师：同学们好，这节课我们一起来学习高二人教版选择性必修一第四章第三节“金属的腐蚀与防护”。本节课的学习目标有三个：第一，了解金属腐蚀带来的危害，认识防止金属腐蚀的重要意义，树立节约成本、保护资源的可持续发展观念，以及化学造福人类、造福社会的责任感；第二，了解化学腐蚀和电化学腐蚀的含义，认识钢铁析氢腐蚀和吸氧腐蚀发生的条件和原理，会书写电极反应式和总反应式；第三，知道常见的防止金属腐蚀的方法，并能解释其原理。
“帘外芭蕉三两叶，门环也铜绿”，这里的铜绿其实就是铜生锈后的铜锈，主要成分是碱式碳酸铜。大家看，这是一根生锈的钢管，锈迹斑斑，铁锈的主要成分是水和氧化铁。从这些金属腐蚀后的现象，我们先来了解金属腐蚀的危害及金属防护的重要意义。
金属腐蚀的危害主要体现在以下几个方面：其一，金属外形、色泽、机械性能发生变化；其二，影响机器仪表设备精度和灵敏度，甚至导致报废；其三，使桥梁建筑物强度降低，引发坍塌；其四，造成地下金属管道泄漏；其五，致使轮船船体损坏；其六，金属腐蚀还可能造成环境污染。而且，金属腐蚀造成的损失远超我们想象。通过几组数据了解一下，因金属腐蚀而造成的损失占到国内生产总值的2%到4%。据国外统计，金属腐蚀的年损失远远超过水灾、火灾、风灾和地震平均值损失的总和，这里还不包括由于腐蚀导致的停工、减产或爆炸等造成的间接损失。因此，了解金属腐蚀的原因并采取有效措施防止金属腐蚀意义重大。
接下来，我们学习金属腐蚀的原理。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引起损耗的现象。其本质是金属原子失去电子产生金属阳离子，也就是发生氧化反应。金属腐蚀的类型包括化学腐蚀和电化学腐蚀，化学腐蚀即金属与其他物质直接反应，比如铁跟盐酸的反应。电化学腐蚀指发生原电池反应，金属做负极失电子被氧化，像轮船的船体锈蚀、菜锅的底部生锈，都是铁作负极被氧化而腐蚀。接下来我们深入探讨金属的电化学腐蚀问题。
首先思考，化学腐蚀和电化学腐蚀哪个更普遍？钢铁在强酸性环境中易被腐蚀，在高温下容易被氧化腐蚀。那么在常温下，中性溶液或弱酸性溶液中能否被腐蚀？让我们通过实验探究一来寻找答案。请看实验视频。
实验4 - 3，将经过酸洗除锈的铁钉用饱和食盐水浸泡一下，放入如图4 - 21所示的聚酯试管中，几分钟后观察导管中水柱的变化。
我们会看到，导管内的水柱上升，铁钉上生成铁锈红色固体。在上述装置中构成了铁碳原电池，示意图如下：铁做负极，铁失电子产生二价铁离子；正极碳附近，氧气与水得电子产生氢氧根，使正极周边呈碱性。溶液中的亚铁离子与氢氧根结合产生氢氧化亚铁，氢氧化亚铁进一步与氧气和水反应产生氢氧化铁。氢氧化铁吸水得到红褐色的水合氧化铁，也就是铁锈。像钢铁这样，在金属表面吸附的水膜呈中性或者酸性很弱，且有一定氧气的条件下，发生的电化学腐蚀叫吸氧腐蚀。常温下纯铁与水不直接反应，与氧气也难反应，但钢铁在弱酸性或中性潮湿条件下能发生电化学腐蚀，原因在于钢铁是含碳合金，在这种条件下构成原电池，铁作负极被腐蚀。
现在思考，如果将铁钉浸没在一定酸性的电解质溶液中，电极反应有变化吗？
从图中我们看到，铁钉表面有气泡产生，说明铁钉中铁作负极失电子，产生亚铁离子。氢离子在正极得电子产生了氢气。像这样，金属表面水膜溶解大气中的酸性气体，使得水膜中含有一定量的氢离子，使溶液呈一定酸性时发生的电化学腐蚀叫析氢腐蚀。接下来我们对这两种电化学腐蚀的类型进行比较。析氢腐蚀的条件是水膜呈一定的酸性，吸氧腐蚀的条件是水膜呈中性或酸性很弱，甚至碱性。从电极反应来看，负极相同，但正极不同。通常两种腐蚀同时存在，但以吸氧腐蚀更普遍。析氢腐蚀和吸氧腐蚀都属于电化学腐蚀。实际上，金属腐蚀过程中电化学腐蚀和化学腐蚀往往同时发生，但绝大多数属于电化学腐蚀，可见电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍。
再思考，化学腐蚀和电化学腐蚀哪个更快？请大家从电子转移的角度思考，设计对比实验证明。这就是实验探究二：向两个试管中加入同量的锌粒、同浓度、同体积的盐酸，之后向其中一支滴入两滴硫酸铜溶液，观察放出气体的快慢。请看实验视频。
实验4 - 3，取两支试管，分别放入两颗锌粒和等体积等浓度的稀盐酸，观察现象，然后向其中一支试管中滴加1 - 2滴硫酸铜溶液，再观察现象。可以看到，两支试管产生的气泡较小，产生速度一般。加了硫酸铜的右边试管，产生的气泡大，产生的速度快。
分析原因，滴入硫酸铜的试管中锌与硫酸铜发生反应，生成金属铜，铜附在锌的表面，构成铜锌原电池，锌为负极，加快了锌失电子的速率。由此可以得出结论，电化学腐蚀比化学腐蚀更快。在电化学腐蚀中，金属做原电池的负极，加速了电子转移。我们从条件、现象、本质、影响因素和联系五个方面对化学腐蚀和电化学腐蚀进行对比。化学腐蚀的条件是金属跟干燥气体或非电解质溶液直接接触，电化学腐蚀的条件是不纯金属化合物跟电解质溶液接触；化学腐蚀无电流产生，电化学腐蚀有微弱电流产生；化学腐蚀是金属被氧化，电化学腐蚀是较活泼金属被氧化；化学腐蚀与接触物质的氧化性及温度有关，电化学腐蚀与电解质溶液的酸碱性及金属活动性有关，两者往往同时发生，且电化学腐蚀更普遍。