金屬的腐蝕與防護1．了解金屬發生電化學腐蝕的本質，知道金屬腐蝕的危害。了解析氫腐蝕與吸氧腐蝕，會書寫電極反應方程式。了解防止金屬腐蝕的措施，能用電化學原理解釋金屬腐蝕的現象。能根據電化學原理選擇并設計金屬防護的措施，進一步增強社會責任感。習學目標

在日常生活中，我們經常見到鋼鐵制品生銹，銅制品長出銅綠，這就是金屬腐蝕的現象。金屬腐蝕的現象普遍存在，常常是自發進行的。

金屬腐蝕會使橋梁、建筑物的金屬構架強度降低而造成坍塌，會使地下金屬管道發生泄漏、輪船船體損壞等。因此，了解金屬腐蝕的原因，并采取有效措施防止金屬腐蝕具有重要意義。情境導入1．金屬腐蝕一、金屬的腐蝕知識點一金屬的腐蝕金屬或合金與周圍的氣體或液體物質發生氧化還原反應而引起損耗的現象。2．實質

金屬失電子變成陽離子，被氧化，其反應為：M-ne-=Mn+如：Fe-2e-=Fe2+鐵發生腐蝕時，產物是Fe2+

金屬與其表面接觸的一些物質（如O2、Cl2、SO2

等）直接反應而引起的腐蝕叫做化學腐蝕。例如，鐵與氯氣直接反應而腐蝕，輸油、輸氣的鋼管被原油、天然氣中的含硫化合物腐蝕等。溫度對化學腐蝕的影響很大。例如，鋼材在高溫下容易被氧化，表面生成由FeO、Fe2O3、Fe3O4組成的一層氧化物。（1）化學腐蝕3．分類鐵與氯氣直接反應而腐蝕輸油、輸氣的鋼管被原油、天然氣中的含硫化合物腐蝕高溫條件被腐蝕的燃氣灶知識點一金屬的腐蝕

當不純的金屬與電解質溶液接觸時會發生原電池反應，比較活潑的金屬發生氧化反應而被腐蝕，這種腐蝕叫做電化學腐蝕。鋼鐵制品在潮濕空氣中的銹蝕就是電化學腐蝕的典型例子。（2）電化學腐蝕實質：鋼鐵制品表面會形成一薄層水膜，空氣中的CO2、SO2、H2S等物質溶解在其中形成電解質溶液，并與鋼鐵制品中的鐵和少量單質碳構成無數微小的原電池。知識點一金屬的腐蝕①析氫腐蝕水膜酸性環境中②吸氧腐蝕水膜酸性很弱或呈中性知識點一金屬的腐蝕Fe2++

2OH-=Fe(OH)2↓4Fe(OH)2+

2H2O+O2=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O+(3﹣x)H2O鐵銹生成通常兩種腐蝕同時存在，但吸氧腐蝕更普遍類型析氫腐蝕吸氧腐蝕條件

電極反應負極

正極

總反應式

聯系更普遍水膜酸性較強(pH≤4.3)水膜酸性很弱或呈中性Fe－2e－===Fe2＋吸氧腐蝕2H＋＋2e－===H2↑O2＋2H2O＋4e－===4OH－Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2知識點一金屬的腐蝕思考：金屬腐蝕快慢與哪些因素有關呢？如何比較呢？

我們知道：相對干燥的地區，水分少，金屬不易腐蝕，而潮濕多雨的地區，溫度高，易發生電化學腐蝕。(兩極材料的活動性差別越大，氧化還原反應的速率越快，活潑金屬被腐蝕的速度越快)（1）

與構成原電池兩極的材料有關(電解池的陽極>原電池的負極>化學腐蝕>原電池的正極>電解池的陰極)（2）

同一電解質溶液中(強電解質中>弱電解質中>非電解質中)（3）

同一種金屬在相同濃度不同介質中4.判斷金屬腐蝕快慢的規律知識點一金屬的腐蝕(無保護措施的金屬腐蝕>有一定保護措施的金屬腐蝕>犧牲陽極的陰極保護法引起的金屬腐蝕>有外加電流的陰極保護法引起的金屬腐蝕)（4）

有無保護措施的腐蝕快慢順序（5）

同一種電解質溶液來說，電解質溶液濃度越大，腐蝕速率越快知識點一金屬的腐蝕

這些鐵牛是唐朝時期鑄造的，用于固定蒲津渡浮橋的繩索。而如今，浮橋已不在，但鐵牛依然如故，鎮守著黃河的東岸。這些鐵牛能夠保存至今實屬罕見。山西40噸唐代鐵牛，鎮守黃河1200年未生銹實屬罕見

據專家分析，鐵牛1200年來沒有被河水侵蝕，一是因為古代工匠在鑄造鐵牛的過程中，注重了防腐蝕、防生銹的工藝；二是因為歷朝歷代的當地百姓都注重保護鐵牛，長期進行防銹維護。這些鐵牛不僅是歷史的見證者，也是文化的傳承者。知識點二金屬的防護思考角度切斷原電池反應電化學保護改變金屬材料組成在金屬表面覆蓋保護層金屬防護的本質：阻止

M-ne-=Mn+

的發生思考與討論根據金屬腐蝕的實質M-ne-=Mn+，你能提出金屬的防護方法嗎？知識點二金屬的防護一、金屬的防護1.改變金屬材料的組成

在金屬中添加其他金屬或非金屬可以制成性能優異的合金。例如，把鉻、鎳等加入普通鋼中制成不銹鋼產品；鈦合金不僅具有優異的抗腐蝕性，還具有良好的生物相容性。不銹鋼高壓鍋知識點二金屬的防護2.在金屬表面覆蓋保護層在金屬表面覆蓋致密的保護層，將金屬制品與周圍物質隔開。在鋼鐵制品的表面噴涂油漆、礦物性油脂或覆蓋搪瓷、塑料等；用電鍍等方法在鋼鐵表面鍍上一層鋅、錫、鉻、鎳等金屬；①非金屬保護層②金屬保護層用化學方法在鋼鐵部件表面進行發藍處理(生成一層致密的四氧化三鐵薄膜)利用陽極氧化處理鋁制品的表面，使之形成致密的氧化膜而鈍化③發藍處理④鈍化處理搪瓷包裹塑料涂礦物性油脂鍍鉻知識點二金屬的防護3.電化學保護法

金屬在發生電化學腐蝕時，總是作為原電池負極（陽極）的金屬被腐蝕，作為正極（陰極）的金屬不被腐蝕。如果能使被保護的金屬成為陰極，則該金屬就不易被腐蝕。要達到這個目的，通常可以采用下列兩種陰極保護法。犧牲陽極法（原電池原理保護）外加電流法（電解池原理保護）知識點二金屬的防護（1）犧牲陽極法（原電池原理保護）

形成原電池反應時，讓被保護金屬作正極，不反應，起到保護作用；而活潑金屬作負極，參加反應受到腐蝕。這種保護法犧牲了陽極(原電池負極)，保護了陰極(原電池的正極)犧牲陽極法示意圖犧牲船體上鑲嵌的鋅塊，避免船體遭受腐蝕知識點二金屬的防護實驗一：Fe作保護電極，Zn作輔助電極，以經過酸化的3%NaCl溶液作電解質溶液，按圖所示連接好裝置。觀察電流表指針的變化，以及燒杯中兩個電極附近發生的現象。

過一段時間，用膠頭滴管從和Fe電極區域取少量溶液于試管中，再向試管中滴入2滴K3[Fe(CN)6](鐵氰化鉀)溶液，觀察試管中溶液顏色變化？實驗驗證：犧牲陽極法注意：Fe2+與K3[Fe(CN)6]溶液(黃色)反應生成帶有特征藍色的鐵氰化亞鐵KFe[Fe(CN)6]沉淀知識點二金屬的防護實驗二：將1g

瓊脂加入250mL燒杯中，再加入50mL飽和食鹽水和150mL水。攪拌、加熱煮沸，使瓊脂溶解。稍冷后，趁熱把瓊脂溶液分別倒入兩個培養皿中，各滴入5～6滴酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液，混合均勻。

取兩個2～3cm的鐵釘，用砂紙擦光。如圖(a)所示，將裹有鋅皮的鐵釘放入上述的一個培養皿中；如圖(b)所示，將纏有銅絲的鐵釘放入另一個培養皿中。觀察并解釋實驗現象。(a)裹有鋅皮的鐵釘(b)纏有銅絲的鐵釘知識點二金屬的防護鐵釘的裸露部分周圍出現特征藍色，銅絲附近變紅裹有鋅片的鐵釘，鋅片逐漸溶解，鐵釘附近溶液變紅色知識點二金屬的防護（2）外加電流法（電解池原理保護）

外加電流法是把被保護的鋼鐵設備（如鋼閘門）作為陰極，用惰性電極作為輔助陽極，兩者均放在電解質溶液（如海水）里，外接直流電源。通電后，調整外加電壓，強制電子流向被保護的鋼鐵設備，使鋼鐵表面腐蝕電流降至零或接近零。在這個系統中，鋼鐵設備被迫成為陰極而受到保護。知識點二金屬的防護思考與討論：犧牲陽極法和外加電流法都要采用輔助陽極，將被保護的金屬作為陰極。在這兩種方法中，輔助陽極發生的電極反應類型是否相同？對于用作輔助陽極的金屬的化學性質各有什么要求？

犧牲陽極法和外加電流法采用的輔助陽極，在電極上發生的反應類型是相同的，都是發生氧化反應。采用的輔助陽極在化學性質上要求是不同的，犧牲陽極法采用的輔助陽極金屬材料的活動性必須比被保護的金屬的活動性要強，外加電流法的輔助陽極只起導電作用，惰性電極和金屬均可作輔助陽極，但最好選用惰性電極。知識點二金屬的防護金屬的腐蝕與防護金屬的腐蝕化學腐蝕電化學腐蝕1）析氫腐蝕2）吸氧腐蝕金屬的防護金屬表面覆蓋保護層改變金屬材料的組成電化學保護法1）犧牲陽極法2）外加電流法【課堂小結】1.港珠澳大橋設計壽命120年，對橋體鋼構件采用了多種防腐方法。下列分析錯誤的是()A．防腐原理主要是避免發生反應：2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)2B．鋼構件表面噴涂環氧樹脂涂層，是為了隔絕空氣、水等防止形成原電池C．采用外加電流法時需外接鎂、鋅等作輔助陽極D．鋼構件可采用不銹鋼材料以減緩電化學腐蝕C隨堂訓練2.支撐海港碼頭基礎的鋼管樁，常用外加電流法進行防腐，工作原理如圖所示，其中高硅鑄鐵為惰性輔助陽極。下列有關表述不正確的是()A．通入保護電流使鋼管樁表面腐蝕電流接近于零B．通電后外電路電子被強制從高硅鑄鐵流向鋼管樁C．高硅鑄鐵的作用是作為損耗陽極材料和傳遞電