第二节　金属的腐蚀和防护教学设计第一课时

3.2 金属的腐蚀和防护

学案（人教版选修1）

[课标展示]

1.描述金属腐蚀的类型和化学原理。2.知道金属防护的常用方法，认识防止金属腐蚀的重要意义。

一、金属的腐蚀

金属的腐蚀是指金属或合金与周围接触到的气体或液体进行____________而________ 的过程。由于与金属接触的介质不同，发生的化学原理也不同，一般分为化学腐蚀和电化学腐蚀。其腐蚀本质与类型如下所示：

地位：次化学腐蚀特征：无电流产生

金属腐蚀类型地位：主电化学腐蚀特征：伴有电流

危害：损失金属材料，损坏机械设备本质：M－ne===Mn－＋析氢腐蚀吸氧腐蚀

1．化学腐蚀

金属跟接触到的物质____________________而引起的腐蚀。

2．电化学腐蚀

实验探究

不同条件下铁钉的锈蚀

现有洁净无锈的铁钉、试管、植物油、棉花、干燥剂CaCl2、NaCl溶液、CH3COOH溶液和煮沸后迅速冷却的蒸馏水，你也可以选用其他物品，设计实验探究铁钉锈蚀需要哪些条件，以及在什么条件下锈蚀速率较快。(该实验需要在一周前开始做) 实验方案

记录

结论

有气体产生，反应速率快

无现象

由于无O2，较长时间内铁钉未被腐蚀

没有H2O铁钉不能被腐蚀

铁钉被腐蚀的最快

在相当长的时间内铁钉未被腐蚀

无现象

铁钉渐渐生锈

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由于无O2、H2O，铁钉不能被腐蚀

铁钉被腐蚀

无现象

由于无O2，铁钉不能被腐蚀

实验结论

铁钉遇到强酸或有O2、H2O存在的情况下，均可被腐蚀。遇到电解质时，一般腐蚀速率更快。

(1)电化学腐蚀的概念：不纯的金属(或合金)跟________溶液接触时，会发生________反应，比较活泼的金属________电子而被________，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。

(2)电化学腐蚀的类型

＋－在潮湿的空气里，钢铁表面吸附了一层薄薄的水膜。水能电离出少量的H和OH，同＋时由于空气中CO2的溶解，使水里的H增多：H2O＋CO2H2CO3____________。这样在钢铁表面形成了一层电解质溶液的薄膜，它跟钢铁里的铁和少量的碳构成无数微小的原电池。________是负极，电极反应为：________________________________________。

①钢铁表面的水膜酸性很弱或者呈中性，在正极上是溶解在水膜中的O2得到电子而被－－还原(钢铁的腐蚀主要是这种情况)：2H2O＋O2＋4e===4OH。

＋＋－②如果水膜的酸性较强，在正极，则是溶液中的H得到电子而被还原：2H＋2e===H2↑。

特别提醒

(1)绝大多数金属的腐蚀属于电化学腐蚀。

(2)电化学腐蚀的特点是伴有微弱的电流产生。

(3)由于金属表面一般不会遇到酸性较强的溶液，故吸氧腐蚀是金属腐蚀的主要形式，只有在金属活动性顺序中位于氢前面的金属才可能发生析氢腐蚀，而位于氢以后的金属腐蚀时，只能是吸氧腐蚀，如铜绿的形成就属于吸氧腐蚀。

二、金属的防护

1．影响金属腐蚀的因素

影响金属腐蚀的因素包括金属的________和________两个方面。就金属本性来说，金属

越________，就越________失去电子而被腐蚀。如果金属中能导电的杂质不如该金属活泼，则容易形成________而使金属发生________腐蚀。介质对金属腐蚀的影响也很大，如果

金属在________的空气中、接触________气体或________溶液，都容易被腐蚀。

2．金属的防护方法

如果在要保护的金属上连接一种比该金属________失去电子的金属或合金，如在钢铁设

备上连接一块比铁更活泼的金属Zn、Mg或Al等，当发生原电池反应时，______________的是那种比铁活泼的金属，而铁被保护了。通常在轮船船身上装上一定数量的锌块，地下钢

铁管道连接镁块来防止钢铁的腐蚀等，应用的就是这种保护方法。

电化学腐蚀

不纯金属与接触到的电解质溶液所发生的原电池反应，较活泼的金属原子失去电子被氧化而引起的腐蚀

水膜中溶有O2，其酸性很弱或呈中性时发生吸氧腐蚀，水膜酸性较强时发生析氢腐蚀

较活泼金属原子失去电子被氧化而腐蚀

有微弱电流产生

－＋负极：Fe－2e===Fe2

一、化学腐蚀和电化学腐蚀的比较

化学腐蚀

定义

金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀

条件

本质

现象

反

金属与物质直接接触

金属跟氧化剂之间的氧化还原反应

无电流产生

如铁跟氯气：2Fe＋第

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应

式

3Cl2===2FeCl3

正极：

吸氧腐蚀：

－－2H2O＋O2＋4e===4OH

析氢腐蚀：

＋－2H＋2e===H2↑

两种腐蚀往往同时发生，只是电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍、危害更大

联系

二、金属的防护

1．保持金属表面清洁干燥；

2．金属表面涂抹油漆等保护层；

3．改变金属内部结构，如制成合金；

4．通过化学方法使其表面形成保护层，如电镀、形成氧化膜等；

5．电化学防护法——牺牲阳极的阴极保护法。

此法应用原电池原理，让被保护金属作为正极，另找一种活动性较强的金属作为负极。例如在锅炉内壁、船舶外壳装上若干锌块，就可保护钢铁设备。

发生的电极反应：

－＋负极：Zn－2e===Zn2

－－正极：O2＋2H2O＋4e===4OH

Zn不断被腐蚀，可定期拆换，使铁得到保护。

三、判断金属腐蚀的快慢的方法

一般情况下，金属腐蚀有以下几种情况：由电解原理引起的腐蚀；形成原电池而引起的腐蚀；化学腐蚀和有防护措施而产生的轻微腐蚀。

(1)通常情况下，电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。

(2)对同一种金属来说，腐蚀的快慢要看电解质的浓度：强电解质溶液>弱电解质溶液>非电解质溶液。

(3)活泼性不同的两金属形成原电池时，活泼性差别越大，腐蚀越快。

(4)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。

金属腐蚀的快慢与下列两种因素有关：①与构成原电池的材料有关。②与金属所接触的电解质强弱有关。

题型一

辨析金属腐蚀的原因，比较金属腐蚀的快慢

如图，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序(

) A．②①③④

B．④③①②

C．④②①③

D．③②④①

解析

②③④实质均为原电池装置。③中Fe为正极，被保护；②④中Fe为负极，均被腐蚀，但相对来说Fe和Cu的金属活动性之间的差别比Fe和Sn的差别大，故Fe－Cu原电池中Fe被腐蚀得快；①中因铁不纯而发生微原电池反应。

答案

C

题型二

电化学腐蚀原理

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如图所示，将紧紧缠绕不同金属的铁钉放入培养皿中，再加入含有适量酚酞和NaCl的琼脂热溶液，冷却后形成琼胶(离子在琼胶内可以移动)，下列叙述正确的是(

)

A．a中铁钉附近呈现红色

B．b中铁钉上发生还原反应

C．a中铜丝上发生氧化反应

D．b中铝条附近有气泡产生

解析

依据原电池原理分析可知：a中铁钉作负极，发生氧化反应，铜丝作正极发生－－O2＋2H2O＋4e===4OH的还原反应，可知A、C错误；b中铁钉作正极，发生O2＋2H2O－－＋4e===4OH的还原反应，而铝条发生氧化反应不会冒气泡，D错误。

答案

B 互动探究

如果培养皿中加入稀盐酸，a、b中分别会有什么现象？

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

解析

有关金属腐蚀的题型，要求搞清金属腐蚀的主要原因(电化学腐蚀)，运用原电池原理进行恰当的分析，同时掌握金属防护的基本方法：改变金属内部结构(如制成合金)、涂保护层和电化学保护法。Ⅱ中铁丝与铜丝相连，金属活泼性相差较大，且用挥发性盐酸，因此装置Ⅱ中的铁钉腐蚀最严重，C项正确。Ⅰ中虽然也用了盐酸，但铁钉与铁丝相连，腐蚀＋－不及Ⅱ。由于均发生了2H＋2e===H2↑，Ⅰ和Ⅱ均生成了气体，液面都会下降，左侧液面装置Ⅱ比装置Ⅰ的低，A项正确，B项错误。Ⅲ中虽然铁丝也与铜丝相连，但由于所装试剂为不挥发性硫酸，因此铁钉几乎没被腐蚀，D选项正确。

答案

B

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参考答案

基础知识梳理

一、化学反应

腐蚀损耗

1．直接发生化学反应

＋－－＋2．(1)电解质

原电池

失去

氧化

(2)H＋HCO3

Fe

Fe－2e===Fe2

二、1.本性

介质

活泼

容易

原电池

电化学

潮湿

腐蚀性

电解质

2．更容易

失去电子

典型例题剖析

互动探究

a中铁钉溶解，在铜丝上有气泡产生。

b中铝条溶解，铁钉不溶解，铁钉上有气泡冒出。

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