第一篇：电化学腐蚀与防护
电化学腐蚀与防护（推荐）
电化学腐蚀与防护
姓名：吴三(09化学)
学号：0909401069
金属腐蚀现象在日常生活中是司空见惯的，在腐蚀时,在金属的界面上发生了化学或电化学多相反应,使金属转入氧化(离子)状态.这会显著降低金属材料的强度、塑性、韧性等力学性能,破坏金属构件的几何形状,增加零件间的磨损,恶化电学和光学等物理性能,缩短设备的使用寿命,甚至造成火灾、爆炸等灾难性事故.美国1975年因金属腐蚀造成的经济损失为700亿美元,占当年国民经济生产总值的4.2%.据统计,每年由于金属腐蚀造成的钢铁损失约占当年钢产量的10~20%.金属腐蚀事故引起的停产、停电等间接损失就更无法计算.所以金属的防腐蚀意义重大。
1.金属腐蚀的分类
金属表面由于外界介质的化学或电化学作用而造成的变质及损坏的现象或过程称为腐蚀。介质中被还原物质的粒子在与金属表面碰撞时取得金属原子的价电子而被还原，与失去价电子的被氧化的金属“就地”形成腐蚀产物覆盖在金属表面上，这样一种腐蚀过程称为化学腐蚀;不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。钢铁在潮湿的空气中所发生的腐蚀是电化学腐蚀最突出的例子。在金属腐蚀中最为严重的就是电化学腐蚀。
金属电化学腐蚀一般分为两种：(1)析氢腐蚀;(2)吸氧腐蚀。
(1) 析氢腐蚀(钢铁表面吸附水膜酸性较强时)
负极(Fe)：Fe-2eˉ=Fe2+
Fe2++2H2O= Fe(OH)2+2H+ 正极(杂质)：2H++2eˉ=H2 电池反应：Fe+2H2O=Fe(OH)2+H2↑ 由于有氢气放出，所以称之为析氢腐蚀。
(2) 吸氧腐蚀(钢铁表面吸附水膜酸性较弱时) 负极(Fe)：Fe-2eˉ=Fe2+ 正极：O2+2H2O+4eˉ=4OHˉ 总反应：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2 由于吸收氧气，所以也叫吸氧腐蚀。
析氢腐蚀与吸氧腐蚀生成的Fe(OH)2被氧所氧化，生成的4Fe(OH)3脱水生成Fe2O3铁锈。
反应式：4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3 钢铁制品在大气中的腐蚀主要是吸氧腐蚀。
Fe+2H2O=Fe(OH)2+H2↑ O2+2H2O+4eˉ→4OHˉ
2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2 2H++2eˉ→H2
析氢腐蚀主要发生在强酸性环境中，而吸氧腐蚀发生在弱酸性或中性环境中。
2.金属腐蚀的防护
从腐蚀角度保护金属材料最简单易行的方法是将材料与腐蚀环境隔离。例如有机涂料、无机物的搪瓷等涂覆金属表面以使材料与环境隔绝。当这些保护层完整时是能起到保护作用的。这里主要介绍已经广为人们采用的电化学防腐蚀的方法。 (1).金属镀层
在钢铁底层上常用电镀一薄层更耐腐蚀的金属(如Cr、Ni、Pb等)的方法来保护钢铁制品。如果用金属Zn、Cd等作镀层，构成腐蚀电池的极性则与上述相反，镀层微孔内裸露的钢为阴极，Zn或Cd的镀层为阳极，通过牺牲阳极，使钢得到阴极保护。镀Sn的Fe(马口铁)广泛用于食品罐头，虽然Sn的标准电极电位高于Fe，但在食品有机酸中却低于Fe,也可起牺牲阳极的作用。镀层如为贵金属(Au、Ag等)、易钝化金属(Cr、Ti)以及Ni、Pb等时，由于它们的电极电位比Fe高，如果出现破损，在电极反应中这些金属将成为阴极，会加速底层铁的腐蚀，因此这类镀层不适于强腐蚀环境(如酸)，但可用于大气、水等环境。除了电镀外，还常用热浸镀(熔融浸镀)、火焰喷镀、蒸气镀和整体金属薄板包镀等方法。 (2). 阳极保护
一些可以钝化的金属，当从外部通入电流，电位随电流上升，达到致钝电位后，腐蚀电流急速下降，后随电位上升，腐蚀电流不变，直到过钝区为止。利用这个原理，以要保护的设备为阳极导入电流，使电位保持在钝化区的中段，腐蚀率可保持很低值。在保持钝性的电位区间，决定金属的阳极溶解电流密度大小的是钝化膜的溶解速度，所以，金属的钝态不是热力学稳定状态，而是一种远离平衡的耗散结构状态。阳极保护法需要一台恒电位仪以控制设备的电位(以免波动时进入活化区或过钝化区)。由于只适用于可钝化金属，所以这种方法的应用受到限制。阳极保护法在工业上用于生产、处理H2SO
4、H3PO
4、NH4HCO3溶液、NH4NO3复合肥等的不锈钢或碳钢制容器和设备等。 (3). 阴极保护
金属电化学腐蚀过程中，微型电池的阴极是接受电子产生还原反应的电极，阳极是失去电子发生氧化反应的电极，只有阳极才发生腐蚀。阴极保护法就是将需要保护的金属作为腐蚀电池的阴极(原电池的正极)或作为电解池的阴极而不受腐蚀。前一种称为牺牲阳极法，后一种称为外加电流法。牺牲阳极法，就是电极电位较负(较活泼)的金属或其合金连接在被保护的设备上，例如钢铁设备连接一块Zn、Mg或Al合金，使它们在形成的原电池中作为阳极而被腐蚀，而使金属设备作为阴极受到保护，这种被牺牲的阳极须定时更换。外加电流法，是在体系中连接一块导流电极(石墨、铂或镀钌、钛、高硅铁、废钢等)作为阳极，当外部导入的阴极电流，使局部阴极电流与局部阳极电流相等、方向相反而相互抵消时，金属腐蚀停止，达到保护设备的目的。阴极保护广泛用于土壤和海水中的金属结构、装置等，如管道、电缆、海船、港湾码头设施、钻井平台、水库闸门、油气井等。为了减少电流输入，延长使用寿命，阴极保护法一般和金属表面涂料法联合应用，是一种经济简便、行之有效的金属防腐方法。 (4). 加入缓蚀剂
在可能引起金属腐蚀的介质中加入少量缓蚀剂就能大大减缓金属腐蚀过程。缓蚀剂可分为无机缓蚀剂、有机缓蚀剂和气相缓蚀剂三类。
有些无机缓蚀剂使阳极过程变慢，称为阳极型缓蚀剂，如促进阳极钝化的氧化剂(铬酸盐、亚硝酸盐、Fe3+)或阳极成膜剂(碱、磷酸盐、硅酸盐、苯甲酸盐);另一类无机缓蚀剂是促进阴极极化，称为阴极缓蚀剂，如Ca2+、Zn2+、Mg2+、Cu2+、Cd2+、Mn2+、Ni2+等，能与在阴极反应中产生的OH-形成不溶性的氢氧化物，以厚膜形态覆盖在阴极表面，因而阻滞氧扩散到阴极，增大浓差极化。也有同时阻滞阳极过程和阴极过程的混合型缓蚀剂。有些溶液中的杂质，如S、Se、As、Sb、Bi等化合物，能阻抑阴极放氢过程，使阴极极化增大，减缓腐蚀。缓蚀剂的用量一般要先通过试验才能确定。
有机缓蚀剂属于吸附型缓蚀剂，它们吸附在金属表面形成几个分子厚的不可见膜，一般同时阻滞阳极和阴极反应，但阻滞效果并不相同。常用品种有含N、含S、含O、含P的有机化合物，如胺类、杂环化合物、长链脂肪酸化合物、硫腺类、醛类、有机磷类等。缓释剂的吸附类型有静电吸附、化学吸附。静电吸附剂有苯胺及其取代物，吡啶、丁胺、苯甲酸及其取代物如苯磺酸等;化学吸附剂有氮和硫杂环化合物;有些化合物同时具有静电和化学吸附作用。此外，有些螯合剂能在金属表面生成一薄层金属有机化合物。近年来，有机缓蚀剂发展很快，应用广泛，使用这些缓蚀剂也会产生缺点，如可能污染产品，可能对生产流程产生不利影响等。
气相缓蚀剂多是挥发性强的物质，也属于吸附型缓蚀剂。它的蒸气被大气中水分解出有效的缓蚀基团，吸附在金属表面使腐蚀减缓，一般用于金属零部件的保护、贮藏和运输。它必须用于密封包装内，海洋油轮内舱也可用它来保护。常见的有效气相缓蚀剂有脂环胺和芳香胺;聚甲烯胺;亚硝酸盐与硫脲混合物;乌洛托品和乙醇胺;硝基苯和硝基萘等。 总结：对于金属的防护还有很多其他新型措施，但以上几种是目前源与能源紧缺的时代，解决好金属腐蚀问题将会创造出无以估计的价值。
参考资料
[1] 《应用电化学》 杨辉 卢文庆 编著 科学出版社 [2] 《物理化学》 傅献彩主编 高等教育出版社 [3] 《电化学基础》[4] 《腐蚀电化学》
杨文治
曹楚南 北京大学出版社 化学工业出版社
第二篇：金属的电化学腐蚀与防护教案
金属的电化学腐蚀与防护 电解原理知识梳理 1. 电解原理 电解
使通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴、阳两极引起 的过程
电极名称
阳极
和电源相连的电极，发生反应
阴极
和电源相连的电极，发生
电极材料
惰性电极
Pt、Au、石墨
金属电极
除Pt、Au外的金属材料(如Fe、Cu、Zn、Ag等)
电子流向
电源活波→导线→电解池→电解池→导线→电源
离子移动方向
.
.
电解质溶液中阳离子移向
电解质溶液中阴离子移向
离子放电顺序
阳极
金属活泼电极>>>>>含氧酸根
阴极
Ag+>Fe3+>>H+>>>Zn2+
应用
电解精炼、电镀、氯碱工业、电解制铝
2.电解原理的应用
(1)氯碱工业：用电解饱和NaCl溶液的方法来制取、和，并以它们为原料生产一系列化工产品的工业。 (2)电镀
电镀时，镀件接电源极，镀层金属接电源极。溶液中必须含有一定浓度的，当通电时，阳极。在阴极。 (3)铜的电解精炼
电极材料：粗铜板与直流电源正极相连作，纯铜片与直流电源负极相连作。
电解质溶液：用作电解液。
反应原理：阳极粗铜(以及比铜活泼的锌、铁、镍等)被，阴极Cu2+被;其他Zn2+、Fe2+留在溶液中，而比铜活泼性弱的银、金等金属沉积在阳极下面，形成。 二.金属的腐蚀与防护
1.金属腐蚀是指金属与周围接触到的空气或液体发生反应而引起损耗的现象。
2.金属腐蚀可以分为和。化学腐蚀是金属跟接触到的氧化性气体或氧化性液体等直接发生化学反应而引起的腐蚀。而电化学腐蚀是指不纯的金属跟溶液接触时，因发生反应而发生的腐蚀。
3.金属发生电化学腐蚀时，可分为腐蚀和腐蚀。两者的本质相同，但正极反应不同，即析氢腐蚀的正极反应为，而吸氧腐蚀的正极反应为。
4.金属防护的措施有：(1)制成，(2)涂盖，(3)牺牲阳极的阴极保护法——，(4)外加电流的阴极保护法——原理。
金属腐蚀快慢顺序：电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护腐蚀措施的腐蚀 随堂练习
1.用惰性电极实现电解，下列说法正确的是(
) A.电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液pH不变 B.电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH-，故溶液pH减小
C.电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶2 D.电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶1 2.(2010·原创)关于电解NaCl水溶液，下列叙述正确的是 (
) A.若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色 B.若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色 C.电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠
D.电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性 3. (2009·北京理综，6)下列叙述不正确的是(
) A.铁表面镀锌，铁作阳极
B.船底镶嵌锌块，锌作负极，以防船体被腐蚀 C.钢铁吸氧腐蚀的正极反应：O2+2H2O+4e-===4OH- D.工业上电解饱和食盐水的阳极反应：2Cl--2e-===Cl2↑
4.如下图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极，则下列有关 的判断正确的是(
) A.a为负极、b为正极
B.a为阴极、b为阳极 C.电解过程中，d电极质量增加 D.电解过程中，氯离子浓度不变
5.下列关于铜电极的叙述正确的是(
) A.铜锌原电池中铜是负极
B.用电解法精炼粗铜时，粗铜作阴极
C.在镀件上电镀铜时可用金属铜做阳极 D.电解稀硫酸制H2和O2时铜做阳极 6. (2010·试题调研，江苏南通3月)下列描述中，不符合生产实际的是(
) A.电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极 B.电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极
C.电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极 D.在镀件上电镀锌，用锌作阳极
7. (2010·试题调研，广东广州3月)用两支惰性电极插入CuSO4溶液中，通电电解，当有1×10-3 mol的OH-放电时，溶液显浅蓝色，则下列叙述正确的是(
) A.阳极上析出5.6 mL O2(标准状况) B.阴极上析出16 mg Cu C.阴极上析出11.2 mL H2(标准状况)
D.阳极和阴极质量都无变化
8、如图, 水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：
(1)若液面上升，则溶液呈性，发生腐蚀,电极反应式为：负极：
,正极： (2)若液面下降，则溶液呈性，发生腐蚀，电极反应式为：负极：，正极：。
9. 电解原理在化学工业中有广泛的应用。如右图表示一个电解池，装有电解液c;A、B分别是两块电极板，通过导线与直流电源相连。
(1)若A、B都是惰性电极，电解质溶液c是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在U型管两边各滴入几滴酚酞试液，试判断
①a是________极(填“正”或“负”)，B是________极(填“阴”或“阳”); ②A电极上的电极反应式为______________________________________， B电极上的电极反应式为______________________________________;
③检验A电极产物的方法是_______________________________________。 (2)如用电解法精炼粗铜，电解液c选用CuSO4溶液，则
①A电极的材料是________，电极反应式为________; ②B电极的材料是________，电极反应式为________。
(3)用惰性电极电解CuSO4溶液。若阴极上析出Cu的质量为3.2 g，则阳极上产生的气体在标准状况下的体积为________;常温下，若将电解后的溶液稀释至1 L，则溶液的pH约为________。
第三篇：金属的电化学腐蚀与防护教学反思
人教版选修四第四章第四节《金属的电化学腐蚀与防护》是在学习了原电池和电解池原理的基础上展开的，学生已经具备了一定的理论知识，本节课的学习有利于培养学生探索问题、解决问题能力。
本节课讲述了金属腐蚀的严重危害、电化学腐蚀的原理和防止金属腐蚀的方法，重点是掌握金属电化学腐蚀
1、析氢腐蚀
2、吸氧腐蚀和防护金属电化学腐蚀的方法。本节课是原电池和电解池原理的实际应用，和生活联系很多，容易引起学生学习的兴趣，具有学习好的原动力，存在的问题是学生理解起来有点困难。
据新课程的理念，在教学过程中设计教学情景，激发起学生学习的兴趣，突出学生学习的主体地位，引导学生探索问题、解决问题能力，让学生参与到整个课堂教学中。由实物和图片导入课程，学生课堂气氛活跃。通过比较的方法学好
1、析氢腐蚀
2、吸氧腐蚀，收到了很好的效果。在讲述防护金属电化学腐蚀的方法时，由轮船引入学生再次提高兴趣，总体效果良好。这节课通过自主学习和比较对比，分析、讨论得出金属腐蚀的本质，引导学生得出析氢腐蚀和吸氧腐蚀的形成条件及二者的区别，达到学以致用之目的。
第四篇：第四节 金属的电化学腐蚀与防护公开课教案
选修4
公开课教案
第四节 金属的电化学腐蚀与防护
一、教学目标 1.知识与技能目标
(1)知道金属腐蚀的两种类型(化学腐蚀和电化学腐蚀)。 (2)能解释金属发生电化学腐蚀的原因,认识金属腐蚀的危害。 (3)知道防护金属腐蚀的方法。 2.过程与方法目标
(1)学会设计控制单一变量进行对比实验以及对实验设计进行评价。 (2)从实验探究过程中提高对实验现象的观察能力和分析能力。 3.情感态度与价值观目标
(1)通过金属腐蚀与生产、生活实际相联系的内容,增强学生学习兴趣. (2)通过课堂探究活动,发展学生的探究能力,学会与人合作,共同研究，探讨科学问题。 (3)通过化学实验(设计、验证和评价)这一科学研究方法，培养学生实事求是的科学精神，帮助学生树立正确的科学态度。
二、教学重难点
教学重点 金属的电化学腐蚀及金属的电化学防护。 教学难点 金属发生吸氧腐蚀的电化学原理。
三、教学内容安排
(一)本节内容在教材中的地位
“金属的腐蚀与防护”始终是一个世界性的异常棘手的科技难题。本节开篇提供的统计资料——“发达国家每年由于金属腐蚀造成的直接损失约占全年国民生产总值的2%～4%”，远远超过各种自然灾害造成损失的总和，这无疑会给人们一个重要的警示：金属腐蚀，不可等闲视之!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。然而人们对随处可见的金属腐蚀现象早已习以为常，不以为怪。因此，本节教学一方面是让学生了解金属发生腐蚀的原因及现代防腐措施，同时还要让学生知道：防止金属腐蚀，任重道远。
本节处于该章的最后一节，在学习了原电池原理及电解池原理的基础上展开，介绍了金属腐蚀造成的严重危害、电化学腐蚀的原理及防止金属腐蚀的几种方法，重点是掌握金属电化学腐蚀(析氢腐蚀和吸氧腐蚀)的本质(金属表面形成了微型原电池)，同时指出，人们根据对金属电化学腐蚀本质的认识，发现了防护金属电化学腐蚀的方法，并具体地介绍了牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法,不但运用原电池原理(牺牲阳极的阴极保
选修4
公开课教案
护法)，也再次运用了电解原理(外加电流的阴极保护法),加深了学生对化学能与电能相互转化的认识。
本节内容是本章理论知识的实际应用，有利于培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。
为了拓展学生的知识面与培养他们的合作精神，教科书还安排了一项【实践活动】，要求学生查阅有关防治钢铁腐蚀方法的资料并交流。
(二)学时安排 1课时
附图
教
学
流
程
四、教学资源
1、发挥计算机辅助教学功能，加强教学的直观性
充分利用视频和图片，使抽象问题具体化，降低了学习难度。
2、注意理论在实际中的应用，体现化学知识的社会价值
通过认识实践，再认识，再实践，激发学生学习兴趣。使学生对理论知识不断深化，并应用于生产，生活实际中，认识化学知识的社会价值。
3、充分发挥实验功能,体现学科特色 (1)组织学生进行家庭小实验 (2)演示实验 (3)实验探究
选修4
公开课教案
五、教学方法、学习指导策略 本节内容可大致分为三部分：
揭示金属腐蚀的严重性和危害性→ 分析发生金属腐蚀的原因→探讨防止金属腐蚀的思路和方法。
鉴于金属的电化腐蚀比化学腐蚀更为普遍，也更为严重，教科书中又重点以最常见的钢铁锈蚀为例，剖析了金属的两种电化腐蚀过程——析氢腐蚀和吸氧腐蚀，并重点介绍了金属的电化学防护方法——牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法。
(一)实验探究：从生活中的实例入手，引导学生探究金属腐蚀的原因及原理，在此基础上分析教科书中演示实验的实验现象，进一步认识金属的吸氧腐蚀原理。利用师生互动、生生互动的方式，得出金属腐蚀的防护方法。
(二)实际应用：展示学生提供的有关金属腐蚀与金属防护的资料，归纳整理出相关问题并引发讨论→进入电化学腐蚀原理的教学→使学生认识到电化腐蚀的本质→解决实际问题→进入理论应用教学。
(三)充分发挥学生的积极性与主动性：将化学知识与社会生存、发展密切联系起来，激发学生探究化学反应原理的积极性与主动性，提高创造性地解决实际问题能力，体现“从生活中来，到生活中去”的学习理念。
(四)充分利用信息资源，提高学生社会责任感：通过播放视频展示图片，帮助学生对电化学腐蚀与防护形成一些感性认识。利用实验加深对原理本质的理解。通过学生之间的讨论、交流、互动，培养学生自主学习、合作学习的能力。
六 、课堂评价建议
1.为了保护地下钢管不受腐蚀，可使它与( )。
A.直流电源负极相连 B.铜板相连
C.锌板相连 D.直流电源正极相连 2.下图各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是 。
选修4
公开课教案
A 4>2>1>3 B 2>1>3>4 C 4>2>3>1 D 3>2>4>1 3.现有一块镀锌铁板(俗称白铁)和一块镀锡铁板(俗称马口铁)，你能预测那种铁板更耐腐蚀?选择必要的试剂，验证你的假想。
第五篇：《第四章 第四节金属的电化学腐蚀与防护》教学反思
海南华侨中学高二化学组李冰心
一、课题名称：第四节金属的电化学腐蚀与防护
二、时间：2012-11-26
地点：高二(16)班
参加人员：高二备课组全体人员
本节课通过情境导学法，实验探究法，利用多媒体辅助教学等方式，让学生了解金属腐蚀的原理和危害。通过学习明确金属腐蚀的本质及电化学腐蚀的原理，培养学生节约资源，爱护环境的意识;加深学生对化学与生活密切关系的认识，激发学生的学习兴趣，促进学生科学素养的全面提高。
《金属的电化学腐蚀与防护》选自人教版高中化学选修4《化学反应原理》
第四章第四节。此节内容分《金属的电化学腐蚀》和《金属的电化学防护》两个课时进行，本教学设计针对第一课时《金属的电化学腐蚀》设计。
金属的腐蚀是生活中比较常见的现象，同时也是一个世界性的异常棘手的科技难题。通过让学生提前上网、进图书馆查阅资料图片，培养学生化学信息的收集、整理、分析运用能力。同时，金属的电化学腐蚀可用实验探究法进行教学，形成直观印象，更有利于学生理解知识。在教学难点“析氢腐蚀与吸氧腐蚀”上，充分利用多媒体的优势，用动画演示突破难点。
本节课符合新课标理念，让学生自主探究，解决金属腐蚀的相关问题，独立思考与小组讨论相结合，培养学生的思维能力和合作意识。以实验探究法和多媒体演示法为主线，更能体现以学生为主体的新课标思想。让学生对金属的化学腐蚀和电化学腐蚀有了直观的认识。学生总体反应都不错，但是，本课知识点相对集中，学生基础差的学习有一定困难;同时上课的内容可能多了点，难免上起来有些地方稍微赶了点，体现在练习时间赶了点，以致只能匆匆结尾。以后课件设计时要多考虑学生的总体情况，尽量做到合理而不匆忙。