1、第四章 電化學(xué)基礎(chǔ),第四節(jié) 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù),創(chuàng)設(shè)情景,金屬腐蝕 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)15萬億元） 。 根據(jù)各國(guó)調(diào)查結(jié)果，一般說來，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。 另據(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。,看后：你有何感想？,金屬腐蝕的主要害處，

2、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(duì)安全構(gòu)成威脅。 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。,面對(duì)這樣驚人的數(shù)據(jù)和金屬腐蝕危害事實(shí)，大家有沒有想過，鐵怎么會(huì)被腐蝕？怎樣防腐？,問題討論,鋼鐵及其制品通常為含碳的鐵合金，它們?cè)谑裁礂l件下易生銹？ 試設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來證明你的

3、結(jié)論。,活動(dòng)探究,鋼鐵及其制品等生銹的條件,實(shí)驗(yàn)結(jié)論： 。,問題討論,鋼鐵及其制品通常為含碳的鐵合金，若在潮濕的環(huán)境里或濕度較大的環(huán)境里長(zhǎng)期放置，常易生銹變紅，原因是什么？,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，按圖1-28裝置好儀器。幾分鐘后，打開止水夾，觀察、比較導(dǎo)管中水柱（在水中滴加幾滴紅墨水）的變化和試管中的現(xiàn)象。,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。,思考：導(dǎo)管中的水柱變化說明什么問題？,討論，小結(jié)：,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

4、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、醋酸均構(gòu)成原電池，能加快化學(xué)反應(yīng)速率。,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。,4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O =4 Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3nH2O+(3-n) H2O,a裝置中： 進(jìn)一步反應(yīng)：,正極： 2H+ 2e-

5、=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。,結(jié)合課本P90-P91相關(guān)內(nèi)容,1、什么是金屬腐蝕？有哪些類別？ 2、化學(xué)腐蝕和哪些因素有關(guān)？ 3、什么是電化學(xué)腐蝕？有哪些類別？分別發(fā)生哪些電極反應(yīng)？,知識(shí)總結(jié),金屬陽離子,失e-,氧化反應(yīng),3、金屬腐蝕的類型,化學(xué)腐蝕,電化腐蝕,析氫腐蝕,吸氧腐蝕,（常見普遍）,一、金屬腐蝕,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。,

6、M ne-Mn+,化學(xué)腐蝕與電化腐蝕的比較:,金屬跟非金屬單質(zhì)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,兩者往往同時(shí)發(fā)生，電化腐蝕更普遍,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(shí)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(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= 2

7、 Fe(OH)2,4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3,聯(lián)系,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(qǐng)解釋下列有關(guān)鐵生銹現(xiàn)象的原因。,1.相對(duì)于在內(nèi)河行駛的輪船來說，海輪更容易被腐蝕。,因?yàn)楹Ｋ泻休^多的氯化鈉等鹽類，導(dǎo)電能力比內(nèi)河的水更強(qiáng)，而在電解質(zhì)溶液中，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)。,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(jìn)行。,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(gòu)成了原電池，鐵作原電池的負(fù)極，因此鐵易被腐蝕而生銹。,4.當(dāng)化工廠派出的廢氣為酸性

8、氣體時(shí),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。,課堂練習(xí),1、如圖, 水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天觀察：,（1）,若液面上升，則溶液呈 性，發(fā)生 腐蝕,電極反應(yīng)式為：負(fù)極： , 正極：,若液面下降，則溶液呈 性，發(fā)生腐蝕，電極反應(yīng)式為：負(fù)極： 正極： 。,（2）,中性或堿性,吸氧,Fe2e-Fe2+,O2+2H2O+4e-4OH,酸性,析氫,Fe2e-Fe2+,2H+2e-H2,請(qǐng)大家根據(jù)鐵生銹的原理，思考應(yīng)采取什么措施防止鐵生銹？,請(qǐng)大家閱讀課本92-93,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

9、。,1.犧牲陽極保護(hù)法,二、金屬的電化學(xué)保護(hù),犧牲陽極的陰極保護(hù)法示意圖,2.外加電流法 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,除此以外還有其它防護(hù)方法？,金屬防護(hù)的幾種重要方法 在金屬表面覆蓋保護(hù)層。 改變金屬內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)，制成合金。 電化學(xué)保護(hù)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(hù)。,小結(jié),2、2000年5月，保利集團(tuán)在香港拍賣會(huì)上花費(fèi)3000多萬港幣購(gòu)回在火燒圓明園時(shí)流失的國(guó)寶：銅鑄的牛首、猴首和虎首，普通銅器時(shí)間稍久容易出現(xiàn)銅綠，其主要成分是Cu2(OH)2CO3這三件1760年銅鑄的國(guó)寶在240 年后看上去仍然熠熠生輝不生銹，下列對(duì)起原因的分析，最可能的是 A、它們的表面都電鍍上了一層耐腐蝕的黃金； B、環(huán)境污染日趨嚴(yán)重，它們表面的銅綠被酸雨溶解洗去； C、銅的金屬活動(dòng)性比氫小，因此不宜被氧