高中化学必修金属的腐蚀和保护省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第1页金属腐蚀现象金属腐蚀现象锈蚀大桥锈蚀大桥锈蚀闸门锈蚀闸门锈蚀轮船锈蚀轮船锈蚀楼梯锈蚀楼梯第2页金属腐蚀现象非常普遍：金属腐蚀现象非常普遍：1 1、钢铁生锈：、钢铁生锈：铁锈主要成份：铁锈主要成份：金属腐蚀不利后果有哪些？金属腐蚀不利后果有哪些？Fe2O3xH2OCu2(OH)2CO32 2、铜器表面生成铜绿：、铜器表面生成铜绿：铜绿主要成份：铜绿主要成份：第3页金属或合金与周围接触到气体或液体进行化学金属或合金与周围接触到气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗过程。反应而腐蚀损耗过程。金属腐蚀金属腐蚀化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀一、金属腐蚀一、金属腐蚀定义：定义：本质：本质：金属失去电子被氧化。金属失去电子被氧化。依据依据接触接触介质介质不一样、发生腐蚀不一样、发生腐蚀化学原理化学原理不一样不一样第4页 金属跟接触到物质（如金属跟接触到物质（如O2、Cl2、SO2等）直接发等）直接发生化学反应而引发腐蚀。生化学反应而引发腐蚀。1 1、化学腐蚀、化学腐蚀原理：原理：定义：定义：影响原因：影响原因：金属跟氧化剂直接发生金属跟氧化剂直接发生氧化还原反应氧化还原反应。金属金属越活泼越活泼，越易被腐蚀；，越易被腐蚀；金属所处环境金属所处环境温度越高温度越高，腐蚀速率越快；，腐蚀速率越快；氧化剂氧化剂浓度越大浓度越大，腐蚀速率越快。，腐蚀速率越快。第5页图图3-14 3-14 左边家用燃气灶中心部位很轻易生锈，而右边食品罐头放在南左边家用燃气灶中心部位很轻易生锈，而右边食品罐头放在南极已差不多极已差不多9090年了，却极少生锈，你知道为何吗年了，却极少生锈，你知道为何吗升温可加紧升温可加紧金属腐蚀金属腐蚀第6页 在新疆吐鲁番和海南省两地，哪个在新疆吐鲁番和海南省两地，哪个地域铁生锈相对慢一些？为何？地域铁生锈相对慢一些？为何？新疆吐鲁番，因为该地域相对干燥，新疆吐鲁番，因为该地域相对干燥，水分稀少，而海南地域潮湿多雨，温度水分稀少，而海南地域潮湿多雨，温度高，易发生高，易发生电化学腐蚀电化学腐蚀。第7页2 2、电化学腐蚀、电化学腐蚀 不纯金属（或合金）跟电解质溶液接触时，会发生不纯金属（或合金）跟电解质溶液接触时，会发生原原电池反应电池反应，比较活泼金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫，比较活泼金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。做电化学腐蚀。定义：定义：把化学能转化为电能装置把化学能转化为电能装置原理：原理：较活泼金属发生氧化反应，电子从较活泼金属（负较活泼金属发生氧化反应，电子从较活泼金属（负极）经过导线流向较不活泼金属（正极）极）经过导线流向较不活泼金属（正极）原电池复习回想原电池复习回想组成条件组成条件:1 1、自发进行氧化还原反应、自发进行氧化还原反应2 2、有两种活动性不一样金属（或一个是非金、有两种活动性不一样金属（或一个是非金属导体如碳棒）做电极。属导体如碳棒）做电极。3 3、两极材料均插入电解质溶液中。、两极材料均插入电解质溶液中。（普通负极与电解质发生氧化还原反应）（普通负极与电解质发生氧化还原反应）4 4、两极相连形成闭合回路、两极相连形成闭合回路第8页科学探究科学探究 现有洁净无锈铁钉，试管、植物油、现有洁净无锈铁钉，试管、植物油、NaCl溶液、溶液、CH3COOH溶液和煮沸后快速冷却蒸馏水，你也能够选取溶液和煮沸后快速冷却蒸馏水，你也能够选取其它物品，设计试验探究铁钉锈蚀需要哪些条件，以及在其它物品，设计试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快。什么条件下锈蚀速率快。不一样条件下铁钉腐蚀不一样条件下铁钉腐蚀试验方案统计结结论论第9页试验方案CHCH3 3COOHCOOH溶溶液液煮沸后快速冷却蒸馏水NaClNaCl溶液溶液煮沸后快速冷却蒸馏水植物油植物油统计结结论论有气泡产有气泡产生，反应生，反应速率快速率快相当长时相当长时间铁钉未间铁钉未被腐蚀被腐蚀铁钉被腐铁钉被腐蚀最快蚀最快因为无因为无O O2 2，较长时间较长时间铁钉未被铁钉未被腐蚀腐蚀铁钉渐铁钉渐渐生锈渐生锈铁钉被铁钉被腐蚀腐蚀无现象无现象因为无因为无O O2 2，铁钉未被铁钉未被腐蚀腐蚀无现象无现象因为无因为无O O2 2、H H2 2O O，铁钉不，铁钉不能被腐蚀能被腐蚀植植物物油油第10页总结：铁钉碰到强酸或有O2、H2O存在情况下，铁均可被腐蚀，碰到电解质时，普通腐蚀速率更加快。不会，不会，因为月球上缺乏水分和氧气。因为月球上缺乏水分和氧气。请你预测一下，铁在月球上会请你预测一下，铁在月球上会不会生锈？为何？不会生锈？为何？第11页钢铁在干燥空气里长时间不易被腐蚀钢铁在干燥空气里长时间不易被腐蚀,但但在潮湿空气里却很快被腐蚀在潮湿空气里却很快被腐蚀,这是什么原这是什么原因呢因呢?H2O+CO2 H2CO3-H+HCO3-在潮湿空气里在潮湿空气里,钢铁表面吸附了一层薄薄水膜。水能电离出钢铁表面吸附了一层薄薄水膜。水能电离出少许少许H+和和OH-,同时因为空气中同时因为空气中CO2溶解溶解,使水里使水里H+增多：增多：这么在这么在钢铁表面形成了一层钢铁表面形成了一层电解质溶液薄膜电解质溶液薄膜,它跟钢铁里它跟钢铁里铁铁和少许和少许碳碳组成无数微小组成无数微小原电池。原电池。其中，铁是负极，碳是正极。在负极，铁失去电子而被氧化成Fe2+。第12页OH-Fe2+FeCH2Fe2+O2FeCe-e-e-e-e-e-正极上发生反应有两种情况：负极负极:Fe 2e:Fe 2e-=Fe=Fe2+2+正极正极:2H2H+2e+2e-=H=H2 2电解质溶液：电解质溶液：弱酸性、中性、碱性弱酸性、中性、碱性负极负极:Fe Fe 2e 2e-=Fe=Fe2+2+正极正极:2H2H2 2O+OO+O2 2+4+4 e e-=4OH=4OH(1)吸氧腐蚀吸氧腐蚀电解质溶液：电解质溶液：强酸性强酸性(2)析氢腐蚀析氢腐蚀第13页类型吸氧腐蚀析氢腐蚀条件正极反应(C)负极反应(Fe)其它反应水膜呈弱酸性或中性水膜呈弱酸性或中性或碱性或碱性O2+2H2O+4e-=4OH-Fe-2e-=Fe2+水膜呈酸性水膜呈酸性2H+2e-=H2Fe-2e-=Fe2+Fe2+2OH-=Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3Fe(OH)3失去部分水转化为铁锈失去部分水转化为铁锈吸氧腐蚀与析氢腐蚀（以钢铁为例）第14页 化学腐蚀和电化学腐蚀都是化学腐蚀和电化学腐蚀都是金属原子失去电金属原子失去电子变成阳离子过程子变成阳离子过程。也就是说。也就是说,金属在腐蚀过程金属在腐蚀过程中中,发生了发生了氧化还原反应氧化还原反应。金属腐蚀本质金属腐蚀本质注意：注意：（1）电化学腐蚀是经过组成无数微小原电池而发生，作为）电化学腐蚀是经过组成无数微小原电池而发生，作为负负极较活泼金属将不停被腐蚀。而不活泼金属（或非金属或其极较活泼金属将不停被腐蚀。而不活泼金属（或非金属或其它杂质）则被保护。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）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。生，并伴有微电流产生。（3）升温、原电池反应升温、原电池反应都可加紧金属腐蚀都可加紧金属腐蚀第15页 烧过菜铁锅假如未及时洗净烧过菜铁锅假如未及时洗净（残液中含（残液中含 NaCl），第二天便出），第二天便出现红棕色锈斑（主要成份为现红棕色锈斑（主要成份为Fe2O3nH2O）。请问这种腐蚀是化学）。请问这种腐蚀是化学腐蚀还是电化学腐蚀腐蚀还是电化学腐蚀?为何为何?解析：属于电化学腐蚀。解析：属于电化学腐蚀。因为铁锅是由生铁做成因为铁锅是由生铁做成,铁锅生锈铁锅生锈是因为是因为Fe-C-NaCl 形成原电池。铁作形成原电池。铁作负极，失去电子变成亚铁离子，从而负极，失去电子变成亚铁离子，从而被腐蚀。被腐蚀。第16页二、金属防护二、金属防护1、影响金属腐蚀原因、影响金属腐蚀原因本性本性金属越活泼，就越轻易失去电子而被腐蚀；假如金属中能导电杂质不如金属越活泼，就越轻易失去电子而被腐蚀；假如金属中能导电杂质不如该金属活泼，则轻易形成原电池而使金属发生电化学腐蚀。该金属活泼，则轻易形成原电池而使金属发生电化学腐蚀。介质介质金属在潮湿空气中、接触腐蚀性气体或电解质溶液，都轻易被腐蚀。金属在潮湿空气中、接触腐蚀性气体或电解质溶液，都轻易被腐蚀。第17页 2、金属防护惯用方法、金属防护惯用方法排除造成腐蚀原因排除造成腐蚀原因（1）在金属表面覆盖保护层在金属表面覆盖保护层，如：涂油漆、镀，如：涂油漆、镀Zn、镀、镀Sn、镀、镀Cr等等,或制成氧化膜。或制成氧化膜。（2）在要保护金属上）在要保护金属上连接一个比该金属更易失连接一个比该金属更易失去电子金属去电子金属。（3）改变金属内部组织结构改变金属内部组织结构，如：将钢铁制成，如：将钢铁制成不锈钢。不锈钢。第18页刷油漆刷油漆外面包上一层塑料层外面包上一层塑料层选取油脂，不能用油漆选取油脂，不能用油漆自行车钢圈和车铃镀自行车钢圈和车铃镀Cr第19页你还知道哪些预防金属腐蚀方法？你还知道哪些预防金属腐蚀方法？请举例说明。请举例说明。用牺牲镁块方法来预防地下用牺牲镁块方法来预防地下钢铁管道腐蚀，镁块必须定钢铁管道腐蚀，镁块必须定时更换时更换 制成不锈钢，在金属表面镀一层比要保制成不锈钢，在金属表面镀一层比要保护金属更活泼金属。护金属更活泼金属。用牺牲锌块方法来保护船用牺牲锌块方法来保护船身，锌块必须定时更换身，锌块必须定时更换锌块锌块第20页假如你是设计师，正计划用钢材在杭州西湖内建造能使用左右一座大桥，有三种防锈办法供选择，你优先选择哪种方法？各种方法有什么优、缺点？（1）涂上油漆（2）使用镀铬钢（3）使用不锈钢 （1）优点是成本较高，缺点是油漆层轻易脱落，保护作用普通，）优点是成本较高，缺点是油漆层轻易脱落，保护作用普通，不太适合大桥要使用多年要求，而且也不适合在风景区使用。不太适合大桥要使用多年要求，而且也不适合在风景区使用。（2）优点是保护作用优良，外表美观，适合在风景区使用）优点是保护作用优良，外表美观，适合在风景区使用。（3）优点是保护作用优良，外表美观，但成本较高，应酌情考）优点是保护作用优良，外表美观，但成本较高，应酌情考虑。虑。第21页练习练习1 1以下方法可用于金属防护是（以下方法可用于金属防护是（）原电池反应原电池反应 涂油漆涂油漆 电镀电镀 置于干燥环境置于干燥环境 A A B B C C D D全部全部D2 2相关金属腐蚀叙述，正确是（相关金属腐蚀叙述，正确是（）A A金属腐蚀一定伴有电流产生金属腐蚀一定伴有电流产生B BFeFe在干燥氯气里比在潮湿空气里更易被腐蚀在干燥氯气里比在潮湿空气里更易被腐蚀C C发生化学能转变为电能腐蚀时较活泼金属总是作正极而发生化学能转变为电能腐蚀时较活泼金属总是作正极而被腐蚀被腐蚀D D发生电化腐蚀时都有能量转变，且被腐蚀金属总是失电发生电化腐蚀时都有能量转变，且被腐蚀金属总是失电子子D第22页3 3、钢铁发生吸氧腐蚀时，发生还原反应电极反应、钢铁发生吸氧腐蚀时，发生还原反应电极反应式是（式是（）A、Fe 2e-=Fe 2+B、2H+2e-=H2 C、4OH-4e-=2H2O+O2 D、2H2O+O2+4e-=4OH-D4 4、如图所表示，各容器中盛有海水，铁在其中、如图所表示，各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢次序是（被腐蚀时由快到慢次序是（）A A、B B、C C、AFeFeFeFeSnSnFeFeZnZn第23页B5、以下事实不能用电化学理论解释是、以下事实不能用电化学理论解释是(）A A、轮船吃水线以下船壳上装一定数量锌块、轮船吃水线以下船壳上装一定数量锌块B B、铝片不用特殊方法保护、铝片不用特殊方法保护C C、纯锌与稀硫酸反应时，滴入少许、纯锌与稀硫酸反应时，滴入少许CuSO4溶液后溶液后速率加紧速率加紧D D、镀锌铁（在铁上镀一层锌）比镀锡耐用、镀锌铁（在铁上镀一层锌）比镀锡耐用第24页7 7、如图、如图,水槽中试管内有一枚铁钉，放置水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：数天观察：若液面下降，则溶液呈若液面下降，则溶液呈_性，发生性，发生_腐蚀，电极反应式为：腐蚀，电极反应式为：负极：负极：_，正极：正极：_ （1）（2）若液面上升，则溶液呈若液面上升，则溶液呈_性，性，发生发生_腐蚀腐蚀,电极反应式为：电极反应式为：负极：负极：_,_,正极：正极：_中或碱中或碱 吸氧吸氧Fe 2e Fe2+O2+2H2O+4e-4OH-酸酸析氢析氢Fe 2e-Fe2+2H+2e H2 第25页