《第4節(jié) 金屬的腐蝕與防護(hù)》名校課件

第四節(jié)金屬的腐蝕與防護(hù)1．通過(guò)討論鋼鐵腐蝕的現(xiàn)象，認(rèn)識(shí)金屬腐蝕的本質(zhì)，能用電化學(xué)腐蝕的原理解釋金屬腐蝕的現(xiàn)象。2．通過(guò)討論日常生活中金屬腐蝕的危害，能選擇并設(shè)計(jì)防腐措施。課標(biāo)要求：知識(shí)體系：一、金屬電化學(xué)腐蝕的原理1、金屬腐蝕定義：金屬表面與周?chē)奈镔|(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或因電化學(xué)作用而遭到破壞，稱(chēng)為金屬腐蝕。2、金屬腐蝕的類(lèi)型：電化腐蝕(通過(guò)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的腐蝕)化學(xué)腐蝕(金屬與化學(xué)物質(zhì)直接接觸發(fā)生反應(yīng)而腐蝕)3、金屬腐蝕的本質(zhì)：失e-氧化反應(yīng)金屬原子金屬陽(yáng)離子M-ne-=Mn+金屬電化學(xué)腐蝕

鐵生銹的現(xiàn)象隨處可見(jiàn)。為什么鐵在潮濕的環(huán)境中比在干燥的環(huán)境中更容易生銹？為什么當(dāng)一塊銅板上有鐵鉚釘時(shí)，鐵鉚釘特別容易生銹？閱讀課本第30-31頁(yè)了解金屬的電化腐蝕。負(fù)極：(Fe)正極：(Cu)Fe-2e=Fe2+O2+2H2O+4e-=4OH-電解質(zhì)溶液：空氣中的SO2,CO2溶于水膜中電池總反應(yīng)：2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2CuFe2e-FeFe2+2e-CuCuOH-H2OO2Cu后續(xù)反應(yīng)：4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3鐵銹(Fe2O3·nH2O)銅板上有鐵鉚釘時(shí)，鐵鉚釘特別容易生銹？鋼鐵的析氫腐蝕示意圖鋼鐵的吸氧腐蝕示意圖水膜酸性較高的特殊環(huán)境（某些工廠的酸性環(huán)境）金屬電化學(xué)腐蝕的兩種原理水膜酸性不強(qiáng)的弱酸環(huán)境、中性環(huán)境、堿性環(huán)境鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較條件析氫腐蝕水膜呈酸性(PH＜4)吸氧腐蝕水膜呈中性或酸性很弱電極反應(yīng)負(fù)極Fe(-)正極C(+)Fe-2e=Fe2+2H++2e－

=H2↑2Fe-4e=2Fe2+O2+2H2O+4e=4OH-總反應(yīng)Fe+2H+=Fe2+H2↑2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2生成鐵銹的反應(yīng)4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)32Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O聯(lián)系通常兩種腐蝕同時(shí)存在，但以后者更普遍。Fe2O3·nH2O4、金屬電化學(xué)腐蝕的原理金屬腐蝕化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕定義金屬與接觸到的物質(zhì)直接反應(yīng)不純的金屬在潮濕的空氣或電解質(zhì)溶液中形成原電池，發(fā)生氧化還原反應(yīng)現(xiàn)象金屬被腐蝕較活潑金屬被腐蝕區(qū)別無(wú)電流產(chǎn)生有微弱電流產(chǎn)生實(shí)質(zhì)與聯(lián)系①實(shí)質(zhì)：都是金屬原子失去電子被氧化而損耗；②化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕往往同時(shí)發(fā)生，但電化學(xué)腐蝕更普遍總結(jié)：實(shí)驗(yàn)1：將經(jīng)過(guò)酸洗除銹的鐵釘，用飽和食鹽水浸泡一下，放入下圖所示的具支試管中。一段時(shí)間后，觀察導(dǎo)管中水柱和鐵釘?shù)淖兓Ｈ鐖D1。實(shí)驗(yàn)2：向100mL燒杯中加入約50mL飽和食鹽水后，插入兩個(gè)玻璃筒(無(wú)底)：將一個(gè)無(wú)銹鐵釘和一個(gè)碳棒分別用導(dǎo)線(xiàn)與檢流計(jì)連接后，再分別插入兩個(gè)玻璃筒中。如圖2。實(shí)驗(yàn)探究：?jiǎn)栴}探究1．實(shí)驗(yàn)1的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是什么？鐵釘為什么會(huì)生銹？說(shuō)明什么問(wèn)題？請(qǐng)分析變化的原因。2.實(shí)驗(yàn)2的檢流計(jì)的指針是否偏轉(zhuǎn)？說(shuō)明什么問(wèn)題？若向?qū)嶒?yàn)2的插入碳棒的玻璃筒內(nèi)滴入酚酞溶液，將會(huì)看到什么現(xiàn)象？說(shuō)明什么問(wèn)題？請(qǐng)寫(xiě)出相關(guān)電極反應(yīng)式。檢流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)。說(shuō)明有電流通過(guò)。向碳棒一端加入酚酞，顯紅色。說(shuō)明該極的電極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－===4OH－。3．若將實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2的溶液換為鹽酸(均足量)。實(shí)驗(yàn)1存在哪些形式的化學(xué)腐蝕？實(shí)驗(yàn)2中是否有電流通過(guò)？寫(xiě)出相關(guān)電極反應(yīng)式。若換為鹽酸，則實(shí)驗(yàn)1中會(huì)發(fā)生鐵與鹽酸的化學(xué)腐蝕，同時(shí)也有電化學(xué)腐蝕。實(shí)驗(yàn)2中則發(fā)生電化學(xué)腐蝕。正極：2H＋＋2e－=H2↑，負(fù)極：Fe－2e－=Fe2＋。實(shí)驗(yàn)1中導(dǎo)管中的水柱上升，鐵釘生銹。說(shuō)明該過(guò)程鐵釘被腐蝕。鐵釘發(fā)生的是吸氧腐蝕。(2)在不同溶液中，金屬在電解質(zhì)溶液中的腐蝕＞金屬在非電解質(zhì)溶液中的腐蝕；金屬在強(qiáng)電解質(zhì)溶液中的腐蝕＞金屬在弱電解質(zhì)溶液中的腐蝕。5、金屬腐蝕的快慢比較(1)在同一種電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕由快到慢的順序是電解池的陽(yáng)極＞原電池的負(fù)極＞化學(xué)腐蝕＞原電池的正極＞電解池的陰極。(3)對(duì)同一種電解質(zhì)溶液來(lái)說(shuō)，電解質(zhì)溶液濃度越大，腐蝕越快。例題1：下列各情況，在其中Fe片腐蝕由快到慢的順序是：

。(5)(2)(1)(3)(4)例題2：下列有關(guān)金屬腐蝕的說(shuō)法中正確的是(

)①金屬的腐蝕全部是氧化還原反應(yīng)②金屬的腐蝕可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕，只有電化學(xué)腐蝕才是氧化還原反應(yīng)③因?yàn)槎趸计毡榇嬖?，所以鋼鐵的電化學(xué)腐蝕以析氫腐蝕為主④無(wú)論是析氫腐蝕還是吸氧腐蝕，總是金屬被氧化A．①②

B．②③C．①④D．①③④C例題3：家用炒菜鐵鍋用水清洗放置后,出現(xiàn)紅棕色的銹斑,在此變化過(guò)程中不發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是(

)A．4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3B．2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2C．O2＋2H2O＋4e－===4OH－D．Fe－3e－===Fe3＋D例題4：銅板上鐵鉚釘處的吸氧腐蝕原理如圖所示，下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是(

)A．正極的電極反應(yīng)為2H＋＋2e－=H2↑B．此過(guò)程中還涉及反應(yīng)：4Fe(OH)2＋2H2O＋O2=4Fe(OH)3C．此過(guò)程中銅并不被腐蝕D．此過(guò)程中電子從Fe移向CuA例題5：如圖裝置中,U形管內(nèi)為紅墨水,a、b試管內(nèi)分別盛有食鹽水和氯化銨溶液(呈酸性),各加入生鐵塊，放置一段時(shí)間。下列有關(guān)描述錯(cuò)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)樽蟮陀腋逤．兩試管中相同的電極反應(yīng)式是Fe－2e－=Fe2＋D．a(chǎn)試管中發(fā)生了吸氧腐蝕，b試管中發(fā)生了析氫腐蝕B例題6：相同材料的鐵在圖中的四種情況下最不易被腐蝕的是(

)C1、覆蓋保護(hù)層衣架和電線(xiàn)的外面包上一層塑料層某些工具的“機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部位”選用油脂來(lái)防銹。自行車(chē)的鋼圈和車(chē)鈴是在鋼上鍍上一層既耐腐蝕又耐磨的Cr二、金屬腐蝕的防護(hù)油漆、搪瓷、陶瓷、瀝青、塑料、橡膠、電鍍2、改變金屬的結(jié)構(gòu)或組成通過(guò)向金屬中加入少量的特殊金屬或非金屬使金屬的內(nèi)部晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生改變而具有抗腐蝕性。如向金屬鐵中加入少量的鎳、硅等使金屬具有不易生銹、抗酸堿腐蝕等不銹鋼、硅鋼、合金材料等3、犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法（犧牲陽(yáng)極的保護(hù)法）原理：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；而活潑金屬反應(yīng)充當(dāng)陽(yáng)極，受到腐蝕。航海船只的船底四周鑲嵌鋅塊，就是利用犧牲陽(yáng)極保護(hù)法來(lái)保護(hù)船體的。航海的船只的船底四周鑲嵌鋅塊（白色），就是利用犧牲陽(yáng)極的保護(hù)法。廢

鐵原理：將被保護(hù)金屬與另一附加電極作為電解池的兩個(gè)極，使被保護(hù)的金屬作為陰極，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)備的腐蝕。4、外加電流的陰極電保護(hù)法(5)陽(yáng)極鈍化保護(hù)法原理：運(yùn)用電化學(xué)方法使金屬表面鈍化，從而使內(nèi)部金屬得到保護(hù)。方法：將被保護(hù)的金屬接到外加電源的正極上，并使電壓維持在使該金屬發(fā)生鈍化作用的范圍內(nèi)。防腐措施由好到壞的順序是：外接電源的陰極保護(hù)法＞犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法＞有一般防腐條件的腐蝕＞無(wú)防腐條件的腐蝕＞原電池的負(fù)極＞電解池的陽(yáng)極（非鈍化狀態(tài)）三、電化腐蝕的應(yīng)用1、鐵腐蝕原理的應(yīng)用①測(cè)定空氣中氧氣的含量的含量；②食品包裝袋中以鐵粉為主要成分的雙吸劑，延長(zhǎng)食物的保質(zhì)期；③制成暖貼，使用后其主要成分為碳粉、氯化鈉固體、三氧化二鐵以及含鎂、鋁的鹽。例題7、下列各種方法中，能對(duì)金屬起到防止或減緩腐蝕作用的是(

)①金屬表面涂抹油漆②改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)③保持金屬表面清潔干燥④金屬表面進(jìn)行電鍍⑤使金屬表面形成致密的氧化物薄膜A.①②③④B.①③④⑤C.①②④⑤D.全部D例題8、為探究鋼鐵的吸氧腐蝕原理設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置，下列有關(guān)說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()A.正極的電極反應(yīng)方程式為O2＋2H2O＋4e－

=4OH－B.將石墨電極改成Mg電極，難以觀察到鐵銹生成C.若向自來(lái)水中加入少量NaCl(s)，可較快地看到鐵銹D.分別向鐵、石墨電極附近吹入O2，前者鐵銹出現(xiàn)得快D例題9、下列事實(shí)不能用電化學(xué)原理解釋的是(

)A．輪船水線(xiàn)以下的船殼上裝一定數(shù)量的鋅塊B．鋁片不用特殊方法保護(hù)C．純鋅與稀硫酸反應(yīng)時(shí)，滴入少量硫酸銅溶液后反應(yīng)速率增大D．鍍鋅鐵比鍍錫鐵耐用B例題10、如下圖所示，水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天觀察：(1)鐵釘在逐漸生銹，則鐵釘?shù)母g屬于________腐蝕。(2)若試管內(nèi)液面上升，則原溶液是___性，發(fā)生____腐蝕，電極反應(yīng)：負(fù)極：__________________，正極：______________________。(3)若試管內(nèi)液面下降，則原溶液呈_

___性，發(fā)生_____腐蝕，電極反應(yīng)：負(fù)極：_______________；正極：______________(4)若水槽中液體甲為水，液體乙為海水，則鐵釘在_____(填“甲”或“乙”)溶液中腐蝕的速率快。2H＋＋2e－=H2↑電化學(xué)堿性、弱酸性或中吸氧2Fe－4e－=2Fe2＋O2＋4e－＋2H2O=4OH－較強(qiáng)的酸析氫Fe－2e－=Fe2＋乙例題11、用鋁制飯盒盛放醋酸，一段時(shí)間后，飯盒被腐蝕，該種腐蝕屬________，反應(yīng)的化學(xué)方程式表示為_(kāi)_______________________________________；若用鋁制飯盒盛放食鹽(含水時(shí))，一段時(shí)間后