师：同学们，今天我们学习高中化学，山东科学技术出版社高二选修《化学反应原理》第一章第三节第三课时——金属的腐蚀与防护。金属的腐蚀在生活中较为常见，我们常见的是钢铁发生腐蚀。那同学们知道钢铁发生腐蚀的原理是什么吗？以及如何才能避免钢铁发生腐蚀呢？带着这些疑问，我们一起来学习金属的腐蚀与防护。
首先，请大家阅读教材第27页中间的两段话，回答下面三个问题：一、什么是金属腐蚀？二、金属腐蚀的实质是什么？三、金属腐蚀的种类有哪些？没有书的同学可以观看PPT上我从书上截取的这两段话。
通过阅读教材，我们知道金属腐蚀是金属表面与周围的物质发生化学反应，或因电化学作用而遭到破坏。金属腐蚀的实质是金属原子失电子变为阳离子。金属腐蚀一般分为化学腐蚀和电化学腐蚀。
那我们怎样区分金属发生的是化学腐蚀还是电化学腐蚀呢？我们先来看化学腐蚀的定义，如果金属和其他物质直接接触发生氧化还原反应引起的腐蚀则是化学腐蚀。例如铜在空气中加热变黑，就属于化学腐蚀。
那什么是电化学腐蚀呢？不纯金属或合金发生原电池反应，使较活泼的金属失电子被氧化引起的腐蚀，我们一般称为电化学腐蚀。例如钢铁在潮湿的空气中腐蚀生锈，发生的就是电化学腐蚀。图片中展示的是钢铁在空气中生锈的现象。这些现象我们在生活中比较常见，那同学们思考一下，钢铁腐蚀生锈，发生的是化学腐蚀还是电化学腐蚀呢？
有的同学可能会想，钢铁发生的应该是化学腐蚀，因为铁和氧气发生反应不就腐蚀了吗？也没看见钢铁里面形成原电池。但也有的同学说钢铁可能发生的是电化学腐蚀，至于为什么也说不清楚。
当然，对于钢铁腐蚀发生什么类型，我们不能仅仅停留在感性认识上，一定要把化学知识转化成理性知识。那如何判断钢铁发生的是化学腐蚀还是电化学腐蚀？我们可以通过实验来证明。
我们设计了实验一和实验二。这两个实验的装置是一样的，不同的是实验一中用的是食盐水浸泡过的纯铁，实验二中用的是食盐水浸泡过的铁钉。纯铁中只有铁元素，铁钉是铁和碳的合金，既有铁又有碳元素，这是两个实验的不同之处。
过一段时间后，观察实验一和实验二中导管中的水柱是否上升。经过实验，我们发现实验一中导管中的水柱几乎没有变化，实验二中导管中的水柱上升了。那同学们思考一下，为什么会出现这样不同的现象呢？
有的同学说，实验现象不同，是因为两个实验中的条件不一样，只要找到它们的差异，就有可能是引起实验现象不同的原因。
两个实验中不同的地方是，实验一中用的是纯铁，只有铁元素；实验二中用的是铁钉，既有铁元素又有碳元素，差异就在于实验二中多了碳元素。
有的同学说，实验二的现象应该是碳和装置内的氧气发生了反应，从而使实验二中导管中的水柱上升了。这个猜测乍一听好像有道理，但是否真的如此，我们还需要进一步分析。
那如何判定是不是碳和氧气发生反应造成实验二的现象呢？我们一起来看。
要想证明是不是碳和氧气反应，还需要用到实验二中导管中水柱上升这个实验现象。这个现象说明实验二里面的气体变少了。如果是碳和氧气生成二氧化碳，反应前后气体的量并没有发生变化，那就不会造成导管中水柱上升。如果是碳和氧气生成一氧化碳，反应后气体的量会变多，这样不仅不会造成导管中水柱上升，还会使导管中的水柱下降。由此证明，实验二中导管中水柱的上升并不是碳和氧气反应造成的。
那不是碳元素造成的，该如何解释两个实验现象呢？其实还是跟碳元素有关，只不过不是碳和氧气造成的。我们认真分析一下实验二，在实验二中的铁钉里面既有铁元素又有碳元素，铁和碳刚好能做两个电极，它表面又有氯化钠溶液，刚好是电解质溶液，铁、碳和表面的氯化钠溶液会构成原电池。构成原电池可以加快反应速率，从而使铁和氧气反应速率变快，这样就能造成实验二中导管中水柱的上升。实验一中，因为是纯铁，在常温下和氧气反应的速率比较慢，又不能构成原电池，所以实验一中导管中的水柱几乎没有变化。
所以由此我们得到结论，钢铁在空气中的腐蚀一般都是电化学腐蚀。
那请同学们结合我们上面的讲解，以及图片中的提示，尝试写出实验二中的正极、负极电极反应式和总反应方程式。
在实验二中，我们知道铁钉里面的铁和碳与它表面的食盐水形成了原电池，其中铁比碳活泼，所以负极材料是铁，正极材料是碳。在负极上，铁失电子变成二价铁离子；在正极上，氧气得电子结合水生成氢氧根。总反应式为铁和氧气和水生成氢氧化亚铁。
讲到这，有同学可能会有疑问，铁腐蚀不是变成铁锈吗？怎么没看见铁锈出现呢？那同学们思考一下，铁锈是如何出现的？铁锈出现的原理是生成的氢氧化亚铁，又会被氧气氧化成氢氧化铁，氢氧化铁又会分解成带n个结晶水的氧化铁，这就是铁锈的主要成分。
大家观察一下，在这个电化学腐蚀的过程中，氧气参与反应，所以我们把这类腐蚀叫做吸氧腐蚀。
在实验二中，我们做了铁钉发生吸氧腐蚀的实验。实验二中铁钉表面是氯化钠溶液，那同学们思考一下，如果把铁钉表面的食盐水换成盐酸，预测一下实验三会有什么现象？
这个不难解答，如果把铁钉表面的食盐水换成盐酸，实验三中导管中的水柱会下降，原因是具支试管中的铁会和盐酸反应产生氢气，使装置内的气体压强变大。
在实验三中，铁钉中的铁和碳与它表面的盐酸也构成了原电池。请同学们结合图片的提示，尝试写出实验三中的正极、负极电极反应式和总反应方程式。
在实验三中，铁钉中的铁和碳与盐酸构成原电池，铁比碳活泼，所以铁做负极，碳做正极。在负极上，铁失电子变成二价铁离子；在正极上，氢离子得电子生成氢气。总反应式为铁和氢离子反应，生成二价铁离子和氢气。
大家观察这个电化学腐蚀的过程中有氢气产生，所以我们把这类腐蚀叫做析氢腐蚀。
在钢铁发生的析氢腐蚀和吸氧腐蚀的过程中都形成了原电池，所以析氢腐蚀和吸氧腐蚀都属于电化学腐蚀。
通过上面的内容，我们学习了钢铁既能发生析氢腐蚀，又能发生吸氧腐蚀。那如何判断钢铁什么时候发生析氢腐蚀，什么时候发生吸氧腐蚀呢？我们来看一下析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较。
首先从条件上来说，如果水膜的酸性较强，钢铁发生的一般是析氢腐蚀；如果水膜酸性很弱或者呈中性，钢铁发生的一般是吸氧腐蚀。