金屬的化學腐蝕與防護

1、鐵銹的主要成分：鐵銹的主要成分：Fe2O3xH2O銅器表面生成銅銅器表面生成銅綠綠,主要成分：主要成分：Cu2(OH)2CO3金屬的腐蝕金屬的腐蝕 我國作為世界上鋼鐵產(chǎn)量最多的國家（我國作為世界上鋼鐵產(chǎn)量最多的國家（2005年全國生年全國生產(chǎn)鋼材產(chǎn)鋼材37117.02萬噸）萬噸） ，每年被腐蝕的鐵占到我國鋼，每年被腐蝕的鐵占到我國鋼鐵年產(chǎn)量的十分之一，因為金屬腐蝕而造成的損失占鐵年產(chǎn)量的十分之一，因為金屬腐蝕而造成的損失占到國內(nèi)生產(chǎn)總值的到國內(nèi)生產(chǎn)總值的2%4%；約合人民幣：；約合人民幣：3000億元億元（ 2005年我國國內(nèi)生產(chǎn)總值將達年我國國內(nèi)生產(chǎn)總值將達15萬億元）萬億元） 。 根據(jù)各國

2、調(diào)查結(jié)果，一般說來，金屬腐蝕所造成的經(jīng)根據(jù)各國調(diào)查結(jié)果，一般說來，金屬腐蝕所造成的經(jīng)濟損失大致為該國國民生產(chǎn)總值的濟損失大致為該國國民生產(chǎn)總值的4%左右。左右。 另據(jù)國外統(tǒng)計，金屬腐蝕的年損失另據(jù)國外統(tǒng)計，金屬腐蝕的年損失遠遠超過遠遠超過水災、火水災、火災、風災和地震（平均值）損失的災、風災和地震（平均值）損失的總和總和，在這里，在這里還不還不包括包括由于腐蝕導致的停工、減產(chǎn)和爆炸等造成的間接由于腐蝕導致的停工、減產(chǎn)和爆炸等造成的間接損失。損失。你知道嗎你知道嗎國內(nèi)外都曾發(fā)生過許多災難性腐蝕事故，如飛國內(nèi)外都曾發(fā)生過許多災難性腐蝕事故，如飛機因某一零部件破裂而機因某一零部件破裂而墜毀墜毀；橋梁

3、因鋼梁產(chǎn)生裂；橋梁因鋼梁產(chǎn)生裂縫而縫而塌陷塌陷；油管因穿孔或裂縫而漏油，引起著火；油管因穿孔或裂縫而漏油，引起著火爆炸爆炸；化工廠中儲酸槽穿孔泄漏，造成重大環(huán)境；化工廠中儲酸槽穿孔泄漏，造成重大環(huán)境污染污染；管道和設備跑、冒、滴、漏，破壞生產(chǎn)環(huán)；管道和設備跑、冒、滴、漏，破壞生產(chǎn)環(huán)境，有毒氣體如境，有毒氣體如ClCl2 2、H H2 2S S、HCNHCN等的泄漏，更會危等的泄漏，更會危及工作人員和附近居民的及工作人員和附近居民的生命安全生命安全。腐蝕不僅造成經(jīng)濟損失，也經(jīng)腐蝕不僅造成經(jīng)濟損失，也經(jīng)常對安全構(gòu)成威脅！常對安全構(gòu)成威脅！你知道嗎你知道嗎 面對這樣驚人的數(shù)據(jù)和金屬腐蝕危害面對這樣驚

4、人的數(shù)據(jù)和金屬腐蝕危害事實，大家有沒有想過，事實，大家有沒有想過，鐵怎么會被鐵怎么會被腐蝕？怎樣防腐？腐蝕？怎樣防腐？你思考過嗎你思考過嗎1 1、金屬的腐蝕、金屬的腐蝕金屬或合金金屬或合金與周圍環(huán)境中的物質(zhì)發(fā)生與周圍環(huán)境中的物質(zhì)發(fā)生化學反應化學反應而腐蝕損耗的過程。而腐蝕損耗的過程。一、金屬的電化學腐蝕一、金屬的電化學腐蝕新知儲備新知儲備鐵與酸反應，鐵被腐鐵與酸反應，鐵被腐蝕。腐蝕速率較慢。蝕。腐蝕速率較慢。鐵作負極（陽極）被腐鐵作負極（陽極）被腐蝕腐蝕速率較快。蝕腐蝕速率較快。（按下圖進行實驗）請比較實驗現(xiàn)象的差異？按下圖進行實驗）請比較實驗現(xiàn)象的差異？聯(lián)系舊知聯(lián)系舊知金屬金屬與與其他物質(zhì)其

5、他物質(zhì)直接直接接觸接觸不純金屬或合金不純金屬或合金發(fā)生發(fā)生原電池原電池反應反應無無電流產(chǎn)生電流產(chǎn)生有有微弱電流微弱電流產(chǎn)生產(chǎn)生金屬金屬被氧化被氧化較活潑金屬較活潑金屬被氧化被氧化兩者往往兩者往往同時同時發(fā)生，發(fā)生，電化學腐蝕電化學腐蝕更普遍更普遍2 2、金屬腐蝕的類型（書、金屬腐蝕的類型（書P P2323）新知儲備新知儲備鋼鐵及其制品通常為含碳的鐵合金，鋼鐵及其制品通常為含碳的鐵合金，它們是如何發(fā)生它們是如何發(fā)生電化學腐蝕電化學腐蝕生成紅紅生成紅紅的鐵銹的呢？的鐵銹的呢？你思考過嗎你思考過嗎向鐵粉中加入少量的炭粉，混合向鐵粉中加入少量的炭粉，混合均勻后，撒入內(nèi)壁分別用均勻后，撒入內(nèi)壁分別用氯化

6、鈉氯化鈉和和稀醋酸稀醋酸潤濕過的兩支試管分別潤濕過的兩支試管分別標記為標記為a a、b b中，按書中，按書P24P24圖圖1-271-27裝裝置好儀器。置好儀器。3 3分鐘后，打開止水夾，分鐘后，打開止水夾，觀察、比較導管中水柱（小試管觀察、比較導管中水柱（小試管中加入品紅溶液）的變化。中加入品紅溶液）的變化?；顒犹骄浚〞顒犹骄浚〞鳳23）注：具支試管中留有少量的氯化鈉溶液和稀醋酸。注：具支試管中留有少量的氯化鈉溶液和稀醋酸。實驗現(xiàn)象：實驗現(xiàn)象：裝置裝置a中的導管中水柱上升，裝置中的導管中水柱上升，裝置b中的導管中水中的導管中水柱下降。柱下降。討論：導管中的水柱變化說明什么問題？討論：導管中

7、的水柱變化說明什么問題？裝置裝置a中的導管中水柱上升，說明大試管內(nèi)氣體壓中的導管中水柱上升，說明大試管內(nèi)氣體壓強減小，強減小， a裝置中有氣體參加反應。裝置中有氣體參加反應。裝置裝置b中的導管中水柱下降，說明大試管內(nèi)氣體生中的導管中水柱下降，說明大試管內(nèi)氣體生成。成。交流討論交流討論請大家根據(jù)原電池原理，寫出電極反應式請大家根據(jù)原電池原理，寫出電極反應式及及電池反應電池反應方程式。方程式。a裝置中：裝置中：負極負極： Fe - 2e- = Fe2+正極正極： O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-電池反應：電池反應： 2Fe+ O2+2H2O =2Fe(OH)2分析：分析：中性中性或或酸性

8、很弱酸性很弱或或堿性堿性條件條件下，易發(fā)生下，易發(fā)生吸氧腐蝕吸氧腐蝕。新知儲備新知儲備 4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O =4 Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3nH2O+(3-n) H2Oa裝置中：裝置中：進一步反應：進一步反應：新知儲備新知儲備正極正極： 2H+ 2e- =H2 負極負極： Fe - 2e- = Fe2+b裝置中裝置中:電池反應：電池反應： Fe + 2H+ =Fe2+ + H2 分析：分析：當鋼鐵處于當鋼鐵處于酸性酸性氣氛中時，氣氛中時，易發(fā)生易發(fā)生析氫腐蝕析氫腐蝕。析氫腐蝕析氫腐蝕和和吸氧腐蝕吸氧腐蝕都屬于都屬于電化學腐蝕電化學腐蝕。新知儲備新知儲備鋼鐵

9、的析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較Fe2O3 nH2O（鐵銹）（鐵銹）通常兩種腐蝕同時存在，但后者更普遍。通常兩種腐蝕同時存在，但后者更普遍。析氫腐蝕析氫腐蝕吸氧腐蝕吸氧腐蝕條件條件水膜呈水膜呈酸性酸性。水膜呈水膜呈中性中性或或酸性很弱酸性很弱或或堿性堿性。電極反應電極反應負極負極Fe(- )Fe-2e-=Fe2+2Fe-4e-=2Fe2+正極正極C(+)2H+2e-=H2O2+2H2O+4e-=4OH-總反應總反應:Fe + 2H+ =Fe2+ + H2 2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3聯(lián)系聯(lián)系 純鐵片放入稀純鐵

10、片放入稀H2SO4中也有氫氣放出，發(fā)生中也有氫氣放出，發(fā)生的是析氫腐蝕嗎？的是析氫腐蝕嗎？ 不是析氫腐蝕而是化學腐蝕，因為沒有形不是析氫腐蝕而是化學腐蝕，因為沒有形成原電池。成原電池。 燒過菜的鐵鍋如果未及時燒過菜的鐵鍋如果未及時洗凈（殘液中含洗凈（殘液中含 NaClNaCl），第二），第二天便出現(xiàn)紅棕色銹斑（主要成分天便出現(xiàn)紅棕色銹斑（主要成分為為FeFe2 2O O3 3nHnH2 2O O）。請問這種腐蝕是）。請問這種腐蝕是化學腐蝕還是電化學腐蝕化學腐蝕還是電化學腐蝕? ?為什么為什么? ?解析：屬于電化學腐蝕。解析：屬于電化學腐蝕。 因為鐵鍋是由生鐵做成的因為鐵鍋是由生鐵做成的, ,鐵

11、鍋生銹是鐵鍋生銹是因為因為Fe-C-NaClFe-C-NaCl形成原電池。鐵作負極，失形成原電池。鐵作負極，失去電子變成亞鐵離子，從而被腐蝕。去電子變成亞鐵離子，從而被腐蝕。1.相對于在內(nèi)河行駛的輪船來說，海輪更容易被腐蝕。相對于在內(nèi)河行駛的輪船來說，海輪更容易被腐蝕。因為海水是濃度較高的電解質(zhì)溶液。因為海水是濃度較高的電解質(zhì)溶液。2.1910年遺留在南極的食品罐頭盒，至今其表面很少年遺留在南極的食品罐頭盒，至今其表面很少有鐵銹出現(xiàn)。有鐵銹出現(xiàn)。南極常年氣溫低，腐蝕慢。南極常年氣溫低，腐蝕慢。3.用于連接銅板的鐵螺絲容易生銹。用于連接銅板的鐵螺絲容易生銹。此時銅鐵在空氣中形成原電池，鐵作負極。

12、此時銅鐵在空氣中形成原電池，鐵作負極。4.當化工廠排出的廢氣為酸性時，工廠附近的鋼鐵設當化工廠排出的廢氣為酸性時，工廠附近的鋼鐵設施容易生銹。施容易生銹。酸性氣體有較強的腐蝕性。酸性氣體有較強的腐蝕性。影響金屬腐蝕的因素：影響金屬腐蝕的因素：(1)(1)、金屬的本性金屬的本性：金屬越活潑，就越容易失：金屬越活潑，就越容易失去電子而被腐蝕。去電子而被腐蝕。如果金屬中能導電的雜質(zhì)如果金屬中能導電的雜質(zhì)不如該金屬活潑，則容易形成原電池而使金不如該金屬活潑，則容易形成原電池而使金屬發(fā)生電化學腐蝕。屬發(fā)生電化學腐蝕。(2)(2)、介質(zhì)介質(zhì)：遇潮濕空氣、腐蝕性氣體、電解：遇潮濕空氣、腐蝕性氣體、電解質(zhì)溶液

13、等，容易被腐蝕。質(zhì)溶液等，容易被腐蝕。2、下圖各容器中盛有海水，鐵在其中被腐蝕時由快到、下圖各容器中盛有海水，鐵在其中被腐蝕時由快到慢的順序是慢的順序是 ()A.A. B. B. C.C. D. D. A典型例題典型例題 在在同一電解質(zhì)同一電解質(zhì)溶液中，溶液中，電解原理電解原理引起的腐蝕引起的腐蝕原電池原理原電池原理引起的腐蝕引起的腐蝕化學腐蝕化學腐蝕有防腐有防腐措施的腐蝕措施的腐蝕金屬腐蝕的快慢規(guī)律金屬腐蝕的快慢規(guī)律 總結(jié)規(guī)律總結(jié)規(guī)律 金屬的腐蝕如此厲害，我們應該金屬的腐蝕如此厲害，我們應該采取哪些措施防腐呢？采取哪些措施防腐呢？你思考過嗎你思考過嗎請根據(jù)生活常識以及下圖總結(jié)金屬防請根據(jù)生活

14、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。么可以達到防止金屬腐蝕的目的。某些工具的某些工具的“機械轉(zhuǎn)動機械轉(zhuǎn)動部位部位”涂油脂（機油涂油脂（機油自行車的鋼自行車的鋼圈和車鈴是圈和車鈴是在鋼上鍍上在鋼上鍍上一層既耐腐一層既耐腐蝕又耐磨的蝕又耐磨的Cr金屬腐蝕的防護金屬腐蝕的防護2、改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)：、改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)：如將如將Cr、Ni等金屬加進鋼里制成合金鋼等金屬加進鋼里制成合金鋼（不銹鋼）（不銹鋼）1、金屬表面覆蓋保護層、金屬表面覆蓋保護層 如涂油漆、油脂、塑料、陶瓷等，鍍上一層耐腐如涂油漆、油脂、塑料、陶

15、瓷等，鍍上一層耐腐蝕的金屬蝕的金屬(Zn、Sn、Cr等等)，或氧化形成致密的氧化，或氧化形成致密的氧化物薄膜作保護層。物薄膜作保護層。原理：原理：隔絕金屬與外界空氣、水、電解質(zhì)溶液的接觸。隔絕金屬與外界空氣、水、電解質(zhì)溶液的接觸。鍍鋅鐵鍍鋅鐵( (白鐵皮白鐵皮) )和鍍錫鐵和鍍錫鐵( (馬口鐵馬口鐵) )的的鍍層破損后，哪種情況下鐵不易被腐鍍層破損后，哪種情況下鐵不易被腐蝕？為什么？蝕？為什么？原理原理 ：形成原電池反應時，讓形成原電池反應時，讓被保護金屬被保護金屬做做正極正極，不反，不反應，起到保護作用；而活潑金屬反應受到腐蝕。應，起到保護作用；而活潑金屬反應受到腐蝕。犧牲陽極犧牲陽極的的陰

16、極保護法陰極保護法示意圖示意圖3、電化學保護法、電化學保護法犧牲陽極的陰極保護法犧牲陽極的陰極保護法 將將被保護金屬被保護金屬與另一與另一附加電極附加電極作為電解池的作為電解池的兩個極，使兩個極，使被保護的金屬被保護的金屬作為作為陰極陰極，在外加直流，在外加直流電的作用下使陰極得到保護。此法主要用于防止電的作用下使陰極得到保護。此法主要用于防止土壤、海水及水中金屬設備的腐蝕。土壤、海水及水中金屬設備的腐蝕。輔助陽極輔助陽極（不溶性）（不溶性）外加電流外加電流的的陰極保護法陰極保護法示意圖示意圖3、電化學保護法、電化學保護法外加電流的陰極保護法外加電流的陰極保護法典型例題典型例題3 3、下列舉措

17、不能防止或減緩鋼鐵腐蝕的是（、下列舉措不能防止或減緩鋼鐵腐蝕的是（ ）A.A.在鋼鐵制品表面鍍一層金屬鋅在鋼鐵制品表面鍍一層金屬鋅 B.B.講鋼鐵制品放置于潮濕處講鋼鐵制品放置于潮濕處C.C.在鋼鐵中加入錳、鉻等金屬，以改變鋼鐵結(jié)構(gòu)在鋼鐵中加入錳、鉻等金屬，以改變鋼鐵結(jié)構(gòu) D.D.將鐵制品與電源負極相連將鐵制品與電源負極相連B總結(jié)規(guī)律總結(jié)規(guī)律防腐措施由好到壞的順序防腐措施由好到壞的順序 外接電源的陰極保護法外接電源的陰極保護法犧牲陽極的陰極保犧牲陽極的陰極保護法護法有一般防腐條件保護有一般防腐條件保護無防腐條件無防腐條件知識小結(jié)知識小結(jié)金屬陽離子金屬陽離子失失e-氧化反應氧化反應3、金屬腐蝕的

18、類型、金屬腐蝕的類型化學腐蝕化學腐蝕電化學腐蝕電化學腐蝕析氫腐蝕析氫腐蝕吸氧腐蝕吸氧腐蝕金屬原子金屬原子2、金屬腐蝕的本質(zhì)：、金屬腐蝕的本質(zhì)：1、金屬腐蝕：、金屬腐蝕： 是指金屬或合金跟接觸的氣體或液體發(fā)是指金屬或合金跟接觸的氣體或液體發(fā)生氧化還原反應而腐蝕損耗的過程。生氧化還原反應而腐蝕損耗的過程。4.金屬的常見防護方法金屬的常見防護方法.(1).(1).在金屬表面覆蓋保護層在金屬表面覆蓋保護層. .a. a.涂礦物質(zhì)油脂、油漆或覆蓋搪瓷塑料涂礦物質(zhì)油脂、油漆或覆蓋搪瓷塑料. .b. b.鍍抗蝕金屬電鍍、熱鍍、噴鍍法鍍抗蝕金屬電鍍、熱鍍、噴鍍法. .c. c.用化學方法使其表面形成一層致密氧化膜，如烤藍用化學方法使其表面形成一層致密氧化膜，如烤藍. .(2).(2).改變金屬內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)改變金屬內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)而增強抗腐蝕能力，如制成而增強抗腐蝕能力，如制成不銹鋼不銹鋼. .(3).(3).電化學保護法電化學保護法. .a. a.犧牲陽極的陰極保護法犧牲陽極的陰極保護法. .b. b.外加電流的陰極保護法外加電流的陰極保護法. .防腐措施由好到壞的順防腐措施由好到壞的順序如下：序如下：外接電源的陰極保護法外接電源的陰極保護法犧牲陽極的陰極保護犧牲陽極的陰極保護法有一般防腐條件保法有一般防腐條件保護無防腐條件護