金屬腐蝕及防腐 2

1、金屬的腐蝕和防護(hù)金屬的腐蝕和防護(hù)問題討論問題討論鋼鐵及其制品通常為含碳的鐵合金，若在潮濕鋼鐵及其制品通常為含碳的鐵合金，若在潮濕的環(huán)境里或濕度較大的環(huán)境里長(zhǎng)期放置，常易的環(huán)境里或濕度較大的環(huán)境里長(zhǎng)期放置，常易生銹變紅，原因是什么？生銹變紅，原因是什么？活動(dòng)與探究活動(dòng)與探究向鐵粉中加入少量的炭粉，混合均勻后，撒入內(nèi)壁分別用向鐵粉中加入少量的炭粉，混合均勻后，撒入內(nèi)壁分別用氯化鈉氯化鈉和和稀醋酸稀醋酸潤(rùn)濕過的兩支試管分別標(biāo)記為潤(rùn)濕過的兩支試管分別標(biāo)記為a a、b b中，按中，按圖圖1-281-28裝置好儀器。幾分鐘后，打開止水夾，觀察、比較裝置好儀器。幾分鐘后，打開止水夾，觀察、比較導(dǎo)管中水柱（在

2、水中滴加幾滴紅墨水）的變化和試管中的導(dǎo)管中水柱（在水中滴加幾滴紅墨水）的變化和試管中的現(xiàn)象?，F(xiàn)象。氯化鈉氯化鈉稀醋酸稀醋酸裝置裝置a a中的導(dǎo)管中水柱上升，裝置中的導(dǎo)管中水柱上升，裝置b b中的導(dǎo)管中水柱下中的導(dǎo)管中水柱下降降【小結(jié)小結(jié)】裝置裝置a a中的導(dǎo)管中水柱上升，說明大試管內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小，中的導(dǎo)管中水柱上升，說明大試管內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小， a a裝置中有氣體參加反應(yīng)。裝置中有氣體參加反應(yīng)。裝置裝置b b中的導(dǎo)管中水柱下降，說明大試管內(nèi)氣體生成。中的導(dǎo)管中水柱下降，說明大試管內(nèi)氣體生成。思考思考：向鐵粉中加入炭粉的作用是什么？向鐵粉中加入炭粉的作用是什么？在在a a裝置中鐵、炭、氯化鈉溶液及

3、裝置中鐵、炭、氯化鈉溶液及b b裝置中裝置中鐵、炭、醋酸均構(gòu)成原電池，能加快化學(xué)鐵、炭、醋酸均構(gòu)成原電池，能加快化學(xué)反應(yīng)速率。反應(yīng)速率。學(xué)生活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)請(qǐng)大家根據(jù)原電池原理，寫出電極反應(yīng)式請(qǐng)大家根據(jù)原電池原理，寫出電極反應(yīng)式及及電池反應(yīng)電池反應(yīng)方程式。方程式。a裝置中：裝置中：負(fù)極：負(fù)極： Fe - 2e- = Fe2+正極：正極： O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-電池反應(yīng)：電池反應(yīng)： 2Fe+ O2+2H2O =2Fe(OH)2分析：分析：中性中性或或酸性很弱酸性很弱或或堿性堿性條件下，易發(fā)生條件下，易發(fā)生吸氧腐蝕吸氧腐蝕。NaCl溶液4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O =4

4、Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3nH2O+(3-n) H2Oa裝置中：裝置中：進(jìn)一步反應(yīng)：進(jìn)一步反應(yīng)：正極：正極： 2H+ 2e- =H2 負(fù)極：負(fù)極： Fe - 2e- = Fe2+b裝置中裝置中:電池反應(yīng)：電池反應(yīng)： Fe + 2H+ =Fe2+ + H2 分析：當(dāng)鋼鐵處于分析：當(dāng)鋼鐵處于酸性酸性氣氛中時(shí)，易發(fā)生氣氛中時(shí)，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都屬于屬于電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕。CH3COOH溶液中鋼鐵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(shí)存在，但以后者更普遍。通常兩種腐蝕同時(shí)存在

5、，但以后者更普遍。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或堿性酸性很弱或堿性。電極反應(yīng)電極反應(yīng)負(fù)極負(fù)極Fe(- )Fe-2e-=Fe2+2Fe-4e-=2Fe2+正極正極C(+)2H+2e-=H2O2+2H2O+4e-=4OH-總反應(yīng)總反應(yīng):Fe + 2H+ =Fe2+ + H2 2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3聯(lián)系聯(lián)系化學(xué)腐蝕與電化腐蝕化學(xué)腐蝕與電化腐蝕金屬的腐蝕金屬的腐蝕 金屬或合金跟周圍接觸到的氣體或液體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而金屬或合金跟周圍接觸到的氣體或液體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而腐蝕損

6、耗的過程，即為金屬的腐蝕。其本質(zhì)是金屬原子失去電腐蝕損耗的過程，即為金屬的腐蝕。其本質(zhì)是金屬原子失去電子被氧化的過程。子被氧化的過程。M - ne- = Mn+ 你能解釋你能解釋以下現(xiàn)象以下現(xiàn)象嗎？嗎？ A A 黃銅（銅鋅合金）制作的銅鑼不易產(chǎn)生銅綠黃銅（銅鋅合金）制作的銅鑼不易產(chǎn)生銅綠 B B 生鐵比軟鐵芯（幾乎是純鐵）容易生銹生鐵比軟鐵芯（幾乎是純鐵）容易生銹 C C 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。 D D. .相對(duì)于在內(nèi)河行駛的輪船來說，海輪更容易被腐蝕相對(duì)于在內(nèi)河行駛的輪船來說，海輪更容易被腐蝕E E. .當(dāng)化工廠當(dāng)化工廠排排出的廢氣為酸性氣體時(shí)出的廢氣為

7、酸性氣體時(shí), ,工廠附近工廠附近的鐵制品容易生銹。的鐵制品容易生銹。鋼鐵腐蝕的防護(hù)：鋼鐵腐蝕的防護(hù)：1 1、改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)：如將改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)：如將CrCr、NiNi等金屬加進(jìn)等金屬加進(jìn)鋼里制成合金鋼。鋼里制成合金鋼。2.2.金屬表面覆蓋保護(hù)層金屬表面覆蓋保護(hù)層3.3.電化學(xué)保護(hù)法電化學(xué)保護(hù)法原理：原理：如油漆、油脂等，電鍍（如油漆、油脂等，電鍍（Zn,CrZn,Cr等易氧化形成致密的氧化等易氧化形成致密的氧化物薄膜）作保護(hù)層。物薄膜）作保護(hù)層。隔絕金屬與外界空氣、電解質(zhì)溶液的接觸。隔絕金屬與外界空氣、電解質(zhì)溶液的接觸。犧牲陽極犧牲陽極的的陰極保護(hù)法陰極保護(hù)法示意圖示意圖原理原

8、理 ：形成原電池反應(yīng)時(shí)，讓形成原電池反應(yīng)時(shí)，讓被保護(hù)金屬被保護(hù)金屬做做正極正極，不反，不反應(yīng)，起到保護(hù)作用；而應(yīng)，起到保護(hù)作用；而活潑金屬反應(yīng)受到腐蝕活潑金屬反應(yīng)受到腐蝕。1.1.犧牲陽極保護(hù)法犧牲陽極保護(hù)法二、金屬的電化學(xué)保護(hù)二、金屬的電化學(xué)保護(hù) 2.2.外加電流法外加電流法 將將被保護(hù)金屬被保護(hù)金屬與另一與另一附加電極附加電極作為電解池的兩個(gè)極，作為電解池的兩個(gè)極，使使被保護(hù)的金屬被保護(hù)的金屬作為作為陰極陰極，在外加直流電的作用下使陰極，在外加直流電的作用下使陰極得到保護(hù)。此法主要用于防止土壤、海水及水中金屬設(shè)備得到保護(hù)。此法主要用于防止土壤、海水及水中金屬設(shè)備的腐蝕。的腐蝕。輔助陽極（輔

9、助陽極（不溶性）不溶性）外加電流外加電流的的陰極保護(hù)法陰極保護(hù)法示意圖示意圖金屬防護(hù)的幾種重要方法金屬防護(hù)的幾種重要方法在金屬表面覆蓋保護(hù)層。在金屬表面覆蓋保護(hù)層。 改變金屬內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)，制成合金。改變金屬內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)，制成合金。 電化學(xué)保護(hù)法，即將金屬作為原電池的正極或電化學(xué)保護(hù)法，即將金屬作為原電池的正極或電解池的陰極而受到保護(hù)。電解池的陰極而受到保護(hù)。 小結(jié)小結(jié)鋼鐵在潮濕空氣中容易被腐蝕，其中正極是鋼鐵在潮濕空氣中容易被腐蝕，其中正極是 （寫名稱），在潮濕的中性環(huán)境中的正極反應(yīng)（寫名稱），在潮濕的中性環(huán)境中的正極反應(yīng)是是 ， 畫一個(gè)犧牲陽極的陰極保護(hù)法裝置，以防止鋼鐵被腐蝕。畫一個(gè)犧

10、牲陽極的陰極保護(hù)法裝置，以防止鋼鐵被腐蝕。碳碳 O2 + 4e- + 2 H2O = 4OH-1 1、犧牲陽極的陰極保護(hù)法犧牲陽極的陰極保護(hù)法形成原電池反應(yīng)時(shí)，形成原電池反應(yīng)時(shí)，被保護(hù)金屬做正極，被保護(hù)金屬做正極，不反應(yīng)，起到不反應(yīng)，起到保護(hù)作用；而活潑金屬反應(yīng)受到腐蝕。保護(hù)作用；而活潑金屬反應(yīng)受到腐蝕。2.2.外加電流法外加電流法 將將被保護(hù)金屬被保護(hù)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(gè)極，使兩個(gè)極，使被保護(hù)的金屬被保護(hù)的金屬作為作為陰極陰極輔助陽極輔助陽極（不溶性（不溶性）外加電流外加電流的的陰極保護(hù)法陰極保護(hù)法示意圖示意圖下列各情況，在其中下列各情況，在其中Fe片

11、腐蝕由快到慢的順序是片腐蝕由快到慢的順序是(5)(2)(1)(3)(4) 在同一電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕的快慢規(guī)律如下：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蝕有防腐措施的腐蝕 防腐措施由好到壞的順序如下：防腐措施由好到壞的順序如下：外接電源的陰極保護(hù)法犧牲陽極的陰極保護(hù)法有一外接電源的陰極保護(hù)法犧牲陽極的陰極保護(hù)法有一般防腐條件的腐蝕無防腐條件的腐蝕般防腐條件的腐蝕無防腐條件的腐蝕小結(jié)小結(jié)例8、以鐵為陽極、銅為陰極，對(duì)足量的NaOH溶液進(jìn)行電解，一段時(shí)間后得到2molFe(OH)3沉

12、淀，此時(shí)消耗水的物質(zhì)的量共為( )A2mol B3mol C4mol D5molD攪棒 1在玻璃容器中盛有兩種無色的互不相溶的中性液體。上層在玻璃容器中盛有兩種無色的互不相溶的中性液體。上層為為NaI溶液，下層為溶液，下層為CCl4。在上層在上層NaI溶液中插入兩根石墨電極溶液中插入兩根石墨電極，容器中還放有一根環(huán)形玻璃攪拌棒，可以上下攪動(dòng)液體，裝，容器中還放有一根環(huán)形玻璃攪拌棒，可以上下攪動(dòng)液體，裝置如圖。據(jù)實(shí)驗(yàn)回答：置如圖。據(jù)實(shí)驗(yàn)回答：（1）接通直流電源后，陽極和陰極附近有何現(xiàn)象？）接通直流電源后，陽極和陰極附近有何現(xiàn)象？（2）陽極的電極反應(yīng)式是）陽極的電極反應(yīng)式是 陰極的電極反應(yīng)式是陰極

13、的電極反應(yīng)式是 （3）停止通電，取出電極，用攪棒上下攪）停止通電，取出電極，用攪棒上下攪動(dòng)。靜置后液體又分為兩層，上層動(dòng)。靜置后液體又分為兩層，上層 色色,下層下層 色。攪拌后兩層液體發(fā)生顏色變色。攪拌后兩層液體發(fā)生顏色變化的原因是：化的原因是：陽極周圍的液體陽極周圍的液體呈棕色，呈棕色，且顏色由淺變深且顏色由淺變深陰極上有氣泡產(chǎn)生。陰極上有氣泡產(chǎn)生。2I- - 2e- = I22H+ +2e- = H2無無紫紅紫紅I2在在CCl4中溶解度大于在水中的溶解度，中溶解度大于在水中的溶解度，所以絕大多數(shù)所以絕大多數(shù)I2都轉(zhuǎn)移到都轉(zhuǎn)移到CCl4中。中。1、工業(yè)上處理含、工業(yè)上處理含Cr2O72的酸性

14、工業(yè)廢水用以的酸性工業(yè)廢水用以下方法：下方法：往工業(yè)廢水中加入適量的往工業(yè)廢水中加入適量的NaCl，攪拌均勻；攪拌均勻；用用Fe為電極進(jìn)行電解，經(jīng)過一為電極進(jìn)行電解，經(jīng)過一段時(shí)間有段時(shí)間有Cr(OH)3和和Fe(OH)3沉淀產(chǎn)生；沉淀產(chǎn)生；過過濾回收沉淀，廢水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。試回答：濾回收沉淀，廢水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。試回答：練習(xí)練習(xí)(1)電解時(shí)的電極反應(yīng)：陽極電解時(shí)的電極反應(yīng)：陽極_，陰極陰極_ 。(2)Cr2O72轉(zhuǎn)變成轉(zhuǎn)變成Cr3+的離子反應(yīng)方程式：的離子反應(yīng)方程式：(3)電解過程電解過程Cr(OH)3和和Fe(OH)3沉淀是怎樣產(chǎn)生的沉淀是怎樣產(chǎn)生的?(4)能否用能否用Cu電極來代替電極來代替

15、Fe電極電極?_簡(jiǎn)述理由。簡(jiǎn)述理由。Fe - 2e- = Fe2+2H+2e-=H2Cr2O72-+6Fe2+ +14 H+=2Cr3+ +6Fe3+7H2OCr2O72-與與Fe2+反應(yīng)消耗反應(yīng)消耗H+、電解過程中產(chǎn)生了、電解過程中產(chǎn)生了OH ,使溶液酸性使溶液酸性逐漸減弱、堿性逐漸增強(qiáng)，逐漸減弱、堿性逐漸增強(qiáng)， 從而使從而使Cr3+ 、Fe3+沉淀。沉淀。不能。用不能。用Cu電極代替電極代替Fe,不能產(chǎn)生還原性的不能產(chǎn)生還原性的Fe2+, Cr2O72不能被還不能被還原為原為Cr3+ (2007年山東卷)工業(yè)上對(duì)海水資源綜合開發(fā)利用的部分工藝流程如圖所示。(1)電解飽和食鹽水常用離子膜電解槽和隔膜電解槽。離子膜和隔膜均允許通過的分子或離子是_。電解槽中的陽極材料為_。(2)本工藝流程中先后制得Br2、CaSO4和Mg(OH)2，能否按Br2、Mg(OH)2、CaSO4順序制備？_原因是 。(3)溴單