金屬的腐蝕與防護(hù)

沂水一中秦軍

第三單元金屬的腐蝕與防護(hù)學(xué)習(xí)目標(biāo)：

1．了解金屬腐蝕及其危害，金屬腐蝕的本質(zhì)，金屬腐蝕的條件及類型。2．了解金屬防護(hù)的一般方法，特別是電化學(xué)防護(hù)的方法。重點(diǎn)：電化學(xué)腐蝕類型難點(diǎn)：理解電化學(xué)腐蝕及防護(hù)的原理石器時(shí)代材料與人類文明銅器時(shí)代鐵器時(shí)代今天的材料趨向于向功能型、復(fù)合型方向發(fā)展！生活中的金屬鋼架橋青銅文物輪船鏈條你可關(guān)注到我們身邊還有這樣的場(chǎng)景？汽車剎車盤配電箱汽車油箱輸水管道鍋爐表面液化氣管道看看這些，有何感想？中國(guó)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)：1、全球每一分鐘就有1噸鋼腐蝕成鐵銹。2、全球每年鋼鐵腐蝕的經(jīng)濟(jì)損失約10000億美元，占各國(guó)國(guó)民生產(chǎn)總值GDP的2%～4%。3、在美國(guó)，每年因鋼鐵腐蝕造成的損失就占國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的3%，大約三分之一的化學(xué)設(shè)備因局部腐蝕而停工。4、在我國(guó)，鋼鐵腐蝕經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)2800億人民幣，約占國(guó)民生產(chǎn)總值的4%，每年約有30%的鋼鐵因腐蝕而報(bào)廢。【問題1】我們通常使用的金屬是純金屬嗎？成分如何？【問題2】你了解鐵銹、銅銹的主要成分嗎？【問題3】從氧化還原的觀點(diǎn)看，金屬腐蝕的本質(zhì)是什么？鐵銹成分：Fe2O3·xH2O銅綠成分：Cu2(OH)2CO3純金屬、合金。如：鋼鐵（Fe、C等）；銅合金：(Cu、Zn、Sn等）板塊一：金屬的腐蝕M-ne-=Mn+【活動(dòng)一】探究在不同條件下鐵釘?shù)母g

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、無水氯化鈣、棉花，你也可以選用其他物品，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，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。實(shí)驗(yàn)方案煮沸后迅速冷卻的蒸餾水棉花與無水氯化鈣煮沸后迅速冷卻的蒸餾水NaCl溶液CH3COOH溶液記錄結(jié)論鐵釘表面有較多鐵銹

無銹蝕

植物油鐵釘表面有較多鐵銹

與空氣接觸部分有鐵銹

無銹蝕

鐵釘與空氣、水同時(shí)接觸才會(huì)銹蝕，且有電解質(zhì)溶液時(shí)銹蝕加快，相同時(shí)間產(chǎn)生更多的鐵銹。

煮沸后迅速冷卻的蒸餾水且加植物油+鐵釘

棉花+干燥劑氯化鈣+鐵釘且蓋上塞子

蒸餾水+鐵釘

NaCl溶液+鐵釘

醋酸溶液+鐵釘

【活動(dòng)二】請(qǐng)分析下面兩圖中的鐵是否被腐蝕？若均被腐蝕，有什么異同點(diǎn)？鐵與酸反應(yīng)，鐵被腐蝕。鐵與碳形成原電池鐵作負(fù)極被腐蝕。腐蝕速率較慢腐蝕速率較快金屬腐蝕的類型（1）化學(xué)腐蝕

金屬跟接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕叫做化學(xué)腐蝕。（2）電化學(xué)腐蝕

不純的金屬跟電解質(zhì)溶液接觸時(shí)，會(huì)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。(次要)(主要)【活動(dòng)三】燒過菜的鐵鍋未及時(shí)洗凈(殘液NaCl)，第二天便出現(xiàn)紅褐色銹斑。請(qǐng)討論分析此條件下鐵腐蝕的原理，畫出簡(jiǎn)易圖并寫出電極反應(yīng)式。A負(fù)極：Fe-2e-=Fe2+正極：O2+2H2O+4e-=4OH-（2）電化學(xué)腐蝕----鋼鐵的吸氧腐蝕總：2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3Fe2O3·nH2O【活動(dòng)四】在酸雨降臨的地方，金屬腐蝕會(huì)特別嚴(yán)重，請(qǐng)以鋼鐵腐蝕為例，探究酸性條件下金屬腐蝕的原理，畫出簡(jiǎn)易圖并寫出電極反應(yīng)式（鋼鐵中含有少量的碳）。負(fù)極（Fe）：Fe—2e—=Fe2+正極（C）：2H++2e—=H2↑（2）電化學(xué)腐蝕----鋼鐵的析氫腐蝕總：2H++Fe=Fe2++H2↑1.相對(duì)于在內(nèi)河行駛的輪船來說，海輪更容易被腐蝕。海水中含有較多鹽類，導(dǎo)電能力比內(nèi)河的水更強(qiáng)，因此，電化學(xué)腐蝕更容易進(jìn)行。2.1910年遺留在南極的食品罐頭盒，其表面至今很少有鐵銹出現(xiàn)。說明在低溫下，腐蝕更難進(jìn)行。交流反饋3.當(dāng)化工廠排出的廢氣為酸性氣體時(shí)，工廠附近的鐵制品容易生銹。說明酸性條件下金屬更容易被腐蝕。4.用于連接銅板的鐵螺絲容易生銹，而連接鋅板的鐵螺絲卻不易生銹?？諝庵械腃O2和水蒸氣可在活潑性不同的金屬表面形成一層水膜，從而構(gòu)成原電池。前者鐵作負(fù)極，易失電子，因而易被腐蝕；后者鐵作正極，不易失電子，因而不易被腐蝕。交流反饋【問題討論】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？思路一：直接隔離

即可選用適當(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。

1、給金屬穿上“保護(hù)膜”

例如：①噴涂漆；②涂油脂；③表面鈍化；④電鍍(在鋼鐵表面形成鉻等耐腐蝕性較強(qiáng)的金屬鍍層)等。板塊二、金屬的防護(hù)思路二：改變本質(zhì)即改變金屬的內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)，使其具有較強(qiáng)的抗腐蝕性能。

2、加入其他金屬改變其組成在鋼鐵中加入一定比例的鉻和鎳（如14%～8%Cr，7%～9%Ni），改變鋼鐵內(nèi)部的組成和結(jié)構(gòu)，可極大程度地提高鋼鐵抗腐蝕性能，這就是常見的“不銹鋼”(合金)。

思路三：因勢(shì)利導(dǎo)

電化學(xué)腐蝕還是用電化學(xué)方法來解決，不回避金屬與氧化劑的直接接觸，采用還原性更強(qiáng)的物質(zhì)或其他替代方式來滿足氧化劑對(duì)電子的需求，從而保護(hù)主體金屬構(gòu)件免受腐蝕。

3、電化學(xué)防護(hù)法——重點(diǎn)掌握犧牲陽極的陰極保護(hù)法外加直流電源的陰極保護(hù)法（1）犧牲陽極的陰極保護(hù)法：

形成原電池反應(yīng)時(shí)，讓被保護(hù)金屬做正極，不反應(yīng)，起到保護(hù)作用；而活潑金屬做負(fù)極反應(yīng)受到腐蝕。（2）外加電流的陰極保護(hù)法：

將被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備（如鋼閘門）做陰極，用惰性電極做輔助陽極，在外加直流電作用下，電子直接流向被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備。輔助陽極（不溶性）外加電流的陰極保護(hù)法示意圖烤藍(lán)涂機(jī)油烤漆涂凡士林鍍鋅鍍鉻【交流討論】自行車的金屬部件采用了什么樣的防護(hù)措施?危害：損失金屬材料，損失設(shè)備本質(zhì)：金屬的腐蝕特征：伴有電流電化學(xué)腐蝕析氫腐蝕吸氧腐蝕（主）化學(xué)腐蝕地位：次要特征：無電流產(chǎn)生地位：主要小結(jié)類型及危害類型M-ne-=Mn+

氧化反應(yīng)金屬防護(hù)本質(zhì)：方法應(yīng)用電化學(xué)保護(hù)其他犧牲陽極的陰極保護(hù)法外加電流的陰極保護(hù)法改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)在金屬表面蓋保護(hù)層阻止M-ne-=Mn+

的發(fā)生1.埋在地下的輸油鑄鐵管道，在下列各種情況下被腐蝕速率最慢的是()A．在潮濕疏松的土壤中；

B．在含鐵元素較多的酸性土壤中；

C．在干燥致密不透氣的土壤中；

D．在含碳較多的潮濕透氣的中性土壤【課堂反饋一】下列現(xiàn)象與電化學(xué)腐蝕無關(guān)的是（）

A．黃銅（銅和鋅混合物）制作的銅鑼不易產(chǎn)生銅綠

B．生鐵比軟鐵芯（幾乎是純鐵）容易生銹

C．鐵制器件附有銅制配件，在接觸處易生鐵銹

D．銀質(zhì)獎(jiǎng)?wù)戮弥帽砻孀儼怠菊n堂反饋二】若液面上升，則溶液呈

，發(fā)生

腐蝕,電極反應(yīng)式為：負(fù)極：

正極：

如圖,水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天觀察：(2)若液面下降，則溶液呈

，發(fā)生

腐蝕，電極反應(yīng)式為：負(fù)極：正極：

【課堂反饋三】下列各情況，在其中Fe片腐蝕由快到慢