1、組織建設(shè),4-4 金屬的腐蝕和防護(hù),鋼鐵生銹,金屬的腐蝕在生活中非常普遍,銅器生銹,銅器表面生成銅綠,我國作為世界上鋼鐵產(chǎn)量最多的國家，每年被腐蝕的鐵占到我國鋼鐵年產(chǎn)量的十分之一，因為金屬腐蝕而造成的損失占到國內(nèi)生產(chǎn)總值的2%4%。 金屬腐蝕的主要害處，不僅在于金屬本身的損失，更嚴(yán)重的是金屬制品結(jié)構(gòu)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(jīng)濟(jì)損失，也經(jīng)常對安全構(gòu)成威脅。,面對這樣驚人的數(shù)據(jù)和金屬腐蝕危害事實，大家有沒有想過，鐵怎么會被腐蝕？怎樣防腐？,閱讀課本回答以下問題：,1.什么是金屬腐蝕？其本質(zhì)是什么？,2.金屬的腐蝕可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕，兩者有何不同？,金屬的電化學(xué)

2、腐蝕,金屬的腐蝕,金屬與周圍的氣體或液體物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起損耗的現(xiàn)象。,其本質(zhì)是金屬原子失去電子被氧化的過程。,M - ne- Mn+,化學(xué)腐蝕,金屬跟接觸到的干燥氣體（如O2、Cl2、SO2等）或非電解質(zhì)液體（如石油）等直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。,電化學(xué)腐蝕,不純的金屬或合金與電解質(zhì)溶液接觸時，會發(fā)生原電池反應(yīng)，比較活潑的金屬失電子被氧化而消耗的過程叫做金屬的電化學(xué)腐蝕。,2020/8/6,8,化學(xué)腐蝕,電化學(xué)腐蝕,Zn腐蝕速率： Fe腐蝕速率： ,金屬跟干燥氣體或非電解質(zhì)液體直接接觸,不純金屬或合金 跟電解質(zhì)溶液接觸,無電流產(chǎn)生,有微弱電流產(chǎn)生,金屬被氧化,較活潑金屬被氧化,與

3、接觸物質(zhì)的氧化性及溫度有關(guān),與電解質(zhì)溶液的酸堿性及金屬活性有關(guān),兩者往往同時發(fā)生，電化學(xué)腐蝕更普遍,化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的區(qū)別,鋼鐵在干燥的空氣里長時間不易被腐蝕,但在潮濕的空氣里卻很快被腐蝕,這是什么原因呢?,在潮濕的空氣里,鋼鐵表面吸附了一層薄薄的水膜。水中溶有O2、CO2、SO2等氣體，這樣在鋼鐵表面形成了一層電解質(zhì)溶液的薄膜,它跟鋼鐵里的鐵和少量的碳構(gòu)成無數(shù)微小的原電池。,2020/8/6,11,負(fù)極： Fe - 2e- = Fe2+,正極： 2H+ 2e- =H2,請寫出下列電極方程式？,A,鋼鐵的析氫腐蝕示意圖,總反應(yīng)： 2H+ Fe =Fe2+ +H2,條件：酸性環(huán)境,鋼鐵的析氫

4、腐蝕,溶液反應(yīng)： Fe2+ 2OH- =Fe(OH)2 4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O =4 Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3nH2O+(3-n) H2O,正極： O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-,A,負(fù)極： Fe - 2e- = Fe2+,總反應(yīng): 2Fe +O2 + 2H2O =2Fe(OH)2,條件：中性或酸性極弱環(huán)境,鋼鐵的吸氧腐蝕,將用酸洗除銹的鐵釘，在飽和食鹽水浸泡后放在如圖所示 的裝置中，幾分鐘后觀察導(dǎo)管中水柱的變化,實驗現(xiàn)象：,幾分鐘后,裝置中的導(dǎo)管中水柱上升,說明裝置中有氣體參加反應(yīng)。,結(jié)論：,水膜呈酸性,水膜呈弱酸性或呈中性,2Fe+2H2O+

5、O2=2Fe(OH)2,4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3,Fe2O3nH2O,通常兩種腐蝕同時存在,但以吸氧腐蝕為主,Fe-2e- = Fe2+,2Fe-4e- = 2Fe2+,O2+4e-+2H2O=4OH-,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：噴涂漆；涂油脂；表面鈍化；電鍍(在鋼鐵表面形成鉻等耐腐蝕性較強(qiáng)的金屬鍍層)等。,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

6、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,原理：,形成原電池時，讓被保護(hù)金屬作正極(陰極)，不反應(yīng)受到保護(hù)；而活潑金屬作負(fù)極(陽極)，反應(yīng)受到腐蝕。,1.犧牲陽極的陰極保護(hù)法,金屬的電化學(xué)防護(hù),犧牲陽極的陰極保護(hù)法,

7、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，電子被迫流向被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備，使鋼鐵表面的腐蝕電流降至零或接近等于零。,金屬的電化學(xué)防護(hù),在同一電解質(zhì)溶液中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)法有一般防腐條件保護(hù)無防腐條件,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),金屬腐蝕快慢的判斷 (1)與構(gòu)成微電池兩極的材料有關(guān)。兩極材料的活動性 差別越大，氧化還原反應(yīng)的速率越 ，活潑金屬被 腐蝕的速度越 。 (2) 電解原理引起的腐蝕 原電池原理引起的 腐蝕 化學(xué)腐蝕

8、 有防腐措施的腐蝕。 (3)同一種金屬的腐蝕：在強(qiáng)電解質(zhì)中_ 弱電解質(zhì)中 非電解質(zhì)中。 (4)一般說來：原電池原理引起的腐蝕 化學(xué) 腐蝕 有防腐措施的腐蝕。,快,快,1.鋼鐵銹蝕過程中可能發(fā)生的變化是( ) Fe由單質(zhì)轉(zhuǎn)化為+2價； Fe由+2價轉(zhuǎn)化為+3價； 產(chǎn)生氫氣； 產(chǎn)生氧氣； 雜質(zhì)C被氧化除去； Fe（OH）3失水變成Fe2O33H2O. A. B. C.只有 D.全部,A,2.為保護(hù)地下鋼管不被腐蝕，可采用的方法是( ) A.與直流電源負(fù)極相連接 B.與直流電源的正極相連接 C.與銅板相連接 D.與鋅板相連接,AD,3.以下現(xiàn)象與電化學(xué)腐蝕無關(guān)的是（ ） A.黃銅(銅鋅合金)制作的鑼不易產(chǎn)生銅綠 B.生鐵比純鐵容易生銹 C.鐵質(zhì)