選修4上課《金屬的電化學(xué)腐蝕與防護》課件

1、高二化學(xué)備課組高二化學(xué)備課組金屬的腐蝕在生活中非常普遍金屬的腐蝕在生活中非常普遍FeFe2 2O O3 3XHXH2 2O O鋼鐵鋼鐵 生銹生銹銅綠：銅綠：CuCu2 2(OH)(OH)2 2COCO3 3銅器生銹銅器生銹為什么鐵在干燥的空氣中不易生銹，在潮濕的空為什么鐵在干燥的空氣中不易生銹，在潮濕的空氣中卻易生銹？氣中卻易生銹？思考與交流思考與交流中國航天工業(yè)總公司第三十一研究所近日公布了一組數(shù)據(jù)：中國航天工業(yè)總公司第三十一研究所近日公布了一組數(shù)據(jù)：全球全球每一分鐘就有每一分鐘就有1 1噸鋼腐蝕噸鋼腐蝕成鐵銹成鐵銹. .全球每年鋼鐵腐蝕的經(jīng)濟損失約全球每年鋼鐵腐蝕的經(jīng)濟損失約1000010

2、000億美元億美元，占，占各國國民生產(chǎn)總值的各國國民生產(chǎn)總值的2%2%4%4%，在美國，每年因鋼，在美國，每年因鋼鐵腐蝕造成的損失就占國內(nèi)生產(chǎn)總值的鐵腐蝕造成的損失就占國內(nèi)生產(chǎn)總值的3%3%，大約，大約三分之一的化學(xué)設(shè)備因局部腐蝕而停工。我國鋼三分之一的化學(xué)設(shè)備因局部腐蝕而停工。我國鋼鐵腐蝕經(jīng)濟損失高達鐵腐蝕經(jīng)濟損失高達28002800億人民幣億人民幣，約占國民生，約占國民生產(chǎn)總值產(chǎn)總值(GNP)(GNP)的的4%4%，每年約有，每年約有30%30%的鋼鐵因腐蝕而的鋼鐵因腐蝕而報廢。腐蝕給人類造成的損失是驚人的。報廢。腐蝕給人類造成的損失是驚人的。閱讀課本閱讀課本P84-P851、什么是金屬腐

3、蝕？有哪些類別？、什么是金屬腐蝕？有哪些類別？2、化學(xué)腐蝕和哪些因素有關(guān)？、化學(xué)腐蝕和哪些因素有關(guān)？3、什么是電化學(xué)腐蝕？有哪些類別？分別發(fā)生哪些電極反、什么是電化學(xué)腐蝕？有哪些類別？分別發(fā)生哪些電極反應(yīng)？應(yīng)？一、金屬的腐蝕一、金屬的腐蝕1.1.什么是金屬腐蝕？什么是金屬腐蝕？ 指金屬或合金與周圍接觸到的氣體或液體進行指金屬或合金與周圍接觸到的氣體或液體進行化學(xué)反應(yīng)而腐蝕損耗的過程?；瘜W(xué)反應(yīng)而腐蝕損耗的過程。2.2.金屬腐蝕的本質(zhì)是什么金屬腐蝕的本質(zhì)是什么? ? 金屬單質(zhì)失去電子變成陽離子的過程金屬單質(zhì)失去電子變成陽離子的過程（發(fā)生氧化反應(yīng)）。（發(fā)生氧化反應(yīng)）。M - ne- = Mn+鋼鐵在

4、干燥的空氣里長時間鋼鐵在干燥的空氣里長時間不易被腐蝕不易被腐蝕, ,但在潮濕的空氣里但在潮濕的空氣里卻很快被腐蝕卻很快被腐蝕, ,這是什么原因呢這是什么原因呢? ? 在潮濕的空氣里在潮濕的空氣里, ,鋼鐵表面吸附了一鋼鐵表面吸附了一層薄薄的水膜。水中溶有層薄薄的水膜。水中溶有O2、CO2、SO2等氣體，這樣在等氣體，這樣在鋼鐵表面形成了一層電鋼鐵表面形成了一層電解質(zhì)溶液的薄膜解質(zhì)溶液的薄膜, ,它跟鋼鐵里的鐵和少量它跟鋼鐵里的鐵和少量的碳構(gòu)成無數(shù)微小的的碳構(gòu)成無數(shù)微小的原電池原電池。3.3.金屬腐蝕的類型金屬腐蝕的類型 金屬跟接觸到的干燥氣體（如金屬跟接觸到的干燥氣體（如SOSO2 2、ClC

5、l2 2、O O2 2等）等）或非電解質(zhì)溶液（石油）等直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起或非電解質(zhì)溶液（石油）等直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。的腐蝕。 不純的金屬與電解質(zhì)溶液接觸時，發(fā)生原電池不純的金屬與電解質(zhì)溶液接觸時，發(fā)生原電池反應(yīng)，比較活潑的金屬失去電子而被氧化的腐蝕。反應(yīng)，比較活潑的金屬失去電子而被氧化的腐蝕。(1)(1)化學(xué)腐蝕：化學(xué)腐蝕：根據(jù)與金屬接觸的介質(zhì)不同根據(jù)與金屬接觸的介質(zhì)不同(2)(2)電化學(xué)腐蝕：電化學(xué)腐蝕：化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕同時發(fā)生，化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕同時發(fā)生，但但電化學(xué)腐蝕更普遍電化學(xué)腐蝕更普遍較活潑的金屬被氧化較活潑的金屬被氧化金屬被氧化金屬被氧化有電流產(chǎn)生有電流產(chǎn)生不產(chǎn)

6、生電流不產(chǎn)生電流不純金屬或合金跟不純金屬或合金跟電解質(zhì)溶液接觸電解質(zhì)溶液接觸金屬跟接觸的金屬跟接觸的物質(zhì)反應(yīng)物質(zhì)反應(yīng)1. 以下現(xiàn)象與電化學(xué)腐蝕無關(guān)的是以下現(xiàn)象與電化學(xué)腐蝕無關(guān)的是 ( )A. 黃銅黃銅(銅鋅合金銅鋅合金)制作的銅鑼不易產(chǎn)生銅銹制作的銅鑼不易產(chǎn)生銅銹B. 生鐵比軟鐵芯生鐵比軟鐵芯(幾乎是純鐵幾乎是純鐵)容易生銹容易生銹C. 鐵質(zhì)器件附有銅質(zhì)配件，在接觸處易生銹鐵質(zhì)器件附有銅質(zhì)配件，在接觸處易生銹D. 銀質(zhì)獎牌久置后表面變暗銀質(zhì)獎牌久置后表面變暗D 鞏固練習(xí)：鞏固練習(xí)：金屬的電化學(xué)腐蝕金屬的電化學(xué)腐蝕鋼鐵的鋼鐵的析氫腐蝕析氫腐蝕示意示意圖圖鋼鐵的鋼鐵的吸氧腐蝕吸氧腐蝕示意示意圖圖思

7、考：你能寫出它們的電極反應(yīng)式？思考：你能寫出它們的電極反應(yīng)式？鋼鐵腐蝕鋼鐵腐蝕析氫腐蝕析氫腐蝕吸氧腐蝕吸氧腐蝕條件條件電電極極反反應(yīng)應(yīng)負極負極Fe(-)Fe(-)正極正極C(+)C(+)總反應(yīng)總反應(yīng)其他其他反應(yīng)反應(yīng)聯(lián)系聯(lián)系水膜呈水膜呈強酸性強酸性水膜呈水膜呈中性中性或或弱酸性弱酸性Fe-2e-=Fe2+2Fe-4e-=2Fe2+O2+2H2O+4e-=4OH-2H+2e-=H22H+Fe=Fe2+H2 2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3金屬的腐蝕以電化腐蝕為主，電化腐金屬的腐蝕以電化腐蝕為主，電化腐蝕又以吸氧腐蝕為主蝕又以吸氧腐蝕為主Fe

8、(OH)3 Fe2O3 xH2O脫水脫水 注意：注意：根據(jù)金屬的活動性及電解質(zhì)溶液根據(jù)金屬的活動性及電解質(zhì)溶液的酸性判斷，位于金屬活動性順序中氫前面的酸性判斷，位于金屬活動性順序中氫前面的金屬，在酸性較強的電解質(zhì)溶液中發(fā)生析的金屬，在酸性較強的電解質(zhì)溶液中發(fā)生析氫腐蝕，在中性或酸性較弱的電解質(zhì)溶液中氫腐蝕，在中性或酸性較弱的電解質(zhì)溶液中發(fā)生吸氧腐蝕；金屬活動性順序氫后面的金發(fā)生吸氧腐蝕；金屬活動性順序氫后面的金屬只可能發(fā)生吸氧腐蝕。屬只可能發(fā)生吸氧腐蝕。節(jié)節(jié)清節(jié)節(jié)清-課堂練習(xí)課堂練習(xí)1、如圖、如圖, 水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天觀察：水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天觀察：（1）若液面上升，

9、則溶液呈若液面上升，則溶液呈 性，發(fā)生性，發(fā)生 腐蝕腐蝕,電極反應(yīng)式為：負極：電極反應(yīng)式為：負極： ,正極：正極：若液面下降，則溶液呈若液面下降，則溶液呈 性，發(fā)生腐蝕，電極反應(yīng)式為：性，發(fā)生腐蝕，電極反應(yīng)式為：負極：負極： 正極：正極： 。（2）中性或堿性中性或堿性 吸氧吸氧2Fe4e-2Fe2+O2+2H2O+4e-4OH酸性酸性析氫析氫Fe2e-Fe2+2H+2e-H2 2.在含有在含有H2S氣體的空氣中，銀器表面易氣體的空氣中，銀器表面易變黑（生成了變黑（生成了Ag2S），原因是銀發(fā)生了），原因是銀發(fā)生了_（填（填“析氫析氫”或或“吸氧吸氧”）腐蝕，）腐蝕，其電極反應(yīng)式為：其電極反應(yīng)式

10、為：正極正極 ，負極負極 ，最終在銀器表面生成最終在銀器表面生成Ag2S的離子方程式的離子方程式是：是： 。吸氧吸氧 O2+2H2O+4e- = 4OH- Ag-e- = Ag+ 2Ag+H2S=Ag2S+2H+ 請大家根據(jù)鐵生銹的原理，思考請大家根據(jù)鐵生銹的原理，思考應(yīng)采取什么措施防止鐵生銹？應(yīng)采取什么措施防止鐵生銹？交流與討論交流與討論請大家閱讀課本請大家閱讀課本86-8786-87三、金屬的防護三、金屬的防護 (1)在金屬表面覆蓋保護層在金屬表面覆蓋保護層噴漆、涂噴漆、涂油脂、電鍍、表面鈍化等油脂、電鍍、表面鈍化等(2)改善金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)改善金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)(內(nèi)因內(nèi)因) 制成合金（

11、不銹鋼）制成合金（不銹鋼）(3)電化學(xué)保護法電化學(xué)保護法犧牲陽極的陰極保犧牲陽極的陰極保護法、外加直流電源的陰極保護法護法、外加直流電源的陰極保護法思考思考鑒于金屬發(fā)生腐蝕的原因，我們可以從鑒于金屬發(fā)生腐蝕的原因，我們可以從 哪些方面設(shè)想解決問題的思路哪些方面設(shè)想解決問題的思路 ？思路一：直接隔離思路一：直接隔離 選用適當(dāng)?shù)牟牧鲜菇饘倥c空氣或其他腐選用適當(dāng)?shù)牟牧鲜菇饘倥c空氣或其他腐蝕性試劑隔離開，以阻止金屬的腐蝕。蝕性試劑隔離開，以阻止金屬的腐蝕。1 1、給金屬穿上、給金屬穿上“保護膜保護膜” 例如：例如：噴涂漆；涂油脂；表面鈍化；噴涂漆；涂油脂；表面鈍化； 電鍍電鍍( (在鋼鐵表面形成鉻等耐

12、腐蝕性較強的金在鋼鐵表面形成鉻等耐腐蝕性較強的金屬鍍層屬鍍層) )等。等。二、金屬的防護二、金屬的防護健身器材刷油漆以防銹健身器材刷油漆以防銹衣架和電線的外面包上衣架和電線的外面包上一層塑料層一層塑料層某些工具的某些工具的“機械轉(zhuǎn)動部位機械轉(zhuǎn)動部位”選用油脂來防銹選用油脂來防銹思路二：改變本質(zhì)思路二：改變本質(zhì) 2 2、加入其他金屬改變其組成、加入其他金屬改變其組成( (合金合金) )二、金屬的防護二、金屬的防護思路三：因勢利導(dǎo)思路三：因勢利導(dǎo) 3、電化學(xué)防護法、電化學(xué)防護法重點掌握重點掌握 犧牲陽極的陰極保護法犧牲陽極的陰極保護法 外加直流電源的陰極保護法外加直流電源的陰極保護法二、金屬的防護

13、二、金屬的防護犧牲陽極的陰極保護法：犧牲陽極的陰極保護法：形成形成原電池原電池反應(yīng)時，讓反應(yīng)時，讓被保護金屬做正極被保護金屬做正極（陰極）（陰極）不反應(yīng)，起到保護作用；而活潑金不反應(yīng)，起到保護作用；而活潑金屬反應(yīng)受到腐蝕。屬反應(yīng)受到腐蝕。用犧牲鎂塊的方法來用犧牲鎂塊的方法來防止地下鋼鐵管道的防止地下鋼鐵管道的腐蝕，鎂塊必須定期腐蝕，鎂塊必須定期更換更換用犧牲鋅塊的方法來保護用犧牲鋅塊的方法來保護船身，鋅塊必須定期更換船身，鋅塊必須定期更換鋅塊鋅塊外加電流的陰極保護法：外加電流的陰極保護法：將被保護的鋼鐵設(shè)備將被保護的鋼鐵設(shè)備（如鋼閘門）（如鋼閘門）做陰極做陰極，用惰性電，用惰性電極做輔助陽極，

14、在外加直流電作用下，電子被迫流向被保護極做輔助陽極，在外加直流電作用下，電子被迫流向被保護的鋼鐵設(shè)備，使鋼鐵表面的腐蝕電流降至零或接近等于零。的鋼鐵設(shè)備，使鋼鐵表面的腐蝕電流降至零或接近等于零。方法方法防腐效果防腐效果價格價格鍍塑鍍塑差差便宜便宜 涂油漆涂油漆 一般一般便宜便宜 鍍錫鍍錫 好好中等中等鍍鉻鍍鉻好好昂貴昂貴 鍍鋅鍍鋅很好很好中等中等使用不銹鋼使用不銹鋼很好很好昂貴昂貴 鐵器烤藍鐵器烤藍 好好中等中等金屬常用防腐蝕方法的比較金屬常用防腐蝕方法的比較1.下列敘述正確的是下列敘述正確的是（ ）A.原電池中陽離子向負極移動原電池中陽離子向負極移動B.原電池的負極發(fā)生氧化反應(yīng)原電池的負極發(fā)

15、生氧化反應(yīng)C.馬口鐵（鍍錫）的表面一旦破損，馬口鐵（鍍錫）的表面一旦破損， 鐵腐蝕加快鐵腐蝕加快D.白鐵（鍍鋅）的表面一旦破損，白鐵（鍍鋅）的表面一旦破損， 鐵腐蝕加快鐵腐蝕加快2.自來水管與下列材料做成的水龍頭連接，自來水管與下列材料做成的水龍頭連接， 銹蝕最快的鐵水管連接的是銹蝕最快的鐵水管連接的是 （ ） A、銅水龍頭、銅水龍頭 B、鐵水龍頭、鐵水龍頭 C、塑料水龍頭、塑料水龍頭 D、陶瓷水龍頭、陶瓷水龍頭B CA 鞏固練習(xí)：鞏固練習(xí)：5.金屬腐蝕快慢的判斷：金屬腐蝕快慢的判斷：(1)與構(gòu)成微電池兩極的材料有關(guān)。兩極材料的與構(gòu)成微電池兩極的材料有關(guān)。兩極材料的活動性差別越大，氧化還原反應(yīng)

16、的速率越活動性差別越大，氧化還原反應(yīng)的速率越 ，活潑金屬被腐蝕的速度越活潑金屬被腐蝕的速度越 。(2) 電解池的陽極電解池的陽極原電池的負極原電池的負極化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕原電原電池的正極池的正極電解池的陰極電解池的陰極快快快快反饋練習(xí)反饋練習(xí)1.下列情況下，海水中鐵腐蝕最快的下列情況下，海水中鐵腐蝕最快的是是( )B2.下列各情況，在其中下列各情況，在其中Fe片腐蝕由快到片腐蝕由快到慢的順序慢的順序_( 5 ) ( 2 ) ( 1 ) ( 3 ) ( 4 )3相同材質(zhì)的鐵在圖中四種情況下最不易被腐蝕相同材質(zhì)的鐵在圖中四種情況下最不易被腐蝕的是的是 ()分析：分析：A、D兩項中易發(fā)生析氫腐蝕；兩項

17、中易發(fā)生析氫腐蝕；B項中易發(fā)項中易發(fā)生吸氧腐蝕。生吸氧腐蝕。答案：答案：C1.1.下列敘述正確的是（下列敘述正確的是（ ）A A、構(gòu)成原電池正極和負極的材料必須、構(gòu)成原電池正極和負極的材料必須 是兩種金屬是兩種金屬B B、由、由CuCu、ZnZn作電極與作電極與CuSOCuSO4 4溶液組成的溶液組成的 原電池中原電池中CuCu是負極。是負極。C C、馬口鐵（鍍錫鐵）破損時與電解質(zhì)、馬口鐵（鍍錫鐵）破損時與電解質(zhì) 溶液接觸，錫先被腐蝕。溶液接觸，錫先被腐蝕。D D、銅鋅原電池工作時，若有、銅鋅原電池工作時，若有13g13g鋅被鋅被 溶解，電路中就有溶解，電路中就有0.4mol0.4mol電子通

18、過電子通過D 拓展練習(xí)：拓展練習(xí)：2.2.下列說法正確的是下列說法正確的是 ( )( )A A鋼鐵因含雜質(zhì)而容易發(fā)生電化腐蝕，所以鋼鐵因含雜質(zhì)而容易發(fā)生電化腐蝕，所以 合金都不耐腐蝕合金都不耐腐蝕B B原電池反應(yīng)是導(dǎo)致金屬腐蝕的主要原因，原電池反應(yīng)是導(dǎo)致金屬腐蝕的主要原因， 故不能用來減緩金屬的腐蝕故不能用來減緩金屬的腐蝕C C鋼鐵電化腐蝕的兩種類型主要區(qū)別在于鋼鐵電化腐蝕的兩種類型主要區(qū)別在于 水膜的水膜的pHpH不同，引起的正極反應(yīng)不同不同，引起的正極反應(yīng)不同D D無論哪種類型的腐蝕，其實質(zhì)都是金屬無論哪種類型的腐蝕，其實質(zhì)都是金屬 被氧化被氧化C D3. 3. 銅制品上的鋁質(zhì)鉚釘，在潮濕空氣中易銅制品上的鋁質(zhì)鉚釘，在潮濕空氣中易 腐蝕的原因可描述為腐蝕的原因可描述為 ( )( ) A. A. 形成原電池鋁作負極形成原電池鋁作負極 B. B. 形成原電池時銅作負極形成原電池時銅作負極 C. C. 形成原電池時，電流由鋁經(jīng)導(dǎo)線流向銅形成原電池時，電流由鋁經(jīng)導(dǎo)線流向銅 D. D. 鋁質(zhì)鉚釘發(fā)生了化學(xué)腐蝕鋁質(zhì)鉚釘發(fā)生了化學(xué)腐蝕4.4.為保護地下鋼管不被腐蝕，可采用的方法是為保護地下鋼管不被腐蝕，可采用的方法是 A. A.與直流電源負極相連接與直流電源負極相連接 B. B