右高

－＋C．两试管中相同的电极反应式是

Fe－2e===Fe2

D．a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀

5．为研究金属腐蚀的条件和速率，某课外小组学生用金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在图示的三个装置中，再放置于玻璃钟罩里保存相同的一段时间。下列对实验结束时现象的描述不正确的是(

)

A．装置Ⅰ左侧的液面一定会下降

B．左侧液面装置Ⅰ比装置Ⅱ的低

C．装置Ⅱ中的铁钉腐蚀最严重

D．装置Ⅲ中的铁钉几乎没被腐蚀

6．如何防止铁的锈蚀是工业上研究的重点内容。为研究铁锈蚀的影响因素，某同学做了如下探究实验：

序号

内容

实验现象

1 常温下将铁丝放在干燥空气中一个月

干燥的铁丝表面依然光亮

2 常温下将铁丝放在潮湿空气中一小时

铁丝表面依然光亮

3 常温下将铁丝放在潮湿的空气中一个月

铁丝表面已变得灰暗

4 将潮湿的铁丝放在常温的氧气流中一小时

铁丝表面略显灰暗

5 将潮湿的铁丝放在高于常温的氧气流中一小时

铁丝表面已变得灰暗

将浸过氯化钠溶液的铁丝放在高于常温的氧气6 铁丝表面灰暗程度比实验5严重

流中一小时

回答以下问题：

(1)上述实验中发生了电化学腐蚀的是(填实验序号)________；在电化学腐蚀中，负极反应是________；正极反应是________；

(2)由该实验可知，可以影响铁锈蚀速率的因素是

________________________________________________________________________；

(3)为防止铁的锈蚀，工业上普遍采用的方法是

______________________________________________________________(答两种方法)。