第四章電化學基礎第四節(jié)金屬的電化學腐蝕與防護金屬腐蝕我國作為世界上鋼鐵產量最多的國家（2005年全國生產鋼材37117.02萬噸），每年被腐蝕的鐵占到我國鋼鐵年產量的十分之一，因為金屬腐蝕而造成的損失占到國內生產總值的2%~4%；約合人民幣：3000億元（2005年我國國內生產總值將達15萬億元）。根據各國調查結果，一般說來，金屬腐蝕所造成的經濟損失大致為該國國民生產總值的4%左右。另據國外統(tǒng)計，金屬腐蝕的年損失遠遠超過水災、火災、風災和地震（平均值）損失的總和，在這里還不包括由于腐蝕導致的停工、減產和爆炸等造成的間接損失。金屬腐蝕的主要害處，不僅在于金屬本身的損失，更嚴重的是金屬制品結構損壞所造成的損失比金屬本身要大到無法估量。腐蝕不僅造成經濟損失，也經常對安全構成威脅。國內外都曾發(fā)生過許多災難性腐蝕事故，如飛機因某一零部件破裂而墜毀；橋梁因鋼梁產生裂縫而塌陷；油管因穿孔或裂縫而漏油，引起著火爆炸；化工廠中儲酸槽穿孔泄漏，造成重大環(huán)境污染；管道和設備跑、冒、滴、漏，破壞生產環(huán)境，有毒氣體如Cl2、H2S、HCN等的泄漏，更會危及工作人員和附近居民的生命安全。金屬腐蝕的本質【問題討論1】我們通常使用的金屬是純金屬么？成分如何？【問題討論2】你了解鐵銹、銅銹的主要成分么？【問題探究3】用氧化還原的觀點看，金屬腐蝕的本質是什么？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）金屬腐蝕的本質2、金屬腐蝕的條件：

1、金屬腐蝕的本質：

M-ne-=Mn+（失電子，被氧化）

金屬或合金與接觸的氣體或液體物質發(fā)生氧化還原反應而腐蝕損耗的現象。金屬腐蝕的分類1、化學腐蝕：石油管道內壁被原油中的含硫化合物嚴重腐蝕在南極存放80多年的食品罐頭，很少生銹家用燃氣灶的中心部位很容易生銹【問題討論】以上事實，說明化學腐蝕受什么因素影響較大？【金屬+氣體或非電解質】金屬的化學腐蝕金屬跟接觸到的干燥氣體(如O2、Cl2、SO2等)或非電解質液體(如石油)等直接發(fā)生化學反應而引起的腐蝕例如：鐵與氯氣直接反應而腐蝕；鋼管被原油中的含硫化合物腐蝕等化學腐蝕的速度隨著溫度的升高而加快三、金屬腐蝕的分類2、電化學腐蝕：【不純金屬+電解質溶液】【思考】為什么鋼鐵在干燥的空氣中不易生銹，在潮濕空氣中卻易生銹？金屬的電化學腐蝕不純的金屬跟電解質溶液接觸時，會發(fā)生原電池反應，比較活潑的金屬失去電子而被氧化，這種腐蝕叫做電化學腐蝕。例如鋼鐵在潮濕的環(huán)境中生銹常見的電化學腐蝕種類1.析氫腐蝕2.吸氧腐蝕活動與探究P91向鐵粉中加入少量的炭粉，混合均勻后，撒入內壁分別用氯化鈉和稀醋酸潤濕過的兩支試管分別標記為a、b中，按圖1-28裝置好儀器。幾分鐘后，打開止水夾，觀察、比較導管中水柱（在水中滴加幾滴紅墨水）的變化和試管中的現象。實驗現象：裝置a中的導管中水柱上升，裝置b中的導管中水柱下降。思考：導管中的水柱變化說明什么問題？討論，小結：裝置a中的導管中水柱上升，說明大試管內氣體壓強減小，a裝置中有氣體參加反應。裝置b中的導管中水柱下降，說明大試管內氣體生成。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、醋酸均構成原電池，能加快化學反應速率。學生活動請大家根據原電池原理，寫出電極反應式及電池反應方程式。a裝置中：負極：Fe-2e-=Fe2+正極：O2+2H2O+4e-=

4OH-電池反應：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。4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3·nH2O+(3-n)H2Oa裝置中：進一步反應：正極：2H++2e-=H2

↑負極：Fe-2e-=Fe2+b裝置中:電池反應：Fe+2H+=Fe2++H2↑分析：當鋼鐵處于酸性氣氛中時，易發(fā)生析氫腐蝕；析氫腐蝕和吸氧腐蝕都屬于電化學腐蝕。鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較Fe2O3·nH2O（鐵銹）通常兩種腐蝕同時存在，但以后者更普遍。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。電極反應負極Fe(-)Fe-2e-=Fe2+2Fe-4e-=2Fe2+正極C(+)2H++2e-=H2↑O2+2H2O+4e-=4OH-總反應:Fe+2H+=Fe2++H2↑2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3聯系化學腐蝕與電化腐蝕的比較:化學腐蝕電化腐蝕條件現象本質聯系金屬跟非金屬單質直接接觸不純金屬或合金跟電解質溶液接觸無電流產生有微弱電流產生金屬被氧化較活潑金屬被氧化兩者往往同時發(fā)生，電化腐蝕更普遍交流與討論鐵生銹除了必須有空氣及水的參與外，還受其他一些因素的影響。請解釋下列有關鐵生銹現象的原因。1.相對于在內河行駛的輪船來說，海輪更容易被腐蝕。因為海水中含有較多的氯化鈉等鹽類，導電能力比內河的水更強，而在電解質溶液中，電化學腐蝕更容易進行。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。是由于南極的溫度常年在0℃以下，說明在較高溫度下，腐蝕更易進行。交流與討論3.用于連接銅板的鐵螺絲容易生銹。是由于鐵與銅及空氣中的水蒸汽構成了原電池，鐵作原電池的負極，因此鐵易被腐蝕而生銹。4.當化工廠派出的廢氣為酸性氣體時,工廠附近的鐵制品容易生銹。說明鐵制品在酸性條件下比在中性條件下更容易被腐蝕。

下列各情況下，其中Fe片腐蝕由快到慢的順序是

。(5)(2)(1)(3)(4)討論與交流結論判斷金屬腐蝕快慢的規(guī)律電解池的陽極＞原電池的負極＞化學腐蝕＞原電池的正極＞電解池的陰極1、電解原理引起的腐蝕＞原電池原理引起的腐蝕＞化學腐蝕＞防腐措施的腐蝕2、對同一種金屬來說，腐蝕的快慢：強電解質溶液＞弱電解質溶液＞非電解質溶液

請大家根據鐵生銹的原理，思考應采取什么措施防止鐵生銹？交流與討論請大家閱讀課本Ｐ92-93金屬的防護健身器材刷油漆電線外面包塑料餐具做成不銹鋼轉動部位涂油脂金屬的防護烤藍涂機油烤漆涂凡士林鍍鋅鍍鉻原理：形成原電池反應時，讓被保護金屬做正極，不反應，起到保護作用；而活潑金屬反應受到腐蝕。1.犧牲陽極保護法金屬的電化學保護犧牲陽極的陰極保護法示意圖船舶、輸水管道裝上（連上）Zn塊或Mg合金2.外加電流法將被保護金屬與另一附加電極作為電解池的兩個極，使被保護的金屬作為陰極，在外加直流電的作用下使陰極得到保護。此法主要用于防止土壤、海水及水中金屬設備的腐蝕。輔助陽極（不溶性）外加電流的陰極保護法示意圖除此以外還有其它防護方法？金屬防護的幾種重要方法①在金屬表面覆蓋保護層。②改變金屬內部的組織結構，制成合金。③電化學保護法，即將金屬作為原電池的正極或電解池的陰極而受到保護。

小結2、2000年5月，保利集團在香港拍賣會上花費3000多萬港幣購回在火燒圓明園時流失的國寶：銅鑄的牛首、猴首和虎首，普通銅器時間稍久容易出現銅綠，其主要成分是[Cu2(OH)2CO3]這三件1760年銅鑄的國寶在240年后看上去仍然熠熠生輝不生