《金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)》課件(選修4)

1、第四章第四章 電化學(xué)基礎(chǔ)電化學(xué)基礎(chǔ)第四節(jié)第四節(jié) 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)金屬腐蝕金屬腐蝕 我國作為世界上鋼鐵產(chǎn)量最多的國家（我國作為世界上鋼鐵產(chǎn)量最多的國家（2005年全國生年全國生產(chǎn)鋼材產(chǎn)鋼材37117.02萬噸）萬噸） ，每年被腐蝕的鐵占到我國鋼，每年被腐蝕的鐵占到我國鋼鐵年產(chǎn)量的十分之一，因?yàn)榻饘俑g而造成的損失占鐵年產(chǎn)量的十分之一，因?yàn)榻饘俑g而造成的損失占到國內(nèi)生產(chǎn)總值的到國內(nèi)生產(chǎn)總值的2%4%；約合人民幣：；約合人民幣：3000億元億元（ 2005年我國國內(nèi)生產(chǎn)總值將達(dá)年我國國內(nèi)生產(chǎn)總值將達(dá)15萬億元）萬億元） 。 根據(jù)各國調(diào)查結(jié)果，一般說來，金屬腐蝕所造成的經(jīng)

2、根據(jù)各國調(diào)查結(jié)果，一般說來，金屬腐蝕所造成的經(jīng)濟(jì)損失大致為該國國民生產(chǎn)總值的濟(jì)損失大致為該國國民生產(chǎn)總值的4%左右。左右。 另據(jù)國外統(tǒng)計(jì)，金屬腐蝕的年損失另據(jù)國外統(tǒng)計(jì)，金屬腐蝕的年損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過水災(zāi)、火水災(zāi)、火災(zāi)、風(fēng)災(zāi)和地震（平均值）損失的災(zāi)、風(fēng)災(zāi)和地震（平均值）損失的總和總和，在這里，在這里還不還不包括包括由于腐蝕導(dǎo)致的停工、減產(chǎn)和爆炸等造成的間接由于腐蝕導(dǎo)致的停工、減產(chǎn)和爆炸等造成的間接損失。損失?？春螅耗阌泻胃邢?？看后：你有何感想？ 金屬腐蝕的主要害處，金屬腐蝕的主要害處，不僅在不僅在于金屬本身的損失，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更嚴(yán)重的是金屬制品

3、結(jié)構(gòu)損壞所造成的損失比金屬本身要大到無法估量。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。 國內(nèi)外都曾發(fā)生過許多災(zāi)難性腐蝕事故，如飛機(jī)因國內(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某一零部件破裂而墜毀墜毀；橋梁因鋼梁產(chǎn)生裂縫而；橋梁因鋼梁產(chǎn)生裂縫而塌塌陷陷；油管因穿孔或裂縫而漏油，引起著火；油管因穿孔或裂縫而漏油，引起著火爆炸爆炸；化；化工廠中儲(chǔ)酸槽穿孔泄漏，造成重大環(huán)境工廠中儲(chǔ)酸槽穿孔泄漏，造成重大環(huán)境污染污染；管道；管道和設(shè)備跑、冒、滴、漏，破壞生產(chǎn)環(huán)境，有毒氣體和設(shè)備跑、冒、滴、漏，破壞生產(chǎn)環(huán)境，有毒氣體如如

4、Cl2、H2S、HCN等的泄漏，更會(huì)危及工作人員和等的泄漏，更會(huì)危及工作人員和附近居民的附近居民的生命安全生命安全。 面對(duì)這樣驚人的數(shù)據(jù)和金屬腐蝕危害面對(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，事實(shí)，大家有沒有想過，鐵怎么會(huì)被鐵怎么會(huì)被腐蝕？怎樣防腐？腐蝕？怎樣防腐？問題討論問題討論鋼鐵及其制品通常為含碳的鐵合金，它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？們?cè)谑裁礂l件下易生銹？ 試設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來試設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來證明你的結(jié)論。證明你的結(jié)論?；顒?dòng)探究活動(dòng)探究鋼鐵及其制品等生銹的條件鋼鐵及其制品等生銹的條件實(shí)驗(yàn)結(jié)論：實(shí)驗(yàn)結(jié)論： 。問題討論問題討論鋼鐵及其制品通常為含碳的鐵合金，若鋼

5、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)境里長在潮濕的環(huán)境里或濕度較大的環(huán)境里長期放置，常易生銹變紅，原因是什么？期放置，常易生銹變紅，原因是什么？活動(dòng)與探究活動(dòng)與探究 P91向鐵粉中加入少量的炭粉，混合向鐵粉中加入少量的炭粉，混合均勻后，撒入內(nèi)壁分別用氯化鈉均勻后，撒入內(nèi)壁分別用氯化鈉和稀醋酸潤濕過的兩支試管分別和稀醋酸潤濕過的兩支試管分別標(biāo)記為標(biāo)記為a a、b b中，按圖中，按圖1-281-28裝置好裝置好儀器。幾分鐘后，打開止水夾，儀器。幾分鐘后，打開止水夾，觀察、比較導(dǎo)管中水柱（在水中觀察、比較導(dǎo)管中水柱（在水中滴加幾滴紅墨水）的變化和試管滴加幾滴紅墨水）的變化和試

6、管中的現(xiàn)象。中的現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象： 裝置裝置a中的導(dǎo)管中水柱上升，裝置中的導(dǎo)管中水柱上升，裝置b中的導(dǎo)管中的導(dǎo)管中水柱下降。中水柱下降。思考：思考：導(dǎo)管中的水柱變化說明什么問題？導(dǎo)管中的水柱變化說明什么問題？討論，小結(jié)：討論，小結(jié)：裝置裝置a中的導(dǎo)管中水柱上升，說明大試管內(nèi)氣體壓強(qiáng)中的導(dǎo)管中水柱上升，說明大試管內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小，減小， a裝置中有氣體參加反應(yīng)。裝置中有氣體參加反應(yīng)。裝置裝置b中的導(dǎo)管中水柱下降，說明大試管內(nèi)氣體生成。中的導(dǎo)管中水柱下降，說明大試管內(nèi)氣體生成。思考思考：向鐵粉中加入炭粉的作用是什么？向鐵粉中加入炭粉的作用是什么？在在a裝置中鐵、炭、氯化鈉溶液及裝置中鐵、炭、

7、氯化鈉溶液及b裝置中鐵、炭、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。醋酸均構(gòu)成原電池，能加快化學(xué)反應(yīng)速率。學(xué)生活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)請(qǐng)大家根據(jù)原電池原理，寫出電極反應(yīng)式請(qǐng)大家根據(jù)原電池原理，寫出電極反應(yīng)式及及電池反應(yīng)電池反應(yīng)方程式。方程式。a裝置中：裝置中：負(fù)極：負(fù)極： Fe - 2e- = Fe2+正極：正極： O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-電池反應(yīng)：電池反應(yīng)： 2Fe+ O2+2H2O =2Fe(OH)2分析：分析：中性中性或或酸性很弱酸性很弱或或堿性堿性條件下，易發(fā)生條件下，易發(fā)生吸氧腐蝕吸氧腐蝕。4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O =4 Fe(OH)3 2Fe(OH)

8、3=Fe2O3nH2O+(3-n) H2Oa裝置中：裝置中：進(jìn)一步反應(yīng)：進(jìn)一步反應(yīng)：正極：正極： 2H+ 2e- =H2 負(fù)極：負(fù)極： Fe - 2e- = Fe2+b裝置中裝置中:電池反應(yīng)：電池反應(yīng)： Fe + 2H+ =Fe2+ + H2 分析：當(dāng)鋼鐵處于分析：當(dāng)鋼鐵處于酸性酸性氣氛中時(shí)，易發(fā)生氣氛中時(shí)，易發(fā)生析氫腐蝕析氫腐蝕；析氫腐蝕析氫腐蝕和和吸氧腐蝕吸氧腐蝕都都屬于屬于電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕。結(jié)合課本結(jié)合課本P90-P91相關(guān)內(nèi)容相關(guān)內(nèi)容1、什么是金屬腐蝕？有哪些類別？、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)？、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？

9、分別、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)？發(fā)生哪些電極反應(yīng)？知識(shí)總結(jié)知識(shí)總結(jié)金屬陽離子金屬陽離子失失e-氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)3、金屬腐蝕的類型、金屬腐蝕的類型化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕電化腐蝕電化腐蝕析氫腐蝕析氫腐蝕吸氧腐蝕吸氧腐蝕（常見普遍）（常見普遍）一、金屬腐蝕一、金屬腐蝕金屬原子金屬原子2、金屬腐蝕的本質(zhì)：、金屬腐蝕的本質(zhì)：1、金屬腐蝕：、金屬腐蝕：是指金屬或合金跟接觸的氣體或液體發(fā)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。生氧化還原反應(yīng)而腐蝕損耗的過程?；瘜W(xué)腐蝕與電化腐蝕的比較化學(xué)腐蝕與電化腐蝕的比較:化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕電化腐蝕電化腐蝕條件條件現(xiàn)象現(xiàn)象本質(zhì)本質(zhì)

10、聯(lián)系聯(lián)系金屬跟非金屬單質(zhì)直金屬跟非金屬單質(zhì)直接接觸接接觸不純金屬或合金不純金屬或合金跟電解質(zhì)溶液接觸跟電解質(zhì)溶液接觸無電流產(chǎn)生無電流產(chǎn)生有有微弱電流微弱電流產(chǎn)生產(chǎn)生金屬被氧化金屬被氧化較活潑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鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較Fe2O3 nH2O（鐵銹鐵銹）通常兩種腐蝕同時(shí)存在，但以后者更普遍。通常兩種腐蝕同時(shí)存在，但以后者更普遍。析氫腐蝕析氫腐蝕吸氧腐蝕吸氧腐蝕條件條件水膜呈水膜呈酸性酸性。水膜呈水膜呈中性中性或或酸性很弱或堿性酸性很弱或堿性。電極反應(yīng)電極反應(yīng)負(fù)極負(fù)極Fe(- )Fe

11、-2e-=Fe2+2Fe-4e-=2Fe2+正極正極C(+)2H+2e-=H2O2+2H2O+4e-=4OH-總反應(yīng)總反應(yīng):Fe + 2H+ =Fe2+ + H2 2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3聯(lián)系聯(lián)系交流與討論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。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。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

12、能力比內(nèi)河因?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)，而在的水更強(qiáng)，而在電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液中，電化學(xué)腐蝕更容易進(jìn)行。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)。鐵銹出現(xiàn)。是由于南極的溫度常年在是由于南極的溫度常年在0以下，說明在較高以下，說明在較高溫度溫度下，下，腐蝕更易進(jìn)行。腐蝕更易進(jìn)行。交流與討論交流與討論3.用于連接銅板的鐵螺絲容易生銹。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，鐵作是由于鐵與銅及空氣中的水蒸汽構(gòu)成了原電池，鐵作原原電池的負(fù)極電池的負(fù)極，

13、因此鐵易被腐蝕而生銹。，因此鐵易被腐蝕而生銹。4.當(dāng)化工廠派出的廢氣為酸性氣體時(shí)當(dāng)化工廠派出的廢氣為酸性氣體時(shí),工廠附近的鐵制品工廠附近的鐵制品容易生銹。容易生銹。說明鐵制品在說明鐵制品在酸性條件酸性條件下比在中性條件下更容易被腐蝕。下比在中性條件下更容易被腐蝕。課堂練習(xí)課堂練習(xí)1、如圖、如圖, 水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天觀察：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，則溶液呈若液面上升，則溶液呈 性，發(fā)生性，發(fā)生 腐蝕腐蝕,電極反應(yīng)式為：負(fù)極：電極反應(yīng)式為：負(fù)極： ,正極：正極：若液面下降，則溶液呈若液面下降，則溶液呈 性，發(fā)生腐蝕，電極反應(yīng)式為：性，發(fā)生腐蝕，電極反應(yīng)式

14、為：負(fù)極：負(fù)極： 正極：正極： 。（2）中性或堿性中性或堿性 吸氧吸氧Fe2e-Fe2+O2+2H2O+4e-4OH酸性酸性析氫析氫Fe2e-Fe2+2H+2e-H2 請(qǐng)大家根據(jù)鐵生銹的原理，思考請(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？應(yīng)采取什么措施防止鐵生銹？交流與討論交流與討論請(qǐng)大家閱讀課本請(qǐng)大家閱讀課本92-9392-93原理原理 ：形成原電池反應(yīng)時(shí)，讓形成原電池反應(yīng)時(shí)，讓被保護(hù)金屬被保護(hù)金屬做做正正極極，不反應(yīng)，起到保護(hù)作用；而，不反應(yīng)，起到保護(hù)作用；而活潑金活潑金屬反應(yīng)受到腐蝕屬反應(yīng)受到腐蝕。1.1.犧牲陽極保護(hù)法犧牲陽極保護(hù)法二、金屬的電化學(xué)保護(hù)二、金屬的電化學(xué)保護(hù)

15、犧牲陽極犧牲陽極的的陰極保護(hù)法陰極保護(hù)法示意圖示意圖2.2.外加電流法外加電流法 將將被保護(hù)金屬被保護(hù)金屬與另一與另一附加電極附加電極作為電解池的作為電解池的兩個(gè)極，使兩個(gè)極，使被保護(hù)的金屬被保護(hù)的金屬作為作為陰極陰極，在外加直流，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。土壤、海水及水中金屬設(shè)備的腐蝕。輔助陽極輔助陽極（不溶性）（不溶性）外加電流外加電流的的陰極保護(hù)法陰極保護(hù)法示意圖示意圖除此以外還有其它防護(hù)方法？除此以外還有其它防護(hù)方法？金屬防護(hù)的幾種重要方法金屬防護(hù)的幾種重要方法在金屬表面覆蓋保護(hù)層。在金

16、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。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)。正極或電解池的陰極而受到保護(hù)。 小結(jié)小結(jié)2 2、20002000年年5 5月，保利集團(tuán)在香港拍賣會(huì)上花費(fèi)月，保利集團(tuán)在香港拍賣會(huì)上花費(fèi)30003000多多萬港幣購回在火燒圓明園時(shí)流失的國寶：銅鑄的牛首、萬港幣購回在火燒圓明園時(shí)流失的國寶：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，其主要成分是要成分是CuCu2 2(OH)(OH)2 2COCO3 3 這三件這三件17601760年銅鑄的國寶在年銅鑄的國寶在240 240 年后看上去仍然熠熠生輝不生銹，下列對(duì)起原因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；、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、環(huán)境污染日趨嚴(yán)重，它們表面的銅綠被酸雨溶解洗去；洗去；C、銅的金屬活動(dòng)性比氫小，因此不宜被氧化；、銅的金