第二节　金属的腐蚀和防护教学目标设计

幻灯片1 第二节

金属的腐蚀和防护

幻灯片2

学习

目标

1.能描述金属腐蚀的类型和化学原理。

2.了解影响金属腐蚀快慢的因素。

3.知道金属防护的常用方法。

4.认识防止金属腐蚀的重要意义。

幻灯片3

一、金属的腐蚀

1.定义：___________与周围接触到的气体或液体进行_______ ___而腐蚀损耗的过程。

2.本质：金属原子 金属阳离子

3.类型：

金属或合金

化学反

应

失e氧化反应

幻灯片4 4.电化学腐蚀：

(1)定义：不纯的金属(或合金)跟___________接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属_____电子而被氧化。

电解质溶液

失去

幻灯片5 (2)吸氧腐蚀与析氢腐蚀的比较(以Fe为例)。

类型

条件

示意图

正极反

应(C) 负极反

应(Fe)

酸性

中性

酸性

吸氧腐蚀

水膜_____很弱或呈_____

__________________ ______________ 析氢腐蚀

水膜_____较强

_______________ ______________

O2+2H2O+4e-====4OH- 2H++2e-====H2↑

Fe-2e-====Fe2+ Fe-2e-====Fe2+ 幻灯片6 类型

电池总

反应

其他

反应

吸氧腐蚀

2Fe+O2+2H2O====2Fe(OH)2 析氢腐蚀

Fe+2H+====Fe2++H2↑

4Fe(OH)2+2H2O+O2====4Fe(OH)3 Fe(OH)3失水转化为铁锈(Fe2O3·xH2O)

幻灯片7 二、金属的防护

1.影响金属腐蚀的因素：

(1)金属的性质：金属越_____，越易被腐蚀。若金属中能导

电的杂质不如该金属活泼，则容易形成原电池而使金属发生

___________。

(2)介质的影响：金属在_____的空气中、接触_______气体或

_______溶液，都容易被腐蚀。

(3)温度的影响：温度越高，腐蚀速率越快。

活泼

电化学腐蚀

潮湿

腐蚀性

电解质

幻灯片8 2.金属的防护方法：

(1)加保护层法：如_______、包塑料层、搪瓷、_____等。

(2)改变_______________：如将钢铁制成不锈钢。

(3)电化学保护法：在被保护的金属上连接一种更易_______ 的金属，或直接与电源的_____相连。

涂油漆

电镀

金属的内部结构

失电子

负极

幻灯片9

1.化学腐蚀与电化学腐蚀的比较：

定义

化学腐蚀

电化学腐蚀

金属跟接触到的物质(如O2、不纯的金属(或合金)跟电解Cl2、SO2等)直接发生化学反质溶液接触时，会发生原电应而引起的腐蚀

池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化

金属被氧化的过程

无电流产生

温度升高会加快化学反应速率

活泼金属被氧化的过程

有微弱电流产生

金属的活泼性差异越大，腐蚀速率越快

本质

区别

影响

因素

相互

关系

幻灯片10 2.金属腐蚀的注意事项：

化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀比化学腐蚀普遍得多

(1)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。

(2)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只能发生吸氧腐蚀。

幻灯片11 3.判断金属电化学腐蚀快慢的方法：不纯的金属或合金，在潮湿的空气中形成原电池，发生电化学腐蚀，活泼金属因被腐蚀而损耗，金属腐蚀的快慢可从以下两方面进行判断：

(1)构成原电池的材料。两极材料的活动性差别越大，氧化还原反应的速率越快，活泼金属被腐蚀的速率就越快。

(2)金属所接触的电解质强弱。活泼金属在电解质溶液中的腐蚀快于在非电解质溶液中的腐蚀，在强电解质溶液中的腐蚀快于在弱电解质溶液中的腐蚀。

幻灯片12 4.金属防护常用方法的比较：

(1)改变金属的内部结构：根据不同的用途选择不同的材料组成耐蚀合金，或在金属中添加合金元素，提高其耐蚀性，可以防止或减缓金属的腐蚀，如把铬、镍等金属元素加入普通钢中制成不锈钢，就大大增强了钢铁的抗腐蚀能力。

(2)在金属表面形成保护层：在金属表面覆盖各种保护层，把被保护金属与腐蚀性介质隔开，是防止金属腐蚀的有效方法。工业上普遍使用的保护层有非金属保护层和金属保护层两大类，如涂油漆、包塑料膜、搪瓷、电镀、形成致密氧化膜等。

幻灯片13 (3)电化学保护法。

①牺牲阳极的阴极保护法。

用比被保护金属活泼的金属或合金作负极，连接在被保护金属上，形成腐蚀电池，被保护金属作正极而得到保护。(注：在电化学中常将发生氧化反应的电极称为阳极，故原电池中负极也叫阳极，原电池的正极也叫阴极，但通常情况下原电池的两极称为正、负极，一般不称作阴、阳极) 幻灯片14 ②外加电流法。

将被保护金属与外接直流电源连接，使被保护的金属作为阴极，在外加电流的作用下使阴极得到保护。与牺牲阳极的阴极保护法统称为电化学保护法。

幻灯片15

类型一 金属腐蚀的类型及原理

【示范题1】(2014·烟台高二检测)下列与金属腐蚀有关的说法正确的是(

)

幻灯片16 A.图a中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重

B.图b中，开关由M改置于N时，Cu-Zn合金的腐蚀速率减小

C.图c中，接通开关时Zn腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大

D.图d中，Zn-MnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的

【解题指南】解答本题时应注意以下两点：

(1)理解原电池的工作原理，知道电化学腐蚀和化学腐蚀的快慢不同的原因。

(2)干电池的构造和工作原理。

幻灯片17 【解析】选B。A项，液面处溶有的O2的量多，浓度大，腐蚀最严重，错误；B项，由M改置于N后，锌作原电池的负极，Cu-Zn合金应充当原电池的正极受到了一定的保护，腐蚀速率减小，正确；C项，接通开关时，锌作原电池的负极，腐蚀速率变大，但是气体不在锌(负极)上产生，而是在铂(正极)上产生，错误；D项，Zn-MnO2干电池发生自放电腐蚀，主要原因是锌与NH4Cl水解的酸性溶液反应，不是MnO2的氧化作用，因为锌和MnO2不接触，错误。

幻灯片18 【示范题2】如图是铁钉在某溶液中被腐蚀的实验(开始时试管中液面和试管外液面等高)。

(1)甲、乙两图溶液中呈酸性的是________(填“甲”或“乙”)。

(2)甲图电极反应式是：正极__________，负极__________。

(3)乙图中发生反应的离子方程式是__________________。

幻灯片19 【解析】从两图中液面的高度可以看出，甲图试管内液面上升，说明气体体积减小，有氧气被吸收，发生吸氧腐蚀。乙图试管内液面下降，说明气体体积增大，有氢气生成，发生析氢腐蚀。

答案：(1)乙

(2)O2+2H2O+4e-====4OH- 2Fe-4e-====2Fe2+ (3)Fe+2H+====Fe2++H2↑

幻灯片20 【互动探究】(1)写出示范题1中图c发生反应的离子方程式。

提示：Zn+2H+====Zn2++H2↑。

(2)写出示范题2中图乙中正极反应式。

提示：2H++2e-====H2↑。

幻灯片21 【变式训练1】下列关于金属腐蚀的叙述正确的是(

) A.金属在潮湿空气中腐蚀的实质是

M+nH2O====M(OH)n+ H2↑

B.金属的化学腐蚀的实质是M-ne-====Mn+，电子直接转移给氧化剂

C.金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行

D.在潮湿的中性环境中，金属的电化学腐蚀主要是析氢腐蚀

n2幻灯片22 【解析】选B。A项，金属在潮湿空气中腐蚀以吸氧腐蚀为主。C项，金属的化学腐蚀需接触氧化性气体或氧化性物质，不需要在酸性条件下，且金属失去电子被氧化，电子直接转移给氧化剂。D项，金属在中性电解质溶液中，主要发生吸氧腐蚀。

幻灯片23 【变式训练2】关于金属腐蚀的下列说法中正确的是(

) A.镀锌铁皮发生电化学腐蚀时，锌发生还原反应

B.钢铁发生吸氧腐蚀时正极反应为4OH--4e-====2H2O+O2↑

C.钢铁发生析氢腐蚀时负极反应为2H++2e-====H2↑

D.钢铁发生电化学腐蚀时一步重要反应是4Fe(OH)2+O2+2H2O====4Fe(OH)3 幻灯片24 【解析】选D。镀锌铁皮发生电化学腐蚀时，锌极为负极，失电子发生氧化反应，A错；吸氧腐蚀的正极反应为O2+2H2O+4e-====4OH-，析氢腐蚀的负极为Fe-2e-====Fe2+，正极反

应是2H++2e-====H2↑，B、C错。

幻灯片25 类型二 影响金属腐蚀的因素

【示范题3】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

1 2 3

幻灯片26 序号

4 5 6 内

容

将潮湿的铁丝放在常温的氧气流中一小时

将潮湿的铁丝放在高于常温的氧气流中一小时

将浸过氯化钠溶液的铁丝放在高于常温的氧气流中一小时

实验现象

铁丝表面略显灰暗

铁丝表面已变得灰暗

铁丝表面灰暗程度比实验5严重

内

容

常温下将铁丝放在干燥空气中一个月

常温下将铁丝放在潮湿空气中一小时

常温下将铁丝放在潮湿的空气中一个月

实验现象

干燥的铁丝表面依然光亮

铁丝表面依然光亮

铁丝表面已变得灰暗

幻灯片27 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)。

幻灯片28 【解题指南】解答本题时应注意以下两点：

(1)根据实验现象判断腐蚀快慢，分析影响腐蚀速率的因素。

(2)注意化学腐蚀与电化学腐蚀的区别。

幻灯片29 【解析】解答第(1)题应注意联系金属的化学腐蚀与电化学腐

蚀的区别，电化学腐蚀是不纯的金属与电解质溶液接触，因

发生原电池反应，较活泼的金属失电子而被氧化，由分析题

中实验可知，实验3、4、5、6发生了电化学腐蚀，其中负极

反应是Fe-2e-====Fe2+，正极反应是O2+2H2O+4e-====4OH-。解

答第(2)题时，对比实验1和3可得出湿度增大，可使铁锈蚀速

率加快；对比实验2、4可知增大O2浓度可加快铁锈蚀的速率；

对比实验4、5可知升高温度可加快铁锈蚀的速率；对比实验

5、6可知电解质的存在会使铁锈蚀的速率加快。第(3)题，

幻灯片30 为防止铁的锈蚀，根据铁锈蚀的类型，可采用牺牲阳极的阴极保护法、外加电流的阴极保护法，还可把铁制成不锈钢(合金)，亦可采用喷油漆、涂油脂、电镀、表面钝化等方法使铁与空气、水等物质隔离，以防止金属腐蚀。

幻灯片31 答案：(1)3、4、5、6 Fe-2e-====Fe2+(或2Fe-4e-====2Fe2+) 2H2O+O2+4e-====4OH- (2)湿度、温度、O2的浓度、电解质的存在

(3)电镀、烤蓝等表面覆盖保护层，牺牲阳极的阴极保护法(其他合理答案也可) 幻灯片32 【示范题4】下图所示各试管中的铁钉最易锈蚀的是(

)

【解析】选C。有少量铜的铁钉放在自来水中，会与水中溶解的少量电解质构成原电池，且铁钉作为负极，腐蚀最快。

幻灯片33 【方法规律】比较金属腐蚀快慢的规律

(1)金属腐蚀的快慢取决于与金属接触的氧化剂的氧化能力的强弱。氧化剂氧化性越强，金属腐蚀越严重。

(2)通常金属腐蚀的快慢类型：原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。

(3)当形成原电池时，与以下两因素有关：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。

幻灯片34 【变式训练3】某研究性学习小组探究金属腐蚀的条件，进行如下对照实验：

幻灯片35 【实验现象】数天后铁钉锈蚀情况：A无锈蚀，B无锈蚀，C有锈蚀；

【实验结论】金属锈蚀的条件是_______________________、

______________________；

【结论分析】铁钉生锈主要属于______腐蚀(填“化学”或“电化学”)；

【拓展应用】写出金属防护的一种常用方法_______________ ______________________________________。

幻灯片36 【解析】由图知，A中煮沸后的蒸馏水中无O2，植物油将铁钉与空气隔绝，没有锈蚀，B中空气是干燥的，铁钉不与水接触也无锈蚀，C中铁钉一半浸入水中，一半在空气中，既与水接触又与空气接触，有锈蚀，说明铁钉锈蚀的条件是空气和水，铁钉是铁的合金，与电解质溶液接触发生了吸氧腐蚀，属于电化学腐蚀，金属防护的方法有涂油漆等。

答案：空气

水

电化学

涂油漆(合理即可) 幻灯片37 【变式训练4】(2014·西宁高二检测)铁生锈是一种常见的自然现象，其主要的化学反应方程式为4Fe+3O2+2xH2O==== 2Fe2O3·xH2O。如图为一放在水槽中的铁架，水位高度如图所示。最容易生锈的铁架横杆是(

)

A.①

B.②

C.③

D.④

幻灯片38 【解析】选C。铁的腐蚀分化学腐蚀和电化学腐蚀，其中最主要的是电化学腐蚀，而电化学腐蚀中最常见的是在中性和弱酸性条件下的吸氧腐蚀，题中③处的铁架接触空气和水，最符合吸氧腐蚀发生的条件，所以腐蚀最快。

幻灯片39 类型三 金属的防护

【示范题5】金属的防腐常用方法有

A.覆盖油漆 B.覆盖塑料 C.电镀金属

D.电化学保护法 E.制成不锈钢

请为以下钢铁制品选择一种适当的防止生锈的方法(填写字母)：

(1)邮筒_____________________________________ (2)手术刀___________________________________ (3)海水中的钢闸门___________________________ (4)电线_____________________________________ (5)自行车的钢圈_____________________________ 幻灯片40 【解题指南】选择防止金属腐蚀的方法要注意两点：

(1)依据金属的性质，防止金属被氧化。

(2)结合金属制品的用途，选择合理的方法。

【解析】邮筒要求坚固防锈且经济，故覆盖油漆就可以，手术刀接触潮湿较多，且要求机械强度大，清洁卫生，故制成不锈钢，海水中的钢闸门则采用电化学保护法，主要是镶嵌锌块法保护，电线主要采用覆盖塑料，绝缘且经济，自行车的钢圈要求强度大且耐腐蚀，耐磨损，主要采用电镀金属法。

答案：(1)A (2)E (3)D (4)B (5)C 幻灯片41 【示范题6】(2014·济南高二检测)利用如图装置探究铁在海水中的电化学腐蚀与防护。下列说法不正确的是(

)

幻灯片42 A.若X为锌棒，开关K置于M处，可减缓铁的腐蚀，采用了牺牲阳极的阴极保护法

B.若X为锌棒，开关K置于N处，X极的反应4OH--4e-==== O2↑+2H2O C.若X为碳棒，开关K置于N处，可减缓铁的腐蚀，采用了外加电流的阴极保护法

D.若X为碳棒，开关K置于M处，X极的反应O2+4e-+2H2O====4OH- 幻灯片43 【解析】选B。X为锌棒，开关K置于M处，为原电池，锌为负极，被腐蚀，保护了铁，A对；X为锌棒，开关K置于N处，为电解池，锌棒为阳极，Zn-2e-====Zn2+，B错；若X为碳棒，开关K置于N处，为电解池，铁棒作阴极，被保护，C对；若X为碳棒，开关K置于M处，为原电池，钢铁的吸氧腐蚀，X极：O2+4e-+2H2O====4OH-，D对。

幻灯片44 【方法规律】金属腐蚀的防护措施

原

理

防化学腐蚀

使氧化剂与

金属隔离

方

法

包覆塑料层

涂油漆

涂矿物油

电镀

改变金属

内部结构

防电化学腐蚀

牺牲锌(镁)块

制成不锈钢

牺牲锌(镁)保护铁

适用对象

工具或车把

户外铁制设备

机械运转部分

精密仪器或设备

精密仪器或设备

大型门闸与舰船

大型水上设施

与外接电源负极相连

铁作阴极被保护

幻灯片45 【变式训练5】下列各种方法中：

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在金属表面进行电镀

⑤使金属表面形成致密的氧化物薄膜

能对金属起到防护或减缓腐蚀作用的是(

) A.①②③④ B.①③④⑤

C.①②④⑤ D.全部

幻灯片46 【解析】选D。金属腐蚀的防护方法有加保护层，如①④⑤。改变内部结构，加入某种金属制成合金，如②。由于化学腐蚀比电化学腐蚀慢，保持表面清洁干燥可防止电化学腐蚀的

发生，如③。

幻灯片47 【变式训练6】现有①汽车

②机器上的齿轮

③门把手

④锯条

⑤铁制洗脸盆等常见铁制品。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________。

幻灯片48 【解析】选择防止金属器件腐蚀的方法，要综合考虑金属器件的用途及使用环境，还要考虑成本。汽车可采用喷漆的方法；机器齿轮可涂润滑油；门把手要求美观、耐磨，可采用电镀的方法；锯条常用钝化技术，在表面形成氧化物保护膜；铁制洗脸盆可用搪瓷的方法。

答案：(1)①

(2)②

(3)③

(4)⑤

(5)④

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