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教坛新秀汇报课--金属的电化学腐蚀与防护

※基本信息※
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- 教材版本：不限
- 适用学校：不限
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※资料简介※
课    题金属的电化学腐蚀与防护
教学目标 1．了解金属腐蚀的种类，探究金属发生电化学腐蚀的原因
2．认识金属腐蚀的危害及现代防腐措施，感受化学对人类生产和生活的影响。
教学重点电解原理及其应用
教学难点电解原理及其应用
教学方法实验探究、自学、小组讨论
主要教具多媒体
教      学      过       程       设      计备注
[讲述] 金属曾是人类文明发展的历史标志，如铜器时代、铁器时代，在现代社会中，钢铁等金属材料的产量和质量仍是反映国民经济发展水平的重要指标，然而人们对谁处可见的金属腐蚀现象早已习以为常，不以见怪。我们来看一下我们日常生活中的金属腐蚀现象。
[图片]钢铁的腐蚀、铜器的腐蚀
[资料]中国航天工业总公司第三十一研究所近日公布了一组数据：
全球每一分钟就有1吨钢腐蚀成铁锈.
全球每年钢铁腐蚀的经济损失约10000亿美元，占各国国民生产总值的2%～4%，在美国，每年因钢铁腐蚀造成的损失就占国内生产总值的3%，大约三分之一的化学设备因局部腐蚀而停工。我国钢铁腐蚀经济损失高达2800亿人民币，约占国民生产总值的4%，每年约有30%的钢铁因腐蚀而报废。腐蚀给人类造成的损失是惊人的。
[过渡]金属的腐蚀的危害如此巨大，我们应该如何的对金属进行防护呢？首先我们应该知道金属腐蚀的原因：
[板书] 第四节金属的电化学腐蚀与防护
[阅读] 引导学生阅读P84内容。
[问题] 1. 什么是金属腐蚀？其本质是什么?
2. 金属腐蚀有哪些种类？
[归纳整理]
一、金属的电化学腐蚀
1. 金属腐蚀：是指金属或合金跟接触的气体或液体发生氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。
①金属腐蚀的本质：金属原子              金属阳离子
M – ne- → Mn+（氧化反应）
②金属腐蚀的类型：
化学腐蚀——直接反应
电化学腐蚀——原电池反应
2. 电化学腐蚀
[实验探究] 将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放入下图具支试管中，观察导管中水柱变化，并思考引起变化的原因？
吸氧腐蚀：中性或酸性很弱条件下
负极：2Fe - 4e- = 2Fe2+
              正极：O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
             电池反应：2Fe+ O2 +2 H2O =2Fe(OH)2
进一步反应：4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O = 4 Fe(OH)3
2Fe(OH)3=Fe2O3•xH2O+(3-x) H2O
⑵ 析氢腐蚀：当钢铁处于酸性环境中

           负极：Fe - 2e- = Fe2+
           正极：2H+ + 2e- =H2↑
          电池反应：Fe + 2H+ =Fe2+ + H2↑
析氢腐蚀和吸氧腐蚀都属于电化学腐蚀。
析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较
化学腐蚀与电化学腐蚀比较:
化学腐蚀电化学腐蚀
[讨论与交流]
下列各情况下，其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是（5）（2）（1）（3）（4）
结论：原电池正极、电解池阴极受到保护。
外接电源的阴极保护法＞牺牲阳极的阴极保护法＞有一般防腐条件保护＞无防腐条件
结论在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下：
电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防腐措施的腐蚀
例1：下列装置中四块相同的Zn片，放置一段时间后腐蚀速率由慢到快的顺序是（4）（2）（1）（3）
二、金属防护
1、直接隔离法----给金属穿上“保护膜”
即可选用适当的材料使金属与空气或其他腐蚀性试剂隔离开，以阻止金属的腐蚀。
   例如：①喷涂漆；②涂油脂；③表面钝化；④电镀(在钢铁表面形成铬等耐腐蚀性较强的金属镀层)等。
2、改变本质-----加入其他金属改变其组成
即改变金属的内部组成结构，使其具有较强的抗腐蚀性能。
在钢铁中加入一定比例的铬和镍（如14%～8%Cr，7%～9%Ni），改变钢铁内部的组成和结构，可极大程度地提高钢铁抗腐蚀性能，这就是常见的“不锈钢”(合金)。
3、因势利导----电化学防护法
   电化学腐蚀还是用电化学方法来解决，不回避金属与氧化剂的直接接触，采用还原性更强的物质或其他替代方式来满足氧化剂对电子的需求，从而保护主体金属构件免受腐蚀。
（1）.牺牲阳极的阴极保护法
原理：形成原电池时，让被保护金属作正极(阴极)，不反应受到保护；而活泼金属作负极(阳极)，反应受到腐蚀。
[科学探究]
验证牺牲阳极的阴极保护法
（2）.外加电流的阴极保护法
原理：将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极，使被保护的金属作为阴极，在外加直流电的作用下使阴极得到保护。此法主要用于防止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。
自行车的金属部件采用了什么样的防护措施?
[归纳与整理]
金属防护的几种重要方法:
①在金属表面覆盖保护层。
②改变金属内部的组成结构，制成合金。
③化学保护法，即将金属作为原电池的正极或电解池的阴极而受到保护。
[课堂练习]
1、如图, 水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：
⑴ 若液面上升，则溶液呈_________性，
发生_____________腐蚀，电极反应式为：
负极：____________________________
正极：_____________________________
⑵ 若液面下降，则溶液呈_______性，发生______腐蚀，电极反应式为：
负极：_____________________
正极：_____________________
2、2000年5月，保利集团在香港拍卖会上花费3000多万港币购回在火烧圆明园时流失的国宝：铜铸的牛首、猴首和虎首，普通铜器时间稍久容易出现铜绿，其主要成分是[Cu2(OH)2CO3]这三件1760年铜铸的国宝在240年后看上去仍然熠熠生辉不生锈，下列对起原因的分析，最可能的是(    )
A、它们的表面都电镀上了一层耐腐蚀的黄金；
B、环境污染日趋严重，它们表面的铜绿被酸雨溶解洗去；
C、铜的金属活动性比氢小，因此不宜被氧化；
D、它们是含一定比例金、银、锡、锌的合金；
3、下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是（    ）
A. 甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲上有H2气放出；
B. 在氧化–还原反应中，甲比乙失去的电子多；
C. 将甲乙作电极组成原电池时甲是负极；
D. 同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强；
4、埋在地下的输油铸铁管道，在下列各种情况下被腐蚀速率最慢的是 (     )
A．在潮湿疏松的土壤中；
B．在含铁元素较多的酸性土壤中；
C．在干燥致密不透气的土壤中；
D．在含碳较多的潮湿透气的中性土壤
5、下列现象与电化学腐蚀无关的是（   ）
A．黄铜制作的铜锣不易产生铜绿
B．生铁比软铁芯（几乎是纯铁）容易生锈
C．铁制器件附有铜制配件，在接触处易生铁锈　　
D．银质奖章久置表面变暗
6、有M、N两种金属，分别与盐酸反应，产生H2速率
相近，试设计一个实验比较M、N两种金属的活泼性。
[布置作业] 完成学案
认识金属腐蚀的严重性和危害性
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