第二节　金属的腐蚀和防护课堂实录

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。

一、金属的腐蚀

金属的腐蚀：金属或合金跟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。

（一）、金属腐蚀的类型

一般可分为

腐蚀和

腐蚀。

1、化学腐蚀：金属与合金跟接触到的物质(如O2,Cl2,SO2等)

发生化学反应而引起的腐蚀. 原理：

例如：铁与氯气直接反应，钢管被原油中的含硫化合物腐蚀

注：一般情况下，温度越高，金属腐蚀越快。

【讨论】：为何煤气炉中心部位容易生锈,南极罐头很少生锈?

【科学探究】：不同条件下铁钉的锈蚀

实验方案

铁钉

液

现象

结论

铁钉

固体

铁钉

+煮沸后

迅速冷却

的蒸馏水

铁钉

+植物

油

铁钉

+NaCl 溶液

铁钉+上层

植物油下层

是煮沸后迅速冷却的蒸馏水

+醋酸溶

+CaCl2

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的反应。

原理：

反应

本质：

反应

例如：钢铁在潮湿的空气中被腐蚀

【复习】：原电池反应原理

条件：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

电极判断：比较活泼的一极是

极

比较不活泼的一极是

极

【讨论】钢铁在潮湿的空气中更容易腐蚀的原因

原因：

（形成电解质溶液）

和

构成原电池的两极。负极：

正极：

（1）中性溶液或酸性很弱——吸氧腐蚀（钢铁腐蚀

的主要情况）

负极：

电子

电极反应式：

正极：

电子

电极反应式：

（2）酸性较强——析氢腐蚀

负极：

电子

电极反应式：

正极：

电子

电极反应式：

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

－－

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

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。

【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【阅读材料】：

耸立于美国纽约港外的一个海岛上，一座15层楼高的自由女神，历来被认为是美国的象征。然而，经过近百年的风风雨雨，已经生病了。她究竟患了什么疾病呢？美、法两国组织了一个调查小组，对她进行了全面体检，结果，大吃了一惊。原来，他们发现，自由女神近百年来一直受着一种疾病的折磨，那就是

。自由女神的外壳材料是铜，而支撑整个雕塑的内支架却是铁，在它们之间被浸透油的毛毯隔开。时间长了，毛毯失去了隔离作用，大西洋潮湿的带着盐分的空气不断地向自由女神进攻,无数的＿＿＿在＿＿＿自由女神的身上形成＿＿＿＿＿。

【思考】：请你做医生诊断一下她得的是什么病?

【思考】：你有什么方法可以阻止这种现象的继续发生？

二、金属的防护

【讨论】：自行车的不同构件分别采取了什么防锈措施

1.影响金属腐蚀的两个因素

金属本性――金属是否活泼，纯净

介质――金属与哪些物质共存

注：金属的本性：金属越活泼越容易被腐蚀，金属合金中活泼的金属易腐蚀

介质影响：金属在潮湿的空气中、接触腐蚀性气体或电解质溶液，都容易被腐蚀

2.金属腐蚀的本质

金属原子

成为阳离子的过程

3.金属防护的方法

金属防护常用的方法

1、在金属表面加防护层

如：在金属表面涂油漆,在金属表面包塑料层,在金属表面加油脂;在金属表面镀上一层Zn或Cr或Sn;制成不锈钢

2、改变金属的结构

隔绝空气、水蒸气及腐蚀性气体;镀

Zn,发生原电池反应时, Zn会被氧化,保护了原有的金属;制成不锈钢,是改变了金属的内部组成结构,抗腐蚀能力大大提高. 3、电化学保护法

在要保护的金属上连接一种比该金属更易失去电子的金属或合金,可以防止金属腐蚀

【思考与交流】课本P57

【课堂练习】

1．下列关于铁器的使用注意事项不正确的是

（

）

A.避免长期接触潮湿空气

B.避免与酸性物质接触

C.不能接触干燥的空气

D.不能盛放硫酸铜溶液

2．下列说法不正确的是

（

）

A.铁制品生锈以后可以隔绝里面的铁与空气的进一步接触

B.铁制品的生锈过程是缓慢氧化的过程

C.车、船表面涂上一层油漆可以防止铁生锈

D.生锈报废的铁制品可以回收重新炼铁

3．在下列条件或环境中，铁制品最容易生锈的是

（

）

A.放在纯净的氧气中

B.浸没在蒸馏水中

C.放在干燥的空气中

D.放在潮湿的空气中

4．铁生锈的变化属于

（

）

A

缓慢氧化

B

置换反应

C

物理变化

D

以上都不对

5．下列合金中不能被稀盐酸腐蚀的是（括号内为合金成分）

（

）

A

球墨铸铁

B

黄铜（铜

锌）

C

铝合金

D

18K黄金

6．一种新兴的金属由于其熔点高、密度小、可塑性好、耐腐蚀性强，它和它的合金被广泛用于火箭、导弹、航天飞机、船舶、化工和通讯设备的制造中，这种金属是

（

）

A．铜

B．钢

C．钛

D．镁

第2节

金属的腐蚀与防护练习

10.11

1．下列做法不能起防锈作用的是

（

）

A．保留铁制品上的铁锈

B．在铁制品表面镀锌

C．在金属机械上涂油

D．在车、船的表面刷油漆

2．铁是一种应用广泛的金属，下列有关铁的说法中，正确的是

（

）

A铁丝在氧气中燃烧生成氧化铁

B铁在干燥的空气中容易生锈

C铁是地壳里含量最多的金属元素

D用铁锅炒菜可使食物中增加微量铁元素

3．小明家里收藏了一件清代的铝制佛像，该佛像至今仍保存十分完好。该佛像未锈蚀的主要原因是

（

）

A．铝不易发生化学反应

B．铝的氧化物容易发生还原反应

C．铝不易被氧化

D．铝易氧化，但氧化铝具有保护内部铝的作用

4．日常生活中所用的自来水管，你认为用哪一种管子既经济又耐用 （

）

A．镀锌铁管 B．不锈钢管 C．铜管 D．普通钢管

5．为了防止铁腐蚀，下列做法不可取的是

（

）

A

在铁制品表面刷漆

B

将铁制品长期暴露在空气中

C

将铁制品浸在水中与空气隔绝

D

在铁制品表面镀氧化膜

6．

防护下列金属防护属于电化学保护的是 （

）

A改变金属内部组成结构，可以增强金属耐腐蚀的能力

B在金属表面覆盖一层保护层

C牺牲阳极阴极保护法

D外加电流阴极保护法

7．以下现象与电化腐蚀无关的是

A.黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生铜绿

B.生铁比软铁芯（几乎是纯铁）容易生锈

C.铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈

D.银制奖牌久置后表面变暗

8．化学腐蚀与电化腐蚀的相同点是 （

）

A.金属原子失电子而被氧化的过程，即金属原子转化为阳离子的过程

B.金属与氧化剂直接反应

C.无电流

D.有电流

9．物质在“潮湿的空气中”中发生的变化，主要与空气中某些气体有关。下列说法不正确的是 （

）

A．钢铁生锈与氧气、水蒸气有关 B.氢氧化钠固体潮解、变质与水蒸气、二氧化碳有关

C.铜器表面生成铜绿与氧气、二氧化碳、水蒸气有关

D．生石灰堆放久了后变质与氧气、水蒸气有关

10．下列各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是：

（

）

A．（4）>（2）>（1）>（3）

B．（2）>（1）>（3）>（4）

C．（4）>（2）>（3）>（1）

D．（3）>（2）>（4）>（1）

11．下列有关纯铁的描述正确的是

A

熔点比生铁的低

B

与相同浓度的盐酸反应生成氢气的速率比生铁的快

C

在潮湿空气中比生铁容易被腐蚀

D

在冷的浓硫酸中可钝化

12．为了防止轮船船体的腐蚀，应在船壳水线以下位置嵌下一定数量的

（

）

A．铜块

B．铅块

C．锌块

D．钠块

13．关于如图所示装置的叙述，正确的是（

）

A．铜是阳极，铜片上有气泡产生

B．铜片质量逐渐减少

C．电流从锌片经导线流向铜片

D．氢离子在铜片表面被还原

14．酸雨对下列物质的腐蚀作用最小的是

（

A.汉白玉石雕

B.铜质雕塑

C.铝合金门窗

D.水泥制品

15．下列事实不能用电化学原理解释的是

（

A

铝片不需要特殊的保护方法。

B

炒过菜的铁锅未清洗易生锈。

C

轮船水线以下的船壳上镶有一定数量的锌。

D

镀锌铁比镀锡铁耐腐蚀。

）

）

16．化学是关于人类如何应用物质的科学。根据你对化学反应的理解，回答下列问题：在铁制品表面镀上一层保护膜，是为了防止和减缓铁的锈蚀；在实验室里用氯酸钾制氧气时，加热和加入二氧化锰是为了加快反应速率。虽然物质之间的化学反应极其复杂，但是人类可以根据物质的

，通过改变

来控制化学反应。

17．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。某学生想探究铁生锈的条件，他将干净的铁钉分别同时入放A、B、C三支试管中进行研究。

（1）请你帮助该学生完成下列实验设计的内容：

编号

A B C 操作方法

放入铁钉，注入蒸馏水浸没铁钉，并用植物油液封

实验目的

探究铁在干燥空气中的生锈情况

探究铁在有空气和水封时的生锈情况

（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__________________________________________________。

（4）在焊接铁管时，为了使接口更加牢固，常用稀盐酸清洗接口处的铁锈，该反应的化学方程式为________________________________。

18．在A、B、C三个烧杯中分别盛有同体积，同摩尔浓度的NaNO3、HCl和KCl溶液，用石墨作电极，将它们串联进行电解，一段时间后，电解液pH值增大的的烧杯是

。pH值不变的烧杯是

，

。A、C两杯阳极电极反应式分别是 。如果把A、B、C杯中电极都换成铁和石墨，并用导线连接，(不与电源相连。）则各杯中铁片受腐蚀情况。（写明腐蚀类型、快慢。）及原因是

。

19．对下图中两极加以必要的联接并填空：

（1）在A图中，使铜片上冒H2气泡。请加以必要联接，则联接后的装置叫

。电极反应式：锌板：

；铜板：

（2）在B图中，使a极析出铜，则b析出：

。

。加以必要的联

b极：

（升接后，该装置叫

。电极反应式，a极： 。经过一段时间后，停止反应并搅均溶液，溶液的pH值

高、降低、不变。）

20．现有①汽车②机器上的齿轮③门把手④锯条⑤铁洗脸盘等常见铁制品。为了防止它们生锈，通常适合采用下面哪一种方法。（填序号）

（1）在表面喷漆_________；（2）在表面涂油_________；（3）在表面镀一层其他金属_________；（4）在表面烧制搪瓷_________；（5）使其表面形成致密的氧化物保护膜_________；（6）制成不易生锈的合金不锈钢_________；

21．据报道，全世界每年因金属腐蚀造成的直接经济损失约达7000亿美元，我国因金属腐蚀造成

的损失占国民生产总值（GNP）的4%。

（1）请你根据不同原理,提出防止钢铁锈蚀的两条合理措施：

．．．．①

；

②

。

（2）请写出用稀硫酸除去铁锈的化学反应方程式：

。