第四節(jié)金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù),第四章電化學(xué)基礎(chǔ),授課教師：杜歇尕吉授課班級(jí)：高二（7）班,人教版普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書,2,金屬的腐蝕在生活中非常普遍,鋼鐵生銹,銅器生銹,銅器表面生成銅綠,銅器表面生成銅綠,主要成分：Cu2(OH)2CO3,金屬的腐蝕我國(guó)作為世界上鋼鐵產(chǎn)量最多的國(guó)家（2005年全國(guó)生產(chǎn)鋼材37117.02萬(wàn)噸），每年被腐蝕的鐵占到我國(guó)鋼鐵年產(chǎn)量的十分之一，因?yàn)榻饘俑g而造成的損失占到國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的2%4%；約合人民幣：3000億元（2005年我國(guó)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值將達(dá)15萬(wàn)億元）。根據(jù)各國(guó)調(diào)查結(jié)果，一般說來(lái)，金屬腐蝕所造成的經(jīng)濟(jì)損失大致為該國(guó)國(guó)民生產(chǎn)總值的4%左右。另?yè)?jù)國(guó)外統(tǒng)計(jì)，金屬腐蝕的年損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過水災(zāi)、火災(zāi)、風(fēng)災(zāi)和地震（平均值）損失的總和，在這里還不包括由于腐蝕導(dǎo)致的停工、減產(chǎn)和爆炸等造成的間接損失。,你知道嗎,國(guó)內(nèi)外都曾發(fā)生過許多災(zāi)難性腐蝕事故，如飛機(jī)因某一零部件破裂而墜毀；橋梁因鋼梁產(chǎn)生裂縫而塌陷；油管因穿孔或裂縫而漏油，引起著火爆炸；化工廠中儲(chǔ)酸槽穿孔泄漏，造成重大環(huán)境污染；管道和設(shè)備跑、冒、滴、漏，破壞生產(chǎn)環(huán)境，有毒氣體如Cl2、H2S、HCN等的泄漏，更會(huì)危及工作人員和附近居民的生命安全。,腐蝕不僅造成經(jīng)濟(jì)損失，也經(jīng)常對(duì)安全構(gòu)成威脅！,你知道嗎,2007年8月1日，美國(guó)明尼蘇達(dá)州一座跨越密西西比河的大橋發(fā)生坍塌。事故造成6人死亡。,面對(duì)這樣驚人的數(shù)據(jù)和金屬腐蝕危害事實(shí)，你有沒有想過，鐵是怎樣被腐蝕的？應(yīng)該怎樣防腐？,你思考過嗎,1、金屬的腐蝕,金屬或合金與周圍環(huán)境中的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而腐蝕損耗的過程。,一、金屬的電化學(xué)腐蝕,新知儲(chǔ)備,鐵與酸反應(yīng)，鐵被腐蝕。腐蝕速率較慢。,鐵作負(fù)極（陽(yáng)極）被腐蝕腐蝕速率較快。,（按下圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)）請(qǐng)比較實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的差異？,聯(lián)系舊知,金屬與其他物質(zhì)直接接觸,不純金屬或合金發(fā)生原電池反應(yīng),無(wú)電流產(chǎn)生,有微弱電流產(chǎn)生,金屬被氧化,較活潑金屬被氧化,兩者往往同時(shí)發(fā)生，電化學(xué)腐蝕更普遍,2、金屬腐蝕的類型（書P23）,新知儲(chǔ)備,鋼鐵及其制品通常為含碳的鐵合金，它們是如何發(fā)生電化學(xué)腐蝕生成紅色的鐵銹的呢？,你思考過嗎,向鐵粉中加入少量的炭粉，混合均勻后，撒入內(nèi)壁分別用氯化鈉和稀醋酸潤(rùn)濕過的兩支試管分別標(biāo)記為a、b中，按書P24圖1-27裝置好儀器。3分鐘后，打開止水夾，觀察、比較導(dǎo)管中水柱（小試管中加入品紅溶液）的變化。,活動(dòng)探究（書P23）,注：具支試管中留有少量的氯化鈉溶液和稀醋酸。,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：,裝置a中的導(dǎo)管中水柱上升，裝置b中的導(dǎo)管中水柱下降。,討論：導(dǎo)管中的水柱變化說明什么問題？,裝置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，a裝置中有氣體參加反應(yīng)。裝置b中的導(dǎo)管中水柱下降，說明大試管內(nèi)氣體生成。,交流討論,請(qǐng)大家根據(jù)原電池原理，寫出電極反應(yīng)式及電池反應(yīng)方程式。,a裝置中：,負(fù)極：Fe-2e-=Fe2+,正極：O2+2H2O+4e-=4OH-,電池反應(yīng)：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2,分析：中性或酸性很弱或堿性條件下，易發(fā)生吸氧腐蝕。,新知儲(chǔ)備,4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3nH2O+(3-n)H2O,a裝置中：進(jìn)一步反應(yīng)：,新知儲(chǔ)備,正極：2H+2e-=H2,負(fù)極：Fe-2e-=Fe2+,b裝置中:,電池反應(yīng)：Fe+2H+=Fe2+H2,分析：當(dāng)鋼鐵處于酸性氣氛中時(shí)，易發(fā)生析氫腐蝕。,析氫腐蝕和吸氧腐蝕都屬于電化學(xué)腐蝕。,新知儲(chǔ)備,鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較,Fe2O3nH2O,（鐵銹）,通常兩種腐蝕同時(shí)存在，但后者更普遍。,析氫腐蝕,吸氧腐蝕,條件,水膜呈酸性。,水膜呈中性或酸性很弱或堿性。,電極反應(yīng),負(fù)極Fe(-),Fe-2e-=Fe2+,2Fe-4e-=2Fe2+,正極C(+),2H+2e-=H2,O2+2H2O+4e-=4OH-,總反應(yīng):,Fe+2H+=Fe2+H2,2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2,4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3,聯(lián)系,純鐵片放入稀H2SO4中也有氫氣放出，發(fā)生的是析氫腐蝕嗎？,思考,不是析氫腐蝕而是化學(xué)腐蝕，因?yàn)闆]有形成原電池。,燒過菜的鐵鍋如果未及時(shí)洗凈（殘液中含NaCl），第二天便出現(xiàn)紅棕色銹斑（主要成分為Fe2O3nH2O）。請(qǐng)問這種腐蝕是化學(xué)腐蝕還是電化學(xué)腐蝕?為什么?,解析：屬于電化學(xué)腐蝕。因?yàn)殍F鍋是由生鐵做成的,鐵鍋生銹是因?yàn)镕e-C-NaCl形成原電池。鐵作負(fù)極，失去電子變成亞鐵離子，從而被腐蝕。,思考,1.相對(duì)于在內(nèi)河行駛的輪船來(lái)說，海輪更容易被腐蝕。,因?yàn)楹Ｋ菨舛容^高的電解質(zhì)溶液。,2.1910年遺留在南極的食品罐頭盒，至今其表面很少有鐵銹出現(xiàn)。,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。,此時(shí)銅鐵在空氣中形成原電池，鐵作負(fù)極。,4.當(dāng)化工廠排出的廢氣為酸性時(shí)，工廠附近的鋼鐵設(shè)施容易生銹。,酸性氣體有較強(qiáng)的腐蝕性。,影響金屬腐蝕的因素：,(1)、金屬的本性：金屬越活潑，就越容易失去電子而被腐蝕。如果金屬中能導(dǎo)電的雜質(zhì)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(xué)腐蝕。(2)、介質(zhì)：遇潮濕空氣、腐蝕性氣體、電解質(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(shí)由快到慢的順序是(),A.B.C.D.,A,典型例題,在同一電解質(zhì)溶液中，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,金屬腐蝕的快慢規(guī)律,總結(jié)規(guī)律,金屬的腐蝕如此厲害，我們應(yīng)該采取哪些措施防腐呢？,你思考過嗎,請(qǐng)根據(jù)生活常識(shí)以及下圖總結(jié)金屬防護(hù)常用的方法，并解釋這些方法為什么可以達(dá)到防止金屬腐蝕的目的。,健身器材刷油漆,衣架和電線的外面包上一層塑料層,某些工具的“機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部位”涂油脂（機(jī)油）,自行車的鋼圈和車鈴是在鋼上鍍上一層既耐腐蝕又耐磨的Cr,金屬腐蝕的防護(hù),2、改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)：如將Cr、Ni等金屬加進(jìn)鋼里制成合金鋼（不銹鋼）,1、金屬表面覆蓋保護(hù)層,如涂油漆、油脂、塑料、陶瓷等，鍍上一層耐腐蝕的金屬(Zn、Sn、Cr等)，或氧化形成致密的氧化物薄膜作保護(hù)層。,原理：隔絕金屬與外界空氣、水、電解質(zhì)溶液的接觸。,鍍鋅鐵(白鐵皮)和鍍錫鐵(馬口鐵)的鍍層破損后，哪種情況下鐵不易被腐蝕？為什么？,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)受到腐蝕。,犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法示意圖,3、電化學(xué)保護(hù)法犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法,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。,外加電流的陰極保護(hù)法示意圖,3、電化學(xué)保護(hù)法外加電流的陰極保護(hù)法,典型例題,3、下列舉措不能防止或減緩鋼鐵腐蝕的是（）A.在鋼鐵制品表面鍍一層金屬鋅B.講鋼鐵制品放置于潮濕處C.在鋼鐵中加入錳、鉻等金屬，以改變鋼鐵結(jié)構(gòu)D.將鐵制品與電源負(fù)極相連,B,總結(jié)規(guī)律,防腐措施由好到壞的順序,外接電源的陰極保護(hù)法犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法有一般防腐條件保護(hù)無(wú)防腐條件,知識(shí)小結(jié),金屬陽(yáng)離子,失e-,氧化反應(yīng),3、金屬腐蝕的類型,化學(xué)腐蝕,電化學(xué)腐蝕,析氫腐蝕,吸氧腐蝕,金屬原子,2、金屬腐蝕的本質(zhì)：,1、金屬腐蝕：,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(yīng)而腐蝕損耗的過程。,Mne-Mn+,4.金屬的常見防護(hù)方法.,(1).在金屬表面覆蓋保護(hù)層.,a.涂礦物質(zhì)油脂、油漆或覆蓋搪瓷塑料.,b.鍍抗蝕金屬電鍍、熱鍍、噴鍍法.,c.用化學(xué)方法使其表面形成一層致密氧化膜，如烤藍(lán).,(2).改變金屬內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)而增強(qiáng)抗腐蝕能力，如制成不銹鋼.,(3).電化學(xué)保護(hù)法.,a.犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法.,b.外加電流的陰極保護(hù)法.,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(yáng)極的陰極保護(hù)法有一般防腐條件保護(hù)無(wú)防腐條件,謝謝！,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：,裝置a中的導(dǎo)管中水柱上升，裝置b中的導(dǎo)管中水柱下降。,裝置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，a裝置中有氣體參加反應(yīng)。裝置b中的導(dǎo)管中水柱下降，說明大試管內(nèi)氣體生成。,思考：向鐵粉中加入炭粉的作用是什么？,在a裝置中鐵、炭、氯化鈉溶液及b裝置中鐵、炭、醋