金屬的電化學(xué)腐蝕與防護.ppt

第四節(jié) 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護,被腐蝕的金屬,因為金屬腐蝕而使橋梁坍塌,我國每年因金屬腐蝕造成的損失占國民生產(chǎn)總值(GDP) 的2% 4%，鋼鐵因腐蝕而報廢的數(shù)量約占鋼鐵當 年產(chǎn)量的25%-30%。全世界每年因為金屬腐蝕造成 的直接經(jīng)濟損失約達7000億美元，是地震、水災(zāi)、臺 風(fēng)等自然災(zāi)害造成損失總和的6倍。,資料,金屬被腐蝕后有什么危害？,思考與歸納：,（1）外形、色澤、機械性能發(fā)生變化；,（2）影響機器、儀表設(shè)備精度和靈敏度，以至報廢；,（3）橋梁、建筑物強度降低而坍塌；,（4）地下金屬管道泄漏；,（5）輪船船體損壞；,（6）金屬腐蝕還可能造成環(huán)境污染。,損耗金屬 損壞機械設(shè)備 造成經(jīng)濟損失 造成嚴重事故,（1）外形、色澤、機械性能發(fā)生變化；,（2）影響機器、儀表設(shè)備精度和靈敏度，以至報廢；,（3）橋梁、建筑物強度降低而坍塌；,（1）外形、色澤、機械性能發(fā)生變化；,（2）影響機器、儀表設(shè)備精度和靈敏度，以至報廢；,（4）地下金屬管道泄漏；,（3）橋梁、建筑物強度降低而坍塌；,（1）外形、色澤、機械性能發(fā)生變化；,（2）影響機器、儀表設(shè)備精度和靈敏度，以至報廢；,（5）輪船船體損壞；,（4）地下金屬管道泄漏；,（3）橋梁、建筑物強度降低而坍塌；,（1）外形、色澤、機械性能發(fā)生變化；,（2）影響機器、儀表設(shè)備精度和靈敏度，以至報廢；,不純的金屬與電解質(zhì)溶液接觸 時，會發(fā)生原電池反應(yīng)，比較活潑的金屬失電子而被氧化的腐蝕叫做電化學(xué)腐蝕。,一、金屬的電化學(xué)腐蝕,金屬與周圍的氣體或液體物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起損耗的現(xiàn)象。,2、金屬腐蝕的類型,（1）化學(xué)腐蝕,（2）電化學(xué)腐蝕,金屬與接觸到的干燥氣體（如O2,Cl2,SO2）或非電解質(zhì)液體(石油)等直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)引起的腐蝕叫做化學(xué)腐蝕。,（更普遍且危害大）,1、金屬腐蝕：,實質(zhì)：發(fā)生氧化還原反應(yīng) M - ne- = M n+,金屬與接觸到的干燥氣體（如O2,Cl2,SO2）或非電解質(zhì)液體(石油)等直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)引起的腐蝕叫做化學(xué)腐蝕。,3、化學(xué)腐蝕,（2）原理：,（1）定義：,（3）影響因素：,金屬跟氧化劑直接發(fā)生氧化還原反應(yīng)。,金屬越活潑，越易被腐蝕； 金屬所處的環(huán)境溫度越高，腐蝕速率越快 氧化劑濃度越大，腐蝕速率越快。,4、電化學(xué)腐蝕,不純的金屬（或合金）跟電解質(zhì) 溶液接觸時，會發(fā)生原電池反應(yīng)， 比較活潑的金屬失去電子而被氧化， 這種腐蝕叫做電化學(xué)腐蝕。,不純的金屬（或合金）,發(fā)生原電池反應(yīng),負極金屬失電子被氧化,科學(xué)探究,現(xiàn)有潔凈無銹的鐵釘，試管、植物油、NaCl溶液、CH3COOH溶液和煮沸后迅速冷卻的蒸餾水，你也可以選用其他物品，設(shè)計實驗探究鐵釘銹蝕需要哪些條件，以及在什么條件下銹蝕速率快。,不同條件下鐵釘?shù)母g,有氣泡產(chǎn)生，反應(yīng)速率快,相當長時間鐵釘未被腐蝕,鐵釘被腐蝕最快,由于無O2，較長時間鐵釘未被腐蝕,鐵釘漸漸生銹,鐵釘被腐蝕,無現(xiàn)象,由于無O2，鐵釘未被腐蝕,無現(xiàn)象,由于無O2、H2O鐵釘不能被腐蝕,植物油,鋼鐵在干燥的空氣里長時間不易被腐蝕,但在潮濕的空氣里卻很快被腐蝕,這是什么原因呢?,在潮濕的空氣里,鋼鐵表面吸附了一層薄薄的水膜。水膜中溶解有來自大氣中的CO2、SO2、H2S等氣體 使水膜中含有一定量的H + H2O + CO2 H2CO3 H + + HCO3 - H2O H + +OH- 這樣在鋼鐵表面形成了一層電解質(zhì)溶液的薄膜,它跟鋼鐵里的鐵和少量的碳構(gòu)成無數(shù)微小的原電池。,鋼鐵的析氫腐蝕示意圖,鋼鐵的吸氧腐蝕示意圖,負極（Fe）： Fe2e = Fe2+ 正極（C）：水膜酸性較強 2H+2e = H2,水膜酸性很弱或呈中性 2H2O+O2+4e = 4OH,電解質(zhì)溶液,鋼鐵,其中鐵作負極,碳作正極,鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較,水膜呈酸性,水膜酸性很弱或呈中性,2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2,4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3,Fe2O3 nH2O,通常兩種腐蝕同時存在，但以吸氧腐蝕為主。,燒過菜的鐵鍋如果未及時洗凈（殘液中含 NaCl），第二天便出現(xiàn)紅棕色銹斑（主要成分為Fe 2 O 3nH2O）。請問這種腐蝕是化學(xué)腐蝕還是電化學(xué)腐蝕?為什么?,解析：屬于電化學(xué)腐蝕。 因為鐵鍋是由生鐵做成的,鐵鍋生銹是因為Fe-C-NaCl形成原電池。鐵作負極，失去電子變成亞鐵離子，從而被腐蝕。,思考：,將用酸洗除銹的鐵釘，在飽和食鹽水浸泡后 放在如圖所示的裝置中，幾分鐘后觀察導(dǎo)管中水柱的變化,實驗現(xiàn)象：,幾分鐘后,裝置中的導(dǎo)管中水柱上升,結(jié)論：說明裝置中有氣體參加反應(yīng)。,思考：該氣體是什么呢？ 幾天之后發(fā)現(xiàn)鐵釘表面生銹，發(fā)生的是吸氫腐蝕還是吸氧腐蝕？,知識總結(jié),一、金屬的電化學(xué)腐蝕,2、金屬腐蝕的本質(zhì)：,1、金屬腐蝕：,-,金屬的腐蝕是指金屬與周圍接觸到的氣體或液體發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起損耗的現(xiàn)象,化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的比較,化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕同時發(fā)生， 但電化學(xué)腐蝕更普遍,隨溫度升高而加快,與原電池的組成有關(guān),相同條件下較電化學(xué)腐蝕慢,較快,1銅制品上的鋁質(zhì)鉚釘，在潮濕空氣中易腐蝕的原因可描述為（ ） A形成原電池時鋁作負極 B形成原電池時銅作負極 C形成原電池時，電流由鋁經(jīng)導(dǎo)線流向銅 D鋁鉚釘發(fā)生了化學(xué)腐蝕,2以下現(xiàn)象與電化腐蝕無關(guān)的是（ ） A黃銅（銅鋅合金）制作的銅鑼不易產(chǎn)生銅綠 B生鐵比軟鐵蕊（幾乎是純鐵）容易生銹 C鐵質(zhì)器件附著銅質(zhì)配件，在接觸處易生鐵銹 D銀質(zhì)獎牌久置后表面變暗,練 習(xí),A,D,3,下列裝置中四塊相同的Zn片，放置一段時間后腐蝕速 率由慢到快的順序是,(4),(2),(1),(3),4、,分析右圖，按要求寫出有關(guān)反應(yīng)方程式： （1）、鐵棒上的電極反應(yīng)式為： （2）、碳棒上的電極反應(yīng)式為： （3）、溶液中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：,2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2,4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3,O2+2H2O+4e-4OH-,2Fe4e-2Fe2+,有M、N兩種金屬，分別與鹽酸反應(yīng)，產(chǎn)生H2速率相近， 試設(shè)計一個實驗比較M、N兩種金屬的活潑性。,思考題：,影響金屬腐蝕的因素：,1、金屬的本性：金屬越活潑，就越容易 失去電子而被腐蝕。如果金屬中能導(dǎo)電的雜質(zhì)不如該金屬活潑，則容易形成原電池而使金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕。 2、介質(zhì)：遇潮濕空氣、腐蝕性氣體、電解質(zhì)溶液，容易被腐蝕,思考與交流,請根據(jù)生活常識以及下圖總結(jié)金 屬防護常用的方法，并解釋這些方法 為什么可以達到防止金屬腐蝕的目的。,健身器材刷油漆以防銹,衣架和電線的外面包上一層塑料層,某些工具的“機械轉(zhuǎn)動部位”選用油脂來防銹,自行車的鋼圈和車鈴是在鋼上鍍上一層既耐腐蝕又耐磨的Cr,你還知道哪些防止金屬腐蝕的方法？請舉例說明。,制成不銹鋼；或在金屬表面鍍一層比要保護的金屬更活潑的金屬。,用犧牲鎂塊的方法來防止地下鋼鐵管道的腐蝕，鎂塊必須定期更換,鎂,二、金屬的防護方法,1、在金屬表面覆蓋保護層：油、油漆、塑料、搪瓷、鍍一層金屬,2、改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)：如制成合金,3、電化學(xué)保護法,（1）犧牲負極保護正極法,（原電池原理）,(例：輪船船身上的鋅塊、地下鋼鐵管道接鎂塊),（2）外加電流的陰極保護法,（2）外加電源的陰極保護法,（1）犧牲負極保護正極法,規(guī)律小結(jié),在同一電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕的快慢規(guī)律如下： 電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕 化學(xué)腐蝕有防腐措施的腐蝕 防腐措施由好到壞的順序如下： 外接電源的陰極保護法犧牲負極保護正極法有一般防腐條件保護無防腐條件,練 習(xí),1下列方法可用于金屬防護的是（ ） 原電池反應(yīng) 涂油漆 電鍍 置于干燥環(huán)境 A B C D全部,D,2有關(guān)金屬腐蝕的論述，正確的是（ ） A金屬的腐蝕一定伴有電流產(chǎn)生 BFe在干燥的氯氣里比在潮濕的空氣里更易被腐蝕 C發(fā)生化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿母g時較活潑的金屬總是 作正極而被腐蝕 D發(fā)生電化腐蝕時都有能量的轉(zhuǎn)變，且被腐蝕的金屬 總是失電子,D,3,如圖, 水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天觀察：,（1）,（2）,中性或堿性,吸氧,Fe2e-Fe2+,O2+2H2O+4e-4OH,酸性,析氫,Fe2e-Fe2+,2H+2e-H2,(5),(2),(1),(3),(4),5.右圖裝置中，U型管內(nèi)為紅墨水，a、b試管內(nèi)分別盛有食鹽水和氯化銨溶液，各加入生鐵塊，放置一段時間。下列有關(guān)描述錯誤的是( ) A生鐵塊中的碳是原電池的正極 B紅墨水柱兩邊的液面變?yōu)樽蟮陀腋?C兩試管中相同的電極反應(yīng)式是：