矛與盾的集合教學(xué)設(shè)計

高二化學(xué)教案：《金屬的腐蝕與防護學(xué)案》教學(xué)設(shè)計。

本文題目：高二化學(xué)三單元教案：金屬的腐蝕與防護學(xué)案

[目標(biāo)要求]　1.能解釋金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因。2.認(rèn)識金屬腐蝕的危害，了解金屬防護的方法。

一、金屬的電化學(xué)腐蝕

1.金屬的腐蝕

(1)金屬腐蝕的概念：金屬的腐蝕指的是金屬或合金跟周圍環(huán)境中接觸到的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)被氧化而腐蝕損耗的現(xiàn)象。

(2)金屬腐蝕后的特征

金屬被腐蝕后，在外形、色澤以及機械性能等方面都發(fā)生一定的變化。

(3)金屬腐蝕的本質(zhì)

金屬腐蝕的本質(zhì)是金屬原子失去電子變成陽離子的過程。也就是說，金屬腐蝕的本質(zhì)是金屬發(fā)生了氧化反應(yīng)。

(4)金屬腐蝕的類型

由于與金屬接觸的介質(zhì)不同，發(fā)生腐蝕的情況也不同，一般可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。

①化學(xué)腐蝕

金屬與其他物質(zhì)(如O2、Cl2、SO2等)直接接觸發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起的腐蝕。

②電化學(xué)腐蝕

不純的金屬或合金發(fā)生原電池反應(yīng)，使較活潑的金屬失去電子被氧化而引起的腐蝕。

2.電化學(xué)腐蝕

(1)實驗探究

a　b

實驗步驟：向鐵粉中加入少量的炭粉，混合均勻后，撒入內(nèi)壁分別用氯化鈉溶液和稀醋酸潤濕過的兩支具支試管(分別標(biāo)記為a、b)中。幾分鐘后，打開止水夾，觀察、比較導(dǎo)管中水柱(在水中滴加幾滴紅墨水)的變化和試管中的現(xiàn)象。

實驗現(xiàn)象：兩支具支試管中都有紅色鐵銹產(chǎn)生，a裝置導(dǎo)管內(nèi)水柱上升，b裝置導(dǎo)管內(nèi)水柱低于小試管液面。

實驗結(jié)論：裝置a的導(dǎo)管中水柱上升，說明大試管內(nèi)氣體體積減小，a裝置中有氣體參加反應(yīng)，由于是空氣中的氣體，故是氧氣，發(fā)生吸氧腐蝕;裝置b的導(dǎo)管中水柱下降，說明大試管內(nèi)有氣體生成，根據(jù)有鐵和醋酸存在，生成的氣體是氫氣，發(fā)生析氫腐蝕。a、b裝置構(gòu)成原電池，a中氧氣所發(fā)生的反應(yīng)類似于氫氧燃料電池的反應(yīng)。

(2)原理分析

①通常情況下，在潮濕的空氣中，鋼鐵表面凝結(jié)了一層溶解有氧氣的水膜，它與鋼鐵中的碳和鐵形成了原電池。這些微小的原電池遍布鋼鐵表面。

Fe為負(fù)極，碳為正極，溶有O2的水膜為電解質(zhì)溶液。

負(fù)極：2Fe-4e-===2Fe2+(氧化反應(yīng))

正極：O2+2H2O+4e-===4OH-(還原反應(yīng))

總反應(yīng)：2Fe+O2+2H2O===2Fe(OH)2，4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3，

Fe(OH)3脫去一部分水生成的Fe2O3?nH2O就為鐵銹的主要成分。所以實驗a具支試管中O2減少，壓強減小，導(dǎo)管中水面上升。因此鐵在這種環(huán)境中被腐蝕稱為吸氧腐蝕，鋼鐵的這種腐蝕還是占主要的。

②如果鋼鐵表面水膜的酸性較強(如在某些化工廠附近的酸性氣氛中)，此時，正極就會析出氫氣。其電極反應(yīng)如下：

負(fù)極：Fe-2e-===Fe2+(氧化反應(yīng))

正極：2H++2e-===H2↑(還原反應(yīng))

總反應(yīng)：Fe+2H+===Fe2++H2↑。

如果鋼鐵表面水膜的酸性較弱，隨著氫氣的析出，水膜的pH上升，F(xiàn)e2+與OH-結(jié)合生成Fe(OH)2，F(xiàn)e(OH)2繼續(xù)與空氣中的O2作用，生成Fe(OH)3，進而形成鐵銹，這種形成鐵銹的方式叫析氫腐蝕。

總之無論是吸氧腐蝕還是析氫腐蝕，作為負(fù)極的鐵都不斷地被氧化，且金屬腐蝕主要是電化學(xué)腐蝕，而電化學(xué)腐蝕中吸氧腐蝕又是主要的。

二、金屬的電化學(xué)防護

1.金屬防護原理

金屬材料大多易被腐蝕，所以要從金屬腐蝕的化學(xué)反應(yīng)原理和金屬腐蝕的類型來考慮金屬防護的方法。

2.金屬防護的措施

(1)表面覆蓋保護層

①將電解質(zhì)溶液改為非電解質(zhì)，如涂上油漆、礦物性油脂等;②鍍上一層純金屬(鋅、錫、鉻、鎳)以改變電極。如：表層鍍鋅的鍍鋅鐵(俗稱白鐵皮)破損后，鐵為正極，不腐蝕;鋅為負(fù)極，被腐蝕，可以不斷補充鋅，保護鐵，延長鋼鐵的使用期。而表層鍍錫的鍍錫鐵(俗稱馬口鐵)，價格雖比鍍鋅鐵低，但表層磨損后，錫為正極，鐵為負(fù)極，加快了鋼鐵的腐蝕。此外，還可將鐵鈍化使之表面形成一層致密的Fe3O4氧化膜。

(2)電化學(xué)保護法：

①犧牲陽極的陰極保護法

這種方法通常是在被保護的鋼鐵設(shè)備(如鍋爐的內(nèi)壁、船舶的外殼等)上裝上若干鋅塊，作原電池的負(fù)極(陽極)，不斷遭受腐蝕，定期拆換，而作為正極(陰極)的鋼鐵設(shè)備就被保護了下來。

②外加電流的陰極保護法

這種方法是將被保護的鋼鐵設(shè)備(如鋼閘門)作陰極，用惰性電極作輔助陽極，兩者均存在于電解質(zhì)溶液中，接上外接直流電源。通電后，電子被強制流向被保護的鋼鐵設(shè)備，使鋼鐵表面產(chǎn)生負(fù)電荷(電子)的積累，抑制了鋼鐵發(fā)生失去電子的作用(氧化反應(yīng))，從而防止了鋼鐵的腐蝕。

(3)用改變金屬組成和結(jié)構(gòu)的方法防止金屬腐蝕。如鐵與鉻、鎳形成不銹鋼。

知識點一　金屬的腐蝕

1.關(guān)于金屬腐蝕的敘述中，正確的是()

A.金屬被腐蝕的本質(zhì)是M+nH2O===M(OH)n+n2H2↑

B.馬口鐵(鍍錫鐵)鍍層破損后被腐蝕時，首先是鍍層被氧化

C.金屬在一般情況下發(fā)生的電化學(xué)腐蝕主要是吸氧腐蝕

D.常溫下，置于空氣中的金屬主要發(fā)生化學(xué)腐蝕

答案　C

解析　金屬腐蝕的本質(zhì)主要是金屬原子失電子被氧化，腐蝕的內(nèi)因是金屬的化學(xué)性質(zhì)比較活潑，外因是金屬與空氣、水和其他腐蝕性的物質(zhì)相接觸，腐蝕主要有化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。A中金屬腐蝕的本質(zhì)應(yīng)包括化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕，為M-ne-===Mn+;B選項中Sn、Fe構(gòu)成電化學(xué)腐蝕，主要是Fe-2e-===Fe2+，鐵先被腐蝕。常溫下，空氣中的金屬主要發(fā)生電化學(xué)腐蝕中的吸氧腐蝕，難以和非金屬氧化劑(Cl2、S)等反應(yīng)，發(fā)生化學(xué)腐蝕。

2.鋼鐵在潮濕的空氣中會被腐蝕，發(fā)生的原電池反應(yīng)為 2Fe+2H2O+O2===2Fe(OH)2。以下說法正確的是()

A.負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為 Fe-2e-===Fe2+

B.正極發(fā)生的反應(yīng)為 2H2O+O2+2e-===4OH-

C.原電池是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置jAB88.CoM

D.鋼柱在水下部分比在空氣與水交界處更容易腐蝕

答案　A

解析　由原電池反應(yīng)式知負(fù)極的電極反應(yīng)式為Fe-2e-===Fe2+，正極的電極反應(yīng)式為2H2O+O2+4e-===4OH-，所以A對B錯;原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，C錯;根據(jù)原電池原理，鋼柱在空氣與水交界處更容易腐蝕，D錯。

2.如圖所示水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天觀察：

(1)鐵釘在逐漸生銹，則鐵釘?shù)母g屬于________腐蝕。

(2)若試管內(nèi)液面上升，則原溶液呈________________性，發(fā)生________腐蝕，電極反應(yīng)式：負(fù)極：___________________________________________________________________，

正極：___________________________________________________________________。

(3)若試管內(nèi)液面下降，則原溶液呈______性，發(fā)生________腐蝕。電極反應(yīng)式：負(fù)極________________________________________________________________________，

正極：___________________________________________________________________。

答案　(1)電化學(xué)　(2)弱酸性或中　吸氧　2Fe-4e-===2Fe2+　O2+2H2O+4e-===4OH-

(3)較強的酸　析氫　Fe-2e-===Fe2+　2H++2e-===H2↑

解析　根據(jù)原電池的構(gòu)成條件：有兩種不同的材料(Fe為負(fù)極，碳為正極)，有電解質(zhì)溶液，形成閉合回路，可知鐵釘?shù)母g屬于電化學(xué)腐蝕。根據(jù)金屬腐蝕的條件、原理及結(jié)果可知：試管內(nèi)液面上升，說明試管內(nèi)壓強減小，試管內(nèi)氣體被吸收所致，是鐵釘吸氧腐蝕的結(jié)果，據(jù)此寫出電極反應(yīng)式;試管內(nèi)液面下降，說明試管內(nèi)氣體壓強變大，試管內(nèi)產(chǎn)生了新氣體所致，是鐵釘?shù)奈鰵涓g的結(jié)果，據(jù)此寫出電極反應(yīng)式。

知識點二　金屬的防護

3.下列各種方法中，能對金屬起到防止或減緩腐蝕作用的是()

①金屬表面涂抹油漆?、诟淖兘饘賰?nèi)部結(jié)構(gòu)?、郾３纸饘俦砻媲鍧嵏稍铩、芙饘俦砻孢M行電鍍?、菔菇饘俦砻嫘纬芍旅艿难趸锉∧?/p>

A.①②③④　B.①③④⑤

C.①②④⑤ D.全部

答案　D

解析　金屬的腐蝕主要是電化學(xué)腐蝕，題目中①③④⑤中的方法都可以起到避免金屬和電解質(zhì)溶液接觸形成原電池的目的;②中如在金屬中加入某些其他元素改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)也可以起到防腐蝕的效果。

4.下列有關(guān)金屬腐蝕與防護的說法不正確的是()

A.純銀器的表面在空氣中因化學(xué)腐蝕漸漸變暗

B.當(dāng)鍍錫鐵制品的鍍層破損時，鍍層不能對鐵制品起保護作用

C.在海輪外殼連接鋅塊保護外殼不受腐蝕是采用了犧牲陽極的陰極保護法

D.可將地下輸油鋼管與外加直流電源的正極相連以保護它不受腐蝕

答案　D

解析　純銀器的表面在空氣中易生成硫化物失去光澤;當(dāng)鍍錫鐵制品鍍層破損時，由于鐵比錫活潑，形成原電池時，鐵作原電池的負(fù)極，加快鐵的腐蝕;鋅比鐵活潑，當(dāng)在海輪外殼上連接鋅塊后，鋅失電子而海輪外殼被保護;要采用電解原理保護金屬，應(yīng)將金屬與電源的負(fù)極相連，即作電解池的陰極。

練基礎(chǔ)落實

1.以下防腐措施中，屬于電化學(xué)保護法的是()

A.用氧化劑使金屬表面生成致密穩(wěn)定的氧化物保護膜

B.在金屬中加入一些鉻或者鎳制成合金

C.在輪船的船殼水線以下部分，裝上一鋅錠

D.在金屬表面噴漆

答案　C

解析　在輪船的船殼水線以下部分，裝上鋅能形成鐵-鋅原電池，鋅為負(fù)極，被腐蝕，鐵被保護。

2.銅制品上的鋁質(zhì)鉚釘，在潮濕空氣中易發(fā)生腐蝕的主要原因可描述為()

A.形成原電池，鋁作負(fù)極

B.形成原電池，銅作負(fù)極

C.形成原電池時，電流由鋁經(jīng)導(dǎo)線流向銅

D.鋁質(zhì)鉚釘發(fā)生了化學(xué)腐蝕

答案　A

解析　金屬鋁發(fā)生的是電化學(xué)腐蝕，鋁比銅活潑，故金屬鋁是負(fù)極，電流的流動方向與電子的流動方向恰好相反，應(yīng)是由銅經(jīng)導(dǎo)線流向鋁。

3.鋼鐵在潮濕的空氣中會被腐蝕，發(fā)生的原電池反應(yīng)為2Fe+2H2O+O2===2Fe(OH)2。以下說法正確的是()

A.負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為Fe-2e-===Fe2+

B.正極發(fā)生的反應(yīng)為2H2O+O2+2e-===4OH-

C.原電池是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置

D.鋼柱在水下部分比在空氣與水交界處更容易腐蝕

答案　A

解析　由原電池反應(yīng)式知：負(fù)極為Fe-2e-===Fe2+，正極為2H2O+O2+4e-===4OH-，所以A對、B錯;原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，C錯;根據(jù)原電池原理，鋼柱在空氣與水交界處更容易腐蝕，D錯。

練方法技巧

4.如圖裝置中，U形管內(nèi)為紅墨水，a、b試管內(nèi)分別盛有食鹽水和氯化銨溶液，各加入生鐵塊，放置一段時間。下列有關(guān)描述錯誤的是()

A.生鐵塊中的碳是原電池的正極

B.紅墨水柱兩邊的液面變?yōu)樽蟮陀腋?/p>

C.兩試管中相同的電極反應(yīng)式是 Fe-2e-===Fe2+

D.a試管中發(fā)生了吸氧腐蝕，b試管中發(fā)生了析氫腐蝕

答案　B

解析　本題考查了電化學(xué)腐蝕中的析氫腐蝕和吸氧腐蝕，解答時注意電解質(zhì)的酸堿性。a為中性環(huán)境，發(fā)生吸氧腐蝕，氧氣被消耗，氣體壓強減小;b中酸性較強，發(fā)生析氫腐蝕，有氫氣放出，氣體壓強增大，所以紅墨水柱兩邊的液面變?yōu)樽蟾哂业?，故B項錯。

5.為研究金屬腐蝕的條件和速率，某課外小組學(xué)生用金屬絲將三根大小相同的鐵釘分別固定在圖示的三個裝置中，再放置于玻璃鐘罩里保存相同的一段時間。下列對實驗結(jié)束時現(xiàn)象的描述不正確的是()

A.裝置Ⅰ左側(cè)的液面一定會下降

B.左側(cè)液面裝置Ⅰ比裝置Ⅱ的低

C.裝置Ⅱ中的鐵釘腐蝕最嚴(yán)重

D.裝置Ⅲ中的鐵釘幾乎沒被腐蝕

答案　B

解析　裝置Ⅰ中鐵釘處于鹽酸的蒸氣中，被侵蝕而釋放出H2，使左側(cè)液面下降，右側(cè)液面上升;裝置Ⅱ中鐵釘同樣處于鹽酸的蒸氣中，不同的是懸掛鐵的金屬絲由鐵絲換成了銅絲，由于Fe比Cu活潑，在這種氛圍中構(gòu)成的原電池會加速鐵釘?shù)那治g而放出更多的H2，使左側(cè)液面下降得更多，右側(cè)液面上升得更多;裝置Ⅲ中雖然懸掛鐵釘?shù)倪€是銅絲，但由于濃硫酸有吸水性而無揮發(fā)性，使鐵釘處于一種較為干燥的空氣中，因而在短時間內(nèi)幾乎沒有被侵蝕。

練綜合拓展

6.如何防止鐵的銹蝕是工業(yè)上研究的重點內(nèi)容。為研究鐵銹蝕的影響因素，某同學(xué)做了如下探究實驗：

序號 內(nèi)容 實驗現(xiàn)象

1 常溫下將鐵絲放在干燥空氣中一個月 干燥的鐵絲表面依然光亮

2 常溫下將鐵絲放在潮濕空氣中一小時 鐵絲表面依然光亮

3 常溫下將鐵絲放在潮濕的空氣中一個月 鐵絲表面已變得灰暗

4 將潮濕的鐵絲放在常溫的氧氣流中一小時 鐵絲表面略顯灰暗

5 將潮濕的鐵絲放在高于常溫的氧氣流中一小時 鐵絲表面已變得灰暗

6 將浸過氯化鈉溶液的鐵絲放在高于常溫的氧氣流中一小時 鐵絲表面灰暗程度比實驗5嚴(yán)重

回答以下問題：

(1)上述實驗中發(fā)生了電化學(xué)腐蝕的是(填實驗序號)________;在電化學(xué)腐蝕中，負(fù)極反應(yīng)是________;正極反應(yīng)是________;

(2)由該實驗可知，可以影響鐵銹蝕速率的因素是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________;

(3)為防止鐵的銹蝕，工業(yè)上普遍采用的方法是

________________________________________________________________________

______________________________________________________________(答兩種方法)。

答案　(1)3、4、5、6

Fe-2e-===Fe2+(或2Fe-4e-===2Fe2+)

2H2O+O2+4e-===4OH-

(2)濕度、溫度、O2的濃度、電解質(zhì)的存在

(3)電鍍、發(fā)藍(lán)等表面覆蓋保護層，犧牲陽極的陰極保護法等

解析　解答第(1)題應(yīng)注意聯(lián)系金屬的化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的區(qū)別，不純的金屬與電解質(zhì)溶液接觸，因發(fā)生原電池反應(yīng)，較活潑的金屬失電子而被氧化，分析題中實驗可知，實驗3、4、5、6發(fā)生了電化學(xué)腐蝕，其中負(fù)極反應(yīng)是Fe-2e-===Fe2+，正極反應(yīng)是O2+2H2O+4e-===4OH-。

解答第(2)題時，對比實驗1和3可得出濕度增大，可使鐵銹蝕速率加快;對比實驗3、4可知增大O2濃度可加快鐵銹蝕的速率;對比實驗4、5可知升高溫度可加快鐵銹蝕的速率;對比實驗5、6可知電解質(zhì)的存在會使鐵銹蝕的速率加快。

第(3)題，為防止鐵的銹蝕，根據(jù)鐵銹蝕的類型，可采用犧牲陽極的陰極保護法、外加電流的陰極保護法，還可把鐵制成不銹鋼(合金)、亦可采用噴油漆、涂油脂、電鍍、表面鈍化等方法使鐵與空氣、水等物質(zhì)隔離，以防止金屬腐蝕。

延伸閱讀

高二化學(xué)金屬的腐蝕和防護2

經(jīng)驗告訴我們，成功是留給有準(zhǔn)備的人。作為高中教師就要早早地準(zhǔn)備好適合的教案課件。教案可以讓學(xué)生能夠聽懂教師所講的內(nèi)容，幫助高中教師掌握上課時的教學(xué)節(jié)奏。你知道怎么寫具體的高中教案內(nèi)容嗎？為滿足您的需求，小編特地編輯了“高二化學(xué)金屬的腐蝕和防護2”，供您參考，希望能夠幫助到大家。

一、教材分析

在高中課程標(biāo)準(zhǔn)必修教科書化學(xué)2中，已經(jīng)介紹了化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)換，即原電池的相關(guān)知識。本節(jié)是在此基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生了解金屬的腐蝕原理和防護方法等。

教材首先以彩色圖片介紹銹跡斑斑的鋼鐵，銅器表面生成一層薄薄的銅綠來引入金屬的腐蝕。金屬的腐蝕包括化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕兩部分內(nèi)容。在化學(xué)腐蝕中，以家用燃?xì)庠畹闹行牟课缓苋菀咨P，（補充化學(xué)實驗室的金屬設(shè)備易腐蝕）而食品罐頭放在南極已差不多90年了，卻很少生銹為例（圖3-14），強調(diào)溫度（反應(yīng)條件）對化學(xué)腐蝕的影響比較明顯。在電化學(xué)腐蝕中，通過"科學(xué)探究"，讓學(xué)生設(shè)計實驗探究鐵釘銹蝕需要哪些條件，以及在什么條件下銹蝕速率較快，引出電化學(xué)腐蝕。為了降低難度，教科書中沒有出現(xiàn)"吸

……

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金屬的腐蝕與防護學(xué)案

一名優(yōu)秀的教師在教學(xué)方面無論做什么事都有計劃和準(zhǔn)備，高中教師要準(zhǔn)備好教案，這是教師工作中的一部分。教案可以讓講的知識能夠輕松被學(xué)生吸收，幫助高中教師緩解教學(xué)的壓力，提高教學(xué)質(zhì)量。你知道怎么寫具體的高中教案內(nèi)容嗎？以下是小編收集整理的“金屬的腐蝕與防護學(xué)案”，相信您能找到對自己有用的內(nèi)容。

第三單元　金屬的腐蝕與防護

[目標(biāo)要求]　1.能解釋金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因。2.認(rèn)識金屬腐蝕的危害，了解金屬防護的方法。
一、金屬的電化學(xué)腐蝕
1．金屬的腐蝕
(1)金屬腐蝕的概念：金屬的腐蝕指的是金屬或合金跟周圍環(huán)境中接觸到的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)被氧化而腐蝕損耗的現(xiàn)象。
(2)金屬腐蝕后的特征
金屬被腐蝕后，在外形、色澤以及機械性能等方面都發(fā)生一定的變化。
(3)金屬腐蝕的本質(zhì)
金屬腐蝕的本質(zhì)是金屬原子失去電子變成陽離子的過程。也就是說，金屬腐蝕的本質(zhì)是金屬發(fā)生了氧化反應(yīng)。
(4)金屬腐蝕的類型
由于與金屬接觸的介質(zhì)不同，發(fā)生腐蝕的情況也不同，一般可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。
①化學(xué)腐蝕
金屬與其他物質(zhì)(如O2、Cl2、SO2等)直接接觸發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起的腐蝕。
②電化學(xué)腐蝕
不純的金屬或合金發(fā)生原電池反應(yīng)，使較活潑的金屬失去電子被氧化而引起的腐蝕。
2．電化學(xué)腐蝕
(1)實驗探究
a　b

實驗步驟：向鐵粉中加入少量的炭粉，混合均勻后，撒入內(nèi)壁分別用氯化鈉溶液和稀醋酸潤濕過的兩支具支試管(分別標(biāo)記為a、b)中。幾分鐘后，打開止水夾，觀察、比較導(dǎo)管中水柱(在水中滴加幾滴紅墨水)的變化和試管中的現(xiàn)象。
實驗現(xiàn)象：兩支具支試管中都有紅色鐵銹產(chǎn)生，a裝置導(dǎo)管內(nèi)水柱上升，b裝置導(dǎo)管內(nèi)水柱低于小試管液面。
實驗結(jié)論：裝置a的導(dǎo)管中水柱上升，說明大試管內(nèi)氣體體積減小，a裝置中有氣體參加反應(yīng)，由于是空氣中的氣體，故是氧氣，發(fā)生吸氧腐蝕；裝置b的導(dǎo)管中水柱下降，說明大試管內(nèi)有氣體生成，根據(jù)有鐵和醋酸存在，生成的氣體是氫氣，發(fā)生析氫腐蝕。a、b裝置構(gòu)成原電池，a中氧氣所發(fā)生的反應(yīng)類似于氫氧燃料電池的反應(yīng)。
(2)原理分析
①通常情況下，在潮濕的空氣中，鋼鐵表面凝結(jié)了一層溶解有氧氣的水膜，它與鋼鐵中的碳和鐵形成了原電池。這些微小的原電池遍布鋼鐵表面。
Fe為負(fù)極，碳為正極，溶有O2的水膜為電解質(zhì)溶液。
負(fù)極：2Fe－4e－===2Fe2＋(氧化反應(yīng))
正極：O2＋2H2O＋4e－===4OH－(還原反應(yīng))
總反應(yīng)：2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，
Fe(OH)3脫去一部分水生成的Fe2O3nH2O就為鐵銹的主要成分。所以實驗a具支試管中O2減少，壓強減小，導(dǎo)管中水面上升。因此鐵在這種環(huán)境中被腐蝕稱為吸氧腐蝕，鋼鐵的這種腐蝕還是占主要的。
②如果鋼鐵表面水膜的酸性較強(如在某些化工廠附近的酸性氣氛中)，此時，正極就會析出氫氣。其電極反應(yīng)如下：
負(fù)極：Fe－2e－===Fe2＋(氧化反應(yīng))
正極：2H＋＋2e－===H2↑(還原反應(yīng))
總反應(yīng)：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。
如果鋼鐵表面水膜的酸性較弱，隨著氫氣的析出，水膜的pH上升，F(xiàn)e2＋與OH－結(jié)合生成Fe(OH)2，F(xiàn)e(OH)2繼續(xù)與空氣中的O2作用，生成Fe(OH)3，進而形成鐵銹，這種形成鐵銹的方式叫析氫腐蝕。
總之無論是吸氧腐蝕還是析氫腐蝕，作為負(fù)極的鐵都不斷地被氧化，且金屬腐蝕主要是電化學(xué)腐蝕，而電化學(xué)腐蝕中吸氧腐蝕又是主要的。
二、金屬的電化學(xué)防護
1．金屬防護原理
金屬材料大多易被腐蝕，所以要從金屬腐蝕的化學(xué)反應(yīng)原理和金屬腐蝕的類型來考慮金屬防護的方法。
2．金屬防護的措施
(1)表面覆蓋保護層
①將電解質(zhì)溶液改為非電解質(zhì)，如涂上油漆、礦物性油脂等；②鍍上一層純金屬(鋅、錫、鉻、鎳)以改變電極。如：表層鍍鋅的鍍鋅鐵(俗稱白鐵皮)破損后，鐵為正極，不腐蝕；鋅為負(fù)極，被腐蝕，可以不斷補充鋅，保護鐵，延長鋼鐵的使用期。而表層鍍錫的鍍錫鐵(俗稱馬口鐵)，價格雖比鍍鋅鐵低，但表層磨損后，錫為正極，鐵為負(fù)極，加快了鋼鐵的腐蝕。此外，還可將鐵鈍化使之表面形成一層致密的Fe3O4氧化膜。
(2)電化學(xué)保護法：
①犧牲陽極的陰極保護法
這種方法通常是在被保護的鋼鐵設(shè)備(如鍋爐的內(nèi)壁、船舶的外殼等)上裝上若干鋅塊，作原電池的負(fù)極(陽極)，不斷遭受腐蝕，定期拆換，而作為正極(陰極)的鋼鐵設(shè)備就被保護了下來。
②外加電流的陰極保護法
這種方法是將被保護的鋼鐵設(shè)備(如鋼閘門)作陰極，用惰性電極作輔助陽極，兩者均存在于電解質(zhì)溶液中，接上外接直流電源。通電后，電子被強制流向被保護的鋼鐵設(shè)備，使鋼鐵表面產(chǎn)生負(fù)電荷(電子)的積累，抑制了鋼鐵發(fā)生失去電子的作用(氧化反應(yīng))，從而防止了鋼鐵的腐蝕。
(3)用改變金屬組成和結(jié)構(gòu)的方法防止金屬腐蝕。如鐵與鉻、鎳形成不銹鋼。

知識點一　金屬的腐蝕
1．關(guān)于金屬腐蝕的敘述中，正確的是()
A．金屬被腐蝕的本質(zhì)是M＋nH2O===M(OH)n＋n2H2↑
B．馬口鐵(鍍錫鐵)鍍層破損后被腐蝕時，首先是鍍層被氧化
C．金屬在一般情況下發(fā)生的電化學(xué)腐蝕主要是吸氧腐蝕
D．常溫下，置于空氣中的金屬主要發(fā)生化學(xué)腐蝕
答案　C
解析　金屬腐蝕的本質(zhì)主要是金屬原子失電子被氧化，腐蝕的內(nèi)因是金屬的化學(xué)性質(zhì)比較活潑，外因是金屬與空氣、水和其他腐蝕性的物質(zhì)相接觸，腐蝕主要有化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。A中金屬腐蝕的本質(zhì)應(yīng)包括化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕，為M－ne－===Mn＋；B選項中Sn、Fe構(gòu)成電化學(xué)腐蝕，主要是Fe－2e－===Fe2＋，鐵先被腐蝕。常溫下，空氣中的金屬主要發(fā)生電化學(xué)腐蝕中的吸氧腐蝕，難以和非金屬氧化劑(Cl2、S)等反應(yīng)，發(fā)生化學(xué)腐蝕。
2．鋼鐵在潮濕的空氣中會被腐蝕，發(fā)生的原電池反應(yīng)為2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2。以下說法正確的是()
A．負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為Fe－2e－===Fe2＋
B．正極發(fā)生的反應(yīng)為2H2O＋O2＋2e－===4OH－
C．原電池是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置
D．鋼柱在水下部分比在空氣與水交界處更容易腐蝕
答案　A
解析　由原電池反應(yīng)式知負(fù)極的電極反應(yīng)式為Fe－2e－===Fe2＋，正極的電極反應(yīng)式為2H2O＋O2＋4e－===4OH－，所以A對B錯；原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，C錯；根據(jù)原電池原理，鋼柱在空氣與水交界處更容易腐蝕，D錯。
2．如圖所示水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天觀察：
(1)鐵釘在逐漸生銹，則鐵釘?shù)母g屬于________腐蝕。
(2)若試管內(nèi)液面上升，則原溶液呈________________性，發(fā)生________腐蝕，電極反應(yīng)式：負(fù)極：___________________________________________________________________，
正極：___________________________________________________________________。
(3)若試管內(nèi)液面下降，則原溶液呈______性，發(fā)生________腐蝕。電極反應(yīng)式：負(fù)極________________________________________________________________________，
正極：___________________________________________________________________。
答案　(1)電化學(xué)　(2)弱酸性或中　吸氧　2Fe－4e－===2Fe2＋　O2＋2H2O＋4e－===4OH－
(3)較強的酸　析氫　Fe－2e－===Fe2＋　2H＋＋2e－===H2↑
解析　根據(jù)原電池的構(gòu)成條件：有兩種不同的材料(Fe為負(fù)極，碳為正極)，有電解質(zhì)溶液，形成閉合回路，可知鐵釘?shù)母g屬于電化學(xué)腐蝕。根據(jù)金屬腐蝕的條件、原理及結(jié)果可知：試管內(nèi)液面上升，說明試管內(nèi)壓強減小，試管內(nèi)氣體被吸收所致，是鐵釘吸氧腐蝕的結(jié)果，據(jù)此寫出電極反應(yīng)式；試管內(nèi)液面下降，說明試管內(nèi)氣體壓強變大，試管內(nèi)產(chǎn)生了新氣體所致，是鐵釘?shù)奈鰵涓g的結(jié)果，據(jù)此寫出電極反應(yīng)式。
知識點二　金屬的防護
3．下列各種方法中，能對金屬起到防止或減緩腐蝕作用的是()
①金屬表面涂抹油漆　②改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)?、郾３纸饘俦砻媲鍧嵏稍铩、芙饘俦砻孢M行電鍍　⑤使金屬表面形成致密的氧化物薄膜
A．①②③④　B．①③④⑤　
C．①②④⑤D．全部
答案　D
解析　金屬的腐蝕主要是電化學(xué)腐蝕，題目中①③④⑤中的方法都可以起到避免金屬和電解質(zhì)溶液接觸形成原電池的目的；②中如在金屬中加入某些其他元素改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)也可以起到防腐蝕的效果。
4．下列有關(guān)金屬腐蝕與防護的說法不正確的是()
A．純銀器的表面在空氣中因化學(xué)腐蝕漸漸變暗
B．當(dāng)鍍錫鐵制品的鍍層破損時，鍍層不能對鐵制品起保護作用
C．在海輪外殼連接鋅塊保護外殼不受腐蝕是采用了犧牲陽極的陰極保護法
D．可將地下輸油鋼管與外加直流電源的正極相連以保護它不受腐蝕
答案　D
解析　純銀器的表面在空氣中易生成硫化物失去光澤；當(dāng)鍍錫鐵制品鍍層破損時，由于鐵比錫活潑，形成原電池時，鐵作原電池的負(fù)極，加快鐵的腐蝕；鋅比鐵活潑，當(dāng)在海輪外殼上連接鋅塊后，鋅失電子而海輪外殼被保護；要采用電解原理保護金屬，應(yīng)將金屬與電源的負(fù)極相連，即作電解池的陰極。
練基礎(chǔ)落實

1．以下防腐措施中，屬于電化學(xué)保護法的是()
A．用氧化劑使金屬表面生成致密穩(wěn)定的氧化物保護膜
B．在金屬中加入一些鉻或者鎳制成合金
C．在輪船的船殼水線以下部分，裝上一鋅錠
D．在金屬表面噴漆
答案　C
解析　在輪船的船殼水線以下部分，裝上鋅能形成鐵鋅原電池，鋅為負(fù)極，被腐蝕，鐵被保護。
2．銅制品上的鋁質(zhì)鉚釘，在潮濕空氣中易發(fā)生腐蝕的主要原因可描述為()
A．形成原電池，鋁作負(fù)極
B．形成原電池，銅作負(fù)極
C．形成原電池時，電流由鋁經(jīng)導(dǎo)線流向銅
D．鋁質(zhì)鉚釘發(fā)生了化學(xué)腐蝕
答案　A
解析　金屬鋁發(fā)生的是電化學(xué)腐蝕，鋁比銅活潑，故金屬鋁是負(fù)極，電流的流動方向與電子的流動方向恰好相反，應(yīng)是由銅經(jīng)導(dǎo)線流向鋁。
3．鋼鐵在潮濕的空氣中會被腐蝕，發(fā)生的原電池反應(yīng)為2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2。以下說法正確的是()
A．負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為Fe－2e－===Fe2＋
B．正極發(fā)生的反應(yīng)為2H2O＋O2＋2e－===4OH－
C．原電池是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置
D．鋼柱在水下部分比在空氣與水交界處更容易腐蝕
答案　A
解析　由原電池反應(yīng)式知：負(fù)極為Fe－2e－===Fe2＋，正極為2H2O＋O2＋4e－===4OH－，所以A對、B錯；原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，C錯；根據(jù)原電池原理，鋼柱在空氣與水交界處更容易腐蝕，D錯。
練方法技巧
4.如圖裝置中，U形管內(nèi)為紅墨水，a、b試管內(nèi)分別盛有食鹽水和氯化銨溶液，各加入生鐵塊，放置一段時間。下列有關(guān)描述錯誤的是()
A．生鐵塊中的碳是原電池的正極
B．紅墨水柱兩邊的液面變?yōu)樽蟮陀腋?br> C．兩試管中相同的電極反應(yīng)式是Fe－2e－===Fe2＋
D．a(chǎn)試管中發(fā)生了吸氧腐蝕，b試管中發(fā)生了析氫腐蝕
答案　B
解析　本題考查了電化學(xué)腐蝕中的析氫腐蝕和吸氧腐蝕，解答時注意電解質(zhì)的酸堿性。a為中性環(huán)境，發(fā)生吸氧腐蝕，氧氣被消耗，氣體壓強減?。籦中酸性較強，發(fā)生析氫腐蝕，有氫氣放出，氣體壓強增大，所以紅墨水柱兩邊的液面變?yōu)樽蟾哂业停蔅項錯。
5．為研究金屬腐蝕的條件和速率，某課外小組學(xué)生用金屬絲將三根大小相同的鐵釘分別固定在圖示的三個裝置中，再放置于玻璃鐘罩里保存相同的一段時間。下列對實驗結(jié)束時現(xiàn)象的描述不正確的是()
A．裝置Ⅰ左側(cè)的液面一定會下降
B．左側(cè)液面裝置Ⅰ比裝置Ⅱ的低
C．裝置Ⅱ中的鐵釘腐蝕最嚴(yán)重
D．裝置Ⅲ中的鐵釘幾乎沒被腐蝕
答案　B
解析　裝置Ⅰ中鐵釘處于鹽酸的蒸氣中，被侵蝕而釋放出H2，使左側(cè)液面下降，右側(cè)液面上升；裝置Ⅱ中鐵釘同樣處于鹽酸的蒸氣中，不同的是懸掛鐵的金屬絲由鐵絲換成了銅絲，由于Fe比Cu活潑，在這種氛圍中構(gòu)成的原電池會加速鐵釘?shù)那治g而放出更多的H2，使左側(cè)液面下降得更多，右側(cè)液面上升得更多；裝置Ⅲ中雖然懸掛鐵釘?shù)倪€是銅絲，但由于濃硫酸有吸水性而無揮發(fā)性，使鐵釘處于一種較為干燥的空氣中，因而在短時間內(nèi)幾乎沒有被侵蝕。
練綜合拓展
6．如何防止鐵的銹蝕是工業(yè)上研究的重點內(nèi)容。為研究鐵銹蝕的影響因素，某同學(xué)做了如下探究實驗：
序號內(nèi)容實驗現(xiàn)象
1常溫下將鐵絲放在干燥空氣中一個月干燥的鐵絲表面依然光亮
2常溫下將鐵絲放在潮濕空氣中一小時鐵絲表面依然光亮
3常溫下將鐵絲放在潮濕的空氣中一個月鐵絲表面已變得灰暗
4將潮濕的鐵絲放在常溫的氧氣流中一小時鐵絲表面略顯灰暗
5將潮濕的鐵絲放在高于常溫的氧氣流中一小時鐵絲表面已變得灰暗
6將浸過氯化鈉溶液的鐵絲放在高于常溫的氧氣流中一小時鐵絲表面灰暗程度比實驗5嚴(yán)重
回答以下問題：
(1)上述實驗中發(fā)生了電化學(xué)腐蝕的是(填實驗序號)________；在電化學(xué)腐蝕中，負(fù)極反應(yīng)是________；正極反應(yīng)是________；
(2)由該實驗可知，可以影響鐵銹蝕速率的因素是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
(3)為防止鐵的銹蝕，工業(yè)上普遍采用的方法是
________________________________________________________________________
______________________________________________________________(答兩種方法)。
答案　(1)3、4、5、6
Fe－2e－===Fe2＋(或2Fe－4e－===2Fe2＋)
2H2O＋O2＋4e－===4OH－
(2)濕度、溫度、O2的濃度、電解質(zhì)的存在
(3)電鍍、發(fā)藍(lán)等表面覆蓋保護層，犧牲陽極的陰極保護法等
解析　解答第(1)題應(yīng)注意聯(lián)系金屬的化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的區(qū)別，不純的金屬與電解質(zhì)溶液接觸，因發(fā)生原電池反應(yīng)，較活潑的金屬失電子而被氧化，分析題中實驗可知，實驗3、4、5、6發(fā)生了電化學(xué)腐蝕，其中負(fù)極反應(yīng)是Fe－2e－===Fe2＋，正極反應(yīng)是O2＋2H2O＋4e－===4OH－。
解答第(2)題時，對比實驗1和3可得出濕度增大，可使鐵銹蝕速率加快；對比實驗3、4可知增大O2濃度可加快鐵銹蝕的速率；對比實驗4、5可知升高溫度可加快鐵銹蝕的速率；對比實驗5、6可知電解質(zhì)的存在會使鐵銹蝕的速率加快。
第(3)題，為防止鐵的銹蝕，根據(jù)鐵銹蝕的類型，可采用犧牲陽極的陰極保護法、外加電流的陰極保護法，還可把鐵制成不銹鋼(合金)、亦可采用噴油漆、涂油脂、電鍍、表面鈍化等方法使鐵與空氣、水等物質(zhì)隔離，以防止金屬腐蝕。

金屬的腐蝕與防護

學(xué)校臨清三中學(xué)科化學(xué)

第四章電化學(xué)基礎(chǔ)
第四節(jié)金屬的電化學(xué)腐蝕與防護
一、教材分析
《金屬的電化學(xué)腐蝕與防護》是人教版高中化學(xué)選修四《化學(xué)反應(yīng)原理》第四章第四節(jié)，在學(xué)習(xí)了原電池原理及電解池原理的基礎(chǔ)上展開，介紹了金屬腐蝕造成的嚴(yán)重危害、電化學(xué)腐蝕的原理及防止金屬腐蝕的幾種方法，重點是掌握金屬電化學(xué)腐蝕（析氫腐蝕和吸氧腐蝕）的本質(zhì)（金屬表面形成了微型原電池），同時指出，人們根據(jù)對金屬電化學(xué)腐蝕本質(zhì)的認(rèn)識，發(fā)現(xiàn)了防護金屬電化學(xué)腐蝕的方法，并具體地介紹了犧牲陽極的陰極保護法和外加電流的陰極保護法,不但運用原電池原理(犧牲陽極的陰極保護法)，也再次運用了電解原理(外加電流的陰極保護法),加深了學(xué)生對化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化的認(rèn)識。本節(jié)內(nèi)容是本章理論知識的實際應(yīng)用，有利于培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。
二、教學(xué)目標(biāo)
1．知識目標(biāo)：
(1)知道金屬腐蝕的兩種類型（化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕）。
(2)能解釋金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因,認(rèn)識金屬腐蝕的危害。
(3)知道防護金屬腐蝕的方法。
2．能力目標(biāo)：
（1）學(xué)會設(shè)計控制單一變量進行對比實驗以及對實驗設(shè)計進行評價。
（2）從實驗探究過程中提高對實驗現(xiàn)象的觀察能力和分析能力。
3．情感、態(tài)度和價值觀目標(biāo)：
（1）通過金屬腐蝕與生產(chǎn)、生活實際相聯(lián)系的內(nèi)容,增強學(xué)生學(xué)習(xí)興趣.
（2）通過課堂探究活動,發(fā)展學(xué)生的探究能力,學(xué)會與人合作與交流,共同研究，探討科學(xué)問
題。
（3）通過化學(xué)實驗（設(shè)計、驗證和評價）這一科學(xué)研究方法，培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)精神，幫助學(xué)生樹立正確的科學(xué)態(tài)度。
三、教學(xué)重點難點
重點：金屬的電化學(xué)腐蝕及金屬的電化學(xué)防護
難點：金屬發(fā)生吸氧腐蝕的電化學(xué)原理
四、學(xué)情分析
學(xué)生對金屬的腐蝕有一定的認(rèn)識，包括它的產(chǎn)生和防治，生活中對金屬腐蝕的危害也有所見聞，而對金屬腐蝕及防腐的原理不太清楚，學(xué)生了解了鐵的腐蝕是氧氣和水共同作用的結(jié)果，并且學(xué)習(xí)了原電池原理，再此基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)比較容易接受。
五、教學(xué)方法
1．閱讀討論分析探究計算機輔助教學(xué)實驗輔助教學(xué)
2．學(xué)案導(dǎo)學(xué)：見后面的學(xué)案。
3．新授課教學(xué)基本環(huán)節(jié)：預(yù)習(xí)檢查、總結(jié)疑惑→情境導(dǎo)入、展示目標(biāo)→合作探究、精講點撥→反思總結(jié)、當(dāng)堂檢測→發(fā)導(dǎo)學(xué)案、布置預(yù)習(xí)
六、課前準(zhǔn)備
1．學(xué)生的學(xué)習(xí)準(zhǔn)備：預(yù)習(xí)金屬的電化學(xué)腐蝕內(nèi)容。
2．教師的教學(xué)準(zhǔn)備：多媒體課件制作，課前預(yù)習(xí)學(xué)案，課內(nèi)探究學(xué)案，課后延伸拓展學(xué)案。3．教學(xué)環(huán)境的設(shè)計和布置：四人一組，實驗室內(nèi)教學(xué)。課前打開實驗室門窗通風(fēng)，課前準(zhǔn)備好如下儀器裝置和藥品：鐵粉碳粉具支試管導(dǎo)管紅墨水醋酸NaCl溶液
七、課時安排：1課時
八、教學(xué)過程
[引入]在日常生活中，我們經(jīng)常可以看到一些美麗的金屬器皿使用一段時間后會失去表面的光澤。如：鐵器會生銹、銅器會長出銅綠。實際上金屬的生銹，其主要原因與原電池的形成有關(guān)，下面我們就來分析一下金屬腐蝕的原因。
[板書]第四節(jié)金屬的電化學(xué)腐蝕與防護
[指導(dǎo)閱讀]：引導(dǎo)學(xué)生閱讀P84—85金屬的電化學(xué)腐蝕內(nèi)容，回答下列問題。
1、什么是金屬腐蝕？其本質(zhì)是什么?
2、金屬腐蝕有哪些種類？化學(xué)腐蝕和哪些因素有關(guān)？
3、什么是電化學(xué)腐蝕？
[板書歸納]：
一、金屬的電化學(xué)腐蝕
（一）、金屬腐蝕：
1、定義：是指金屬或合金跟接觸的氣體或液體發(fā)生氧化還原反應(yīng)而腐蝕損耗的過程。
2、本質(zhì)：M–ne-→Mn+（氧化反應(yīng)）
3、類型：化學(xué)腐蝕——直接反應(yīng)電化學(xué)腐蝕——原電池反應(yīng)
（二）、化學(xué)腐蝕
1、定義：
2、影響因素：
（三）、電化學(xué)腐蝕：
1、定義：
[過渡]：鋼鐵及其制品通常為含碳的鐵合金，若在潮濕的環(huán)境里或濕度較大的環(huán)境里長期放置，常易生銹變紅，是什么原因？下面我們就來討論鋼鐵在潮濕的空氣中生銹的原因？
[實驗探究]：P85將經(jīng)過酸洗除銹的鐵釘，用飽和食鹽水浸泡一下，放入下圖具支試管中，觀察導(dǎo)管中水柱變化，并思考引起變化的原因？吸氧腐蝕

2、類型：
⑴、吸氧腐蝕：中性或酸性很弱或堿性條件下易發(fā)生
負(fù)極：2Fe-4e-=2Fe2+正極：O2+2H2O+4e-=4OH-
電池反應(yīng)：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2進一步反應(yīng)：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O+(3-x)H2O
⑵、析氫腐蝕：當(dāng)鋼鐵處于酸性環(huán)境中
負(fù)極：Fe-2e-=Fe2+
正極：2H++2e-=H2↑
電池反應(yīng)：Fe+2H+=Fe2++H2↑
⑶、析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較
析氫腐蝕吸氧腐蝕
條件水膜呈水膜呈
電極
反應(yīng)負(fù)極（Fe極）
正極（C極）
總反應(yīng)
聯(lián)系
3、化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的比較：
[
電化腐蝕化學(xué)腐蝕
條件不純金屬或合金與接觸與直接接觸
有無電流有微弱電流產(chǎn)生無電流產(chǎn)生
本質(zhì)較活潑的金屬被氧化金屬被氧化
聯(lián)系兩種腐蝕往往發(fā)生，但腐蝕更普遍，速度快，危害更重。
[典型例題]：例1、如圖,水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天觀察：
⑴、若液面上升，則溶液呈性，
發(fā)生腐蝕，電極反應(yīng)式為：負(fù)極：
正極：
⑵、若液面下降，則溶液呈性，發(fā)生腐蝕，
電極反應(yīng)式為：負(fù)極：正極：
＊例2、鋼鐵在銹蝕過程中，下列5種變化可能發(fā)生的是（C）
①、Fe由+2價轉(zhuǎn)化為+3價②、O2被還原③、產(chǎn)生H2
④、Fe(OH)3失水形成Fe2O3H2O⑤、雜質(zhì)碳被氧化除去
A.①②B.③④C.①②③④D.①②③④⑤

[提問]：請大家根據(jù)鐵生銹的原因，我們可以采取哪些措施防止鐵生銹？
二、金屬的電化學(xué)防護
1、犧牲陽極的陰極保護法
原電池的負(fù)極（陽極）的金屬被腐蝕
原電池的正極（陰極）的金屬被保護
⑴、原理：
⑵、裝置圖：

[科學(xué)探究]：驗證犧牲陽極的陰極保護法

原因：
2、外加電流陰極保護法：
⑴、原理：
⑵、裝置圖：

[過渡]：除此以外還有哪些防護方法？
[歸納小結(jié)]：
3、改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（鋼→不銹鋼，在鋼中加入鎳和鉻）。
4、覆蓋保護膜（涂油漆，電鍍，鈍化等）。
5、金屬被保護的效果比較：
電解池的陰極保護(外加電流陰極保護法)原電池的正極（犧牲陽極的陰極保護法）一
般保護
[典型例題]：例3、為了防止鋼鐵銹蝕，下列防護方法中正確的是（CD）
A.在精密機床的鐵床上安裝銅螺釘
B.在排放海水的鋼鐵閥門上用導(dǎo)線連接一塊石墨，一同浸入海水中
C.在海輪舷上用鐵絲系住鋅板浸在海水里
D.在地下輸油的鑄鐵管上接直流電源的負(fù)極
例4、下列事實不能用電化學(xué)理論解釋的是（B）
A.輪船水線以下的船殼上裝一定數(shù)量的鋅塊
B.鋁片不用特殊方法保存
C.純鋅與稀硫酸反應(yīng)時，滴入少量硫酸銅溶液后速率加快
D.鍍鋅的鐵比鍍錫的鐵耐用
[解析]：A選項是通過構(gòu)成Zn—Fe原電池，在船殼上加Zn塊構(gòu)成原電池負(fù)極，從而保護船體不被腐蝕。B選項是靠氧化膜保護鋁。C選項Zn＋Cu2+====Cu＋Zn2+，生成的Cu與Zn在溶液中構(gòu)成原電池加快反應(yīng)的速率。D選項中Zn—Fe原電池Zn為負(fù)極，而Fe—Sn原電池中Fe為負(fù)極，故前者Zn被氧化保護了鐵。答案：B
[問題探究]：探究一：鍍鋅鐵皮和鍍錫鐵皮哪個更易被腐蝕？為什么？
探究二：純鋅和粗鋅哪個更易和酸反應(yīng)？如向酸中再加硫酸銅又會什么現(xiàn)象？
三、影響金屬腐蝕快慢比較
[典型例題]：例5、下列各情況，在其中Fe片腐蝕由快到慢的順序是52134

[結(jié)論]：1、原電池正極、電解池陰極受到保護
2、在同一電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕的快慢規(guī)律如下：
電解原理引起的腐蝕＞原電池原理引起的腐蝕＞化學(xué)腐蝕＞防腐措施的腐蝕
九、板書設(shè)計
第四節(jié)金屬的電化學(xué)腐蝕與防護
一、金屬的電化學(xué)腐蝕
（一）、金屬腐蝕：
1、定義：是指金屬或合金跟接觸的氣體或液體發(fā)生氧化還原反應(yīng)而腐蝕損耗的過程。
2、本質(zhì)：M–ne-→Mn+（氧化反應(yīng)）
3、類型：化學(xué)腐蝕——直接反應(yīng)電化學(xué)腐蝕——原電池反應(yīng)
（二）、化學(xué)腐蝕
1、定義：
2、影響因素：
（三）、電化學(xué)腐蝕：
1、定義：
2、類型：
⑴、吸氧腐蝕：中性或酸性很弱或堿性條件下易發(fā)生
負(fù)極：2Fe-4e-=2Fe2+正極：O2+2H2O+4e-=4OH-
電池反應(yīng)：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2進一步反應(yīng)：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O+(3-x)H2O
⑵、析氫腐蝕：當(dāng)鋼鐵處于酸性環(huán)境中
負(fù)極：Fe-2e-=Fe2+
正極：2H++2e-=H2↑
電池反應(yīng)：Fe+2H+=Fe2++H2↑
⑶、析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較
3、化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的比較：
二、金屬的防護
1、犧牲陽極的陰極保護發(fā)
正極：要保護的金屬負(fù)極：比要保護金屬活潑的金屬
2、外加電流的陰極保護法
陰極：被保護的金屬陽極：惰性電極兩者均存在于電解質(zhì)溶液中接上外接直流電源。
十、教學(xué)反思
金屬的腐蝕及其防護是日常生活中非常普遍、非常常見的現(xiàn)象，也是急待解決的問題。所以本節(jié)課應(yīng)在科學(xué)知識的綜合性、應(yīng)用性、實踐性上入手，密切聯(lián)系生活實際，挖掘原電池的原理和組成條件（即金屬腐蝕的原理），以及金屬的腐蝕防護的重要意義，使學(xué)生認(rèn)識到化學(xué)知識與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)實驗、日常生活有密切的聯(lián)系，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，更重要的是啟發(fā)學(xué)生運用化學(xué)知識解決實際問題，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。

十一、學(xué)案設(shè)計(見下頁)

金屬的電化學(xué)腐蝕與防護學(xué)案

第四節(jié)金屬的電化學(xué)腐蝕與防護學(xué)案
學(xué)習(xí)目標(biāo)：
1、了解金屬腐蝕的危害及金屬腐蝕的本質(zhì)原因；
2、了解金屬腐蝕的種類，發(fā)生腐蝕的反應(yīng)式的書寫；
3、掌握金屬防護的方法。
學(xué)習(xí)重點、難點：金屬的電化學(xué)腐蝕
學(xué)習(xí)過程：
一、金屬的電化學(xué)腐蝕
1、金屬的腐蝕是金屬與周圍的氣體或者液體物質(zhì)發(fā)生而引起損耗的現(xiàn)象。
一般可分為腐蝕和腐蝕。
化學(xué)腐蝕：金屬與接觸到的干燥氣體（如、、等）或非電解質(zhì)液體
（如）等直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。
如：鋼管被原油中的腐蝕，溫度越高，化學(xué)腐蝕越。
電化學(xué)腐蝕：不純的金屬跟電解質(zhì)溶液接觸時。會發(fā)生反應(yīng)，的金屬失去電子而被。如在潮濕的空氣中生銹。
兩種腐蝕往往發(fā)生，但腐蝕更普遍，速度更快，危害更嚴(yán)重。
2、化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的共同點和不同點：
電化腐蝕化學(xué)腐蝕
條件不純金屬或合金與接觸與直接接觸
有無電流產(chǎn)生
本質(zhì)較活潑的金屬被氧化金屬被氧化

3、電化學(xué)腐蝕(以鋼鐵為例)
（1）析氫腐蝕(酸性較強的溶液)
負(fù)極:
正極:
總方程式：
（2）吸氧腐蝕(中性或弱酸性溶液)
負(fù)極:
正極:
總方程式：
離子方程式：Fe2++2OH-=Fe(OH)2
Fe(OH)2繼續(xù)與空氣中的氧氣作用：
鐵銹的主要成分是，阻止鋼鐵繼續(xù)腐蝕。（能、不能）
3、影響金屬腐蝕快慢的因素
本性：（1）金屬的活動性：金屬越，越容易被腐蝕
（2）純度：不純的金屬比純金屬跟腐蝕，如純鐵比鋼腐蝕。（難、易）
電化學(xué)腐蝕：兩電極活動性差別越大，氧化還原反應(yīng)速率越，活潑金屬被腐蝕得越快。
（3）氧化膜：如果金屬被氧化形成致密的氧化膜，那么會保護內(nèi)層金屬，如、
如果金屬被氧化形成疏松的氧化膜，那么不會保護內(nèi)層金屬，如
外因：介質(zhì)：環(huán)境（腐蝕性氣體，電解質(zhì)溶液）
練習(xí)：1、如右圖所示，鐵處于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三種不同的環(huán)境中，鐵被腐蝕的速率由大到小的順序是（填序號）。
2、下列各情況，F(xiàn)e片被腐蝕由快到慢的是

二、金屬的防護
1、金屬的防護
覆蓋保護膜（涂油漆，電鍍，鈍化等）
改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（鋼→不銹鋼，在鋼中加入鎳和鉻）
電化學(xué)保護
犧牲陽極陰極保護法（較活潑金屬作極，鋼鐵作極被保護）
外加電流陰極保護法（外加電流，使鋼鐵被迫成為極受保護）
練習(xí):如圖所示,試管中的鐵釘如果在酸性溶液或在食鹽溶液中的腐蝕的現(xiàn)
象有何不同?
當(dāng)堂達(dá)標(biāo)練習(xí)：
1、下列有關(guān)純鐵的描述正確的是（）
A．熔點比生鐵的低
B．與相同濃度的鹽酸反應(yīng)生成氫氣的速率比生鐵的快
C．在潮濕空氣中比生鐵容易被腐蝕
D．在冷的濃硫酸中可鈍化
2、下列敘述中正確的是（）
①鋅跟稀硫酸制取氫氣，加入少量硫酸銅溶液能加快反應(yīng)速率②鍍層破壞后，白鐵（鍍鋅的鐵）比馬口鐵（鍍錫的鐵）更易腐蝕③鋼鐵表面常易銹蝕生成Fe2O3H2O
A.都正確B.①③C.①D.②③
3、下列事實不能用電化學(xué)原理解釋的是（）
A.常溫條件下，在空氣中鋁不容易被腐蝕
B.鍍鋅鐵片比鍍錫鐵片更耐腐蝕
C.用鋅與硫酸制氫氣時，往硫酸中滴少量硫酸銅
D.遠(yuǎn)洋海輪的尾部裝上一定數(shù)量的鋅板
4、X、Y、Z、M代表四種金屬，金屬X和Y用導(dǎo)線連接放入稀硫酸中時，X溶解，Z極上有氫氣放出；若電解Y2+離子和Z2+離子共存的溶液時，Y先析出；又知M2+離子的氧化性強于Y2+離子。則這四種金屬的活動性由強到弱的順序為（）
A.XZYMB.XYZMC.MZXYD.XZMY
5、鋼鐵在銹蝕過程中，下列5種變化可能發(fā)生的是（）
①Fe由+2價轉(zhuǎn)化為+3價②O2被還原③產(chǎn)生H2④Fe(OH)3失水形成Fe2O3H2O⑤雜質(zhì)碳被氧化除去
A.①②B.③④C.①②③④D.①②③④⑤
6、如圖所示的裝置，在盛水的燒杯中，鐵圈和銀圈的連接處吊著一根絕緣的細(xì)絲，使之平衡。小心的向燒杯中央滴入CuSO4溶液。
（1）片刻后可看到懸吊的金屬圈（填序號）
A.鐵圈和銀圈左右搖擺不定鐵圈銀圈
B.保持平衡狀態(tài)不變
C.鐵圈向下傾斜
D.銀圈向下傾斜
（2）產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因是。

參考答案：1、D2、B3、A4、A5、C
6、（1）D（2）鐵圈、銀圈和硫酸銅溶液形成原電池，在正極銀圈上有銅生成，質(zhì)量增大，負(fù)極鐵圈有損耗，質(zhì)量減少。