1、第四章 電化學基礎,第4節(jié) 金屬的電化學腐蝕與防護,2020/8/30,2,請比較下列Fe腐蝕的快慢？,鐵與酸反應，鐵被腐蝕。,鐵與碳形成原電池鐵作負極被腐蝕。,腐蝕速率較慢。 腐蝕速率較快。,金屬的腐蝕現(xiàn)象非常普遍：,1、鋼鐵生銹： 鐵銹的主要成分：,金屬腐蝕的不利后果有哪些？,Fe2O3XH2O,Cu2(OH)2CO3,2、銅器表面生成銅綠： 銅綠的主要成分：,2020/8/30,4,金屬的腐蝕現(xiàn)象非常普遍：,金屬腐蝕的不利后果有哪些？,Fe2O3XH2O,Cu2(OH)2CO3,2、銅器表面生成銅綠： 銅綠的主要成分：,1、鋼鐵生銹： 鐵銹的主要成分：,2020/8/30,5,2007年

2、8月1日，美國明尼蘇達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。,2020/8/30,6,金屬制品的腐蝕,金屬腐蝕給生產(chǎn)生活帶來很多不便，造成了巨大的經(jīng)濟損失。 全世界每年因為金屬腐蝕造成的直接經(jīng)濟損失約達7000億美元，是地震、水災、臺風等自然災害造成損失總和的6倍。 我國因金屬腐蝕造成的損失占國民生產(chǎn)總值(GNP)的4%，鋼鐵因腐蝕而報廢的數(shù)量約占鋼鐵當年產(chǎn)量的25%-30%。 金屬腐蝕還可能造成環(huán)境污染。,資 料 在 線,2020/8/30,7,一、金屬腐蝕的本質(zhì)： 是金屬或合金與周圍接觸到的氣體或液體發(fā)生氧化還原反應而引起損耗的過程。 M - ne- = Mn+,2020/

3、8/30,8,二、金屬腐蝕的類型： （1）化學腐蝕 金屬跟接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生化學反應而引起的腐蝕叫做化學腐蝕。 （2）電化學腐蝕 不純的金屬跟電解質(zhì)溶液接觸時，會發(fā)生原電池反應，比較活潑的金屬失電子而被氧化的腐蝕叫做電化學腐蝕。,2020/8/30,9,化學腐蝕和電化學腐蝕的比較,化學腐蝕和電化學腐蝕同時發(fā)生， 但電化學腐蝕更普遍,2020/8/30,10,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

4、數(shù)微小的原電池。,2020/8/30,11,鋼鐵的析氫腐蝕示意圖,鋼鐵的吸氧腐蝕示意圖,鋼鐵在潮濕的空氣中發(fā)生的電化學腐蝕的原理： 負極（Fe）： Fe2e = Fe2+ 正極（C）： 2H+2e = H2 或2H2O+O2+4e = 4OH,2020/8/30,12,4.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。,電極反應,負極Fe(- ),Fe-2e=Fe2+,2Fe-4e=2Fe2+,正極C(+),2H2O + 2e = H2+2OH,O2+2H2O+4e=4OH-,

5、總反應:,Fe + 2 H2O = Fe(OH)2+ H2,2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2,4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3,聯(lián)系,2020/8/30,13,5.金屬腐蝕快慢的判斷： (1)與構(gòu)成微電池兩極的材料有關。兩極材料的活動性差別越大，氧化還原反應的速率越 ，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 化學腐蝕 有防腐措施的腐蝕。 （3）同一種金屬的腐蝕：在強電解質(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 化學腐蝕 有防腐措施的腐蝕。 注意：在鋼鐵的腐蝕過程中，其電化學腐蝕更嚴重，在電化學腐蝕中，

6、吸氧腐蝕更普遍。,快,快,2020/8/30,14,反饋練習 1.下列情況下，海水中鐵腐蝕最快的是( ),B,2020/8/30,15,2如圖所示，甲、乙兩試管中各放一枚鐵釘，甲試管中為NaCl溶液，乙試管為NH4Cl溶液(溶液呈弱酸性).數(shù)天后觀察到的現(xiàn)象是 ， 甲中正極反應為_. 乙中正極反應為 . 試管中殘留氣體平均相對分子質(zhì)量的變化為甲 ，乙 .,O2+2H2O+4e-4OH-,2H+2e = H2,減少,減少,Fe被腐蝕,U型管中甲端的液面高于乙端的液面,2020/8/30,16,思考與交流,請根據(jù)生活常識以及下圖總結(jié)金屬防護常用的方法，并解釋這些方法為什么可以達到防止金屬腐蝕的目的

7、。,2020/8/30,17,健身器材刷油漆以防銹,2020/8/30,18,衣架和電線的外面包上一層塑料層,2020/8/30,19,某些工具的“機械轉(zhuǎn)動部位”選用油脂來防銹，為什么不能用油漆,2020/8/30,20,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,2020/8/30,21,三、金屬的防護 (1) 改善金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)(內(nèi)因) 制成合金（不銹鋼） (2)在金屬表面覆蓋保護層電鍍、油漆、鈍化等 (3)電化學保護法犧牲陽極的陰極保護法、外加直流電源的陰極保護法,2020/8/30,22,犧牲陽極的陰極保護法 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；

8、而活潑金屬反應受到腐蝕。,2020/8/30,23,你還知道哪些防止金屬腐蝕的方法？請舉例說明。,用犧牲鎂塊的方法來防止地下鋼鐵管道的腐蝕，鎂塊必須定期更換,制成不銹鋼，在金屬表面鍍一層比要保護的金屬耐腐蝕的金屬。,2020/8/30,24,外加電流的陰極保護法 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。,2020/8/30,25,交流研討 你知道自行車的金屬部件采用了什么樣的防護措施嗎?,2020/8/30,26,金屬常用防腐蝕方法的比較,2020/8/30,27,1解釋下列現(xiàn)象：

9、 (1)馬口鐵(鍍Sn鐵皮)做的罐頭，打開后為什么極易生銹? (2) 輪船船殼的水線以下部分，為什么要裝上一定數(shù)量Zn塊? (3)燒過菜的鐵鍋未及時洗凈(殘液NaCl)，第二天便出現(xiàn)紅褐色銹斑。,練習,2020/8/30,28,C,c,練習,2.下列制氫氣的反應速率最快的是( ) A. 純鋅和1mol/L 硫酸 B. 純鋅和18 mol/L 硫酸 C. 粗鋅和1mol/L 硫酸 D. 粗鋅和18mol/L 硫酸 3.下列敘述中可說明金屬甲比乙活潑性強的是( ) A. 甲和乙用導線連接插入稀鹽酸溶液中，乙溶解，甲上有H2氣放出； B. 在氧化還原反應中，甲比乙失去的電子多 C. 將甲乙作電極組成

10、原電池時甲是負極 D. 同價態(tài)的陽離子，甲比乙的氧化性強,2020/8/30,29,4、下列各情況，在其中Fe片腐蝕由快到慢的順序_,(5)(2)(1)(3)(4),練習,2020/8/30,30,5、下列裝置中四塊相同的Zn片，放置一段時間后腐蝕速率由慢到快的順序是_,練習,(4)(2)(1)(3),2020/8/30,31,6、分析右圖，按要求寫出有關反應方程式： （1）鐵棒上的電極反應式為： _ （2）碳棒上的電極反應式為： _ （3）溶液中發(fā)生反應的化學方程式： _ _,2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2,4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3,O2+2H2O+4

11、e-4OH-,2Fe4e-2Fe2+,練習,2020/8/30,32,7、鹽酸與鋅片反應時，若加入可溶性醋酸銅晶體(CH3COO)2Cu，將產(chǎn)生兩種影響生成速率的因素. 其一是： _ _ _ _, 其二是： _ _ _。,H+與CH3COO結(jié)合生成醋酸，使H+濃度減小，從而減慢了反應速率,Zn置換出Cu形成了原電池，從而加快了反應速率,練習,2020/8/30,33,課堂練習： 一.選擇題（每小題有12個正答案確） 1.下列敘述正確的是（ ） A、構(gòu)成原電池正極和負極的材料必須是兩種金屬 B、由Cu、Zn作電極與CuSO4溶液組成的原電池中Cu是負極。 C、馬口鐵（鍍錫鐵）破損時與電解質(zhì)溶液接

12、觸，錫先被腐蝕。 D、銅鋅原電池工作時，若有13g鋅被溶解，電路中就有0.4mol電子通過,D,2020/8/30,34,2.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,2020/8/30,35,3.為保護地下鋼管不被腐蝕，可采用的方法是( ) A、與直流電源負極相連接 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 4.下列說法正確的是 （ ） A鋼鐵因含雜質(zhì)而容易發(fā)生電化腐蝕，所以合金都不耐腐蝕 B原電

13、池反應是導致金屬腐蝕的主要原因，故不能用來減緩金屬的腐蝕 C鋼鐵電化腐蝕的兩種類型主要區(qū)別在于水膜的pH不同，引起的正極反應不同D無論哪種類型的腐蝕，其實質(zhì)都是金屬被氧化,AD,CD,2020/8/30,36,5. 銅制品上的鋁質(zhì)鉚釘，在潮濕空氣中易腐蝕的原因可描述為( ) A. 形成原電池鋁作負極 B. 形成原電池時銅作負極 C. 形成原電池時，電流由鋁經(jīng)導線流向銅 D. 鋁質(zhì)鉚釘發(fā)生了化學腐蝕 6. 以下現(xiàn)象與電化腐蝕無關的是( ) A. 黃銅(銅鋅合金)制作的銅鑼不易產(chǎn)生銅銹 B. 生鐵比軟鐵芯(幾乎是純鐵)容易生銹 C. 鐵質(zhì)器件附有銅質(zhì)配件，在接觸處易生銹 D. 銀質(zhì)獎牌久置后表面變

14、暗,A,D,2020/8/30,37,7鋼鐵表面鍍有下列金屬時，當鍍層部分被破壞時，鐵不易被腐蝕的是( ) ASn BZn CCu DAg 8. 如圖各燒杯中盛有海水，鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序為( ),A. B. C. D.,B,C,2020/8/30,38,9.下列事實不能用電化學理論解釋的是（ ） A. 輪船水線以下的船殼上鑲嵌有一定量的 鋅塊 B鍍鋅的鐵制品比鍍錫的鐵制品耐用 C. 鋁片不用特殊方法保存 D常溫下鋁跟稀硫酸快速反應，跟濃硫酸幾 乎不反應 10、下列敘述中不正確的是（ ） A、金屬的電化腐蝕比化學腐蝕普遍 B、鋼鐵在干燥空氣里不易腐蝕 C、用鋁質(zhì)鉚釘鉚接鐵板，鐵板易被腐

15、蝕 D、原電池中電子由正極流入負極,CD,CD,2020/8/30,39,11、下列敘述正確的是（ ） A、原電池中陽離子向負極移動 B、原電池的負極發(fā)生氧化反應 C、馬口鐵（鍍錫）的表面一旦破損，鐵腐 蝕加快 D、白鐵（鍍鋅）的表面一旦破損，鐵腐蝕 加快 12.自來水管與下列材料做成的水龍頭連接，銹蝕最快的鐵水管連接的是 （ ） A、銅水龍頭 B、鐵水龍頭 C、塑料水龍頭 D、陶瓷水龍頭,BC,A,2020/8/30,40,二、填空題 1、在經(jīng)常受酸雨危害的地區(qū)，金屬制品易受腐蝕。其中鐵制品主要發(fā)生_ 腐蝕，負極反應式為_；銅制品發(fā)生_腐蝕，正極反應式是_。,析氫,Fe - 2e- = Fe

16、2+,吸氧,O2+4H+4e-= 2H2O,2020/8/30,41,2、燒過菜的鐵鍋未及時洗去含有NaCl的殘液，過一段時間便出現(xiàn)紅棕色的鐵銹斑點，已知該銹斑為Fe(OH)3失水的產(chǎn)物。表示Fe(OH)3生成的電極反應式、離子方程式和化學方程式分別為； （1）負極 ， 正極 ； （2） ； （3） 。,2Fe - 4e- = 2Fe2+,O2+2H2O+4e-=4OH-,2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2,4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3,2020/8/30,42,3、在含有H2S氣體的空氣中，銀器表面易變黑（生成了Ag2S），原因是銀發(fā)生了_（填“析氫”或“吸氧

17、”）腐蝕，其電極反應式為：正極 ， 負極 ， 最終在銀器表面生成Ag2S的離子方程式是： 。,吸氧,O2+2H2O+4e- = 4OH-,Ag-e- = Ag+,2Ag+H2S=Ag2S+2H+,2020/8/30,43,為了除去銀器表面的Ag2S，可采用如下方法：在一個鋁制的容器中放入食鹽溶液，將銀器浸入食鹽溶液，使銀器與鋁接觸良好。過一段時間，銀器表面變?yōu)殂y白色，并聞到臭雞蛋的氣味，觀察到有少量白色絮狀沉淀生成。請用電極反應式和離子方程式表示上述過程。,除去銀器表面的Ag2S時: （-）2Al-6e=2Al3+ （+）3Ag2S+6e=6Ag+3S2-溶液中發(fā)生如下反應： 2Al3+3S2-+6H2O=2Al(OH)3+3H2S （Al3+和S2-的水解反應進行到底。）,2020/8/30,44,4、市場上出售的“熱敷袋”其中的成分