金屬的電化學腐蝕與防護

1、高二年級化學備課組高二年級化學備課組2013年年12月月23號號化學選修化學選修4 第四節(jié)第四節(jié)第四章第四章 電化學基礎電化學基礎鐵與酸反應，鐵被腐鐵與酸反應，鐵被腐蝕。腐蝕速率較慢。蝕。腐蝕速率較慢。鐵作負極（陽極）被腐鐵作負極（陽極）被腐蝕腐蝕速率較快。蝕腐蝕速率較快。實驗一：實驗一：（按下圖進行實驗）請比較下按下圖進行實驗）請比較下列現(xiàn)象？列現(xiàn)象？圖一圖一金屬的腐蝕金屬的腐蝕 金屬與周圍的氣體或液體物質金屬與周圍的氣體或液體物質發(fā)生氧化還原化學反應而損耗的過程，發(fā)生氧化還原化學反應而損耗的過程，即為金屬的腐蝕。其本質是金屬原子即為金屬的腐蝕。其本質是金屬原子失去電子被氧化的過程。失去電子

2、被氧化的過程。一、金屬的一、金屬的電化學電化學腐蝕腐蝕1、化學腐蝕與電化腐蝕、化學腐蝕與電化腐蝕化學腐蝕化學腐蝕電化腐蝕電化腐蝕條件條件金屬跟接觸到的物金屬跟接觸到的物質（如質（如O2、Cl2、SO2等）直接發(fā)生等）直接發(fā)生化學反應化學反應不純金屬或合金不純金屬或合金跟電解質溶液接跟電解質溶液接觸發(fā)生原電池反應觸發(fā)生原電池反應現(xiàn)象現(xiàn)象 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)生本質本質 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聯(lián)系聯(lián)系 兩者往往同時發(fā)生，電化腐蝕更普遍兩者往往同時發(fā)生，電化腐蝕更普遍一、金屬的一、金屬的電化學電化學腐蝕腐蝕科學探究科學探究 現(xiàn)有潔凈無銹的鐵釘，

3、試管、植物油、現(xiàn)有潔凈無銹的鐵釘，試管、植物油、NaCl溶液、溶液、CH3COOH溶液和煮沸后迅速溶液和煮沸后迅速冷卻的蒸餾水，你也可以選用其他物品，設冷卻的蒸餾水，你也可以選用其他物品，設計實驗探究鐵釘銹蝕需要哪些條件，以及在計實驗探究鐵釘銹蝕需要哪些條件，以及在什么條件下銹蝕速率快。什么條件下銹蝕速率快。不同條件下鐵釘?shù)母g不同條件下鐵釘?shù)母g實實驗驗方方案案CH3COOH溶溶液液煮沸后迅速冷煮沸后迅速冷卻的蒸餾水卻的蒸餾水NaCl溶液溶液煮沸后迅速冷煮沸后迅速冷卻的蒸餾水卻的蒸餾水植物油植物油記記錄錄結結論論有氣泡產(chǎn)有氣泡產(chǎn)生，反應生，反應速率快速率快相當長時相當長時間鐵釘未間鐵釘未被腐

4、蝕被腐蝕鐵釘被腐鐵釘被腐蝕最快蝕最快由于無由于無O2，較長時間較長時間鐵釘未被鐵釘未被腐蝕腐蝕鐵釘漸鐵釘漸漸生銹漸生銹鐵釘被鐵釘被腐蝕腐蝕無現(xiàn)象無現(xiàn)象由于無由于無O2，鐵，鐵釘未被釘未被腐蝕腐蝕無現(xiàn)象無現(xiàn)象由于無由于無O2、H2O鐵釘鐵釘不能被腐不能被腐蝕蝕植植物物油油鋼鐵在干燥的空氣里長時間不易被鋼鐵在干燥的空氣里長時間不易被腐蝕腐蝕, ,但在潮濕的空氣里卻很快被腐但在潮濕的空氣里卻很快被腐蝕蝕, ,這是什么原因呢這是什么原因呢? ? 在潮濕的空氣里在潮濕的空氣里,鋼鐵表面吸附了一層薄薄鋼鐵表面吸附了一層薄薄的水膜。水能電離出少量的的水膜。水能電離出少量的H +和和OH -,同時由同時由于空

5、氣中于空氣中CO2的溶解的溶解,使水里的使水里的H + 增多：增多： H2O + CO2 H2CO3 H + + HCO3 -這樣在鋼鐵表面形成了一層電解質溶液的薄膜這樣在鋼鐵表面形成了一層電解質溶液的薄膜,它跟鋼鐵里的鐵和少量的碳構成無數(shù)微小的原它跟鋼鐵里的鐵和少量的碳構成無數(shù)微小的原電池。電池。 在潮濕的空氣里在潮濕的空氣里,鋼鐵表面吸附了一層薄薄鋼鐵表面吸附了一層薄薄的水膜。水能電離出少量的的水膜。水能電離出少量的H +和和OH -,同時由同時由于空氣中于空氣中CO2的溶解的溶解,使水里的使水里的H + 增多：增多： H2O + CO2 H2CO3 H + + HCO3 -這樣在鋼鐵表面

6、形成了一層電解質溶液的薄膜這樣在鋼鐵表面形成了一層電解質溶液的薄膜,它跟鋼鐵里的鐵和少量的碳構成無數(shù)微小的原它跟鋼鐵里的鐵和少量的碳構成無數(shù)微小的原電池。電池。鋼鐵的鋼鐵的析氫腐蝕析氫腐蝕示意示意圖圖鋼鐵的鋼鐵的吸氧腐蝕吸氧腐蝕示意示意圖圖H2O 在負極，在負極，鐵失去電子而被氧化成鐵失去電子而被氧化成Fe2+： Fe 2e- = Fe 2+ 在正極，在正極，有兩種情況：有兩種情況： 吸氧腐蝕：吸氧腐蝕： 2H2O + O2 + 4e- = 4OH 析氫腐蝕：析氫腐蝕： 2H +2e - = H2 析氫腐蝕析氫腐蝕 吸氧腐蝕吸氧腐蝕條件條件 正極正極 負極負極 溶液溶液 析氫腐蝕與吸氧腐蝕（以

7、析氫腐蝕與吸氧腐蝕（以Fe為例）為例） 2H+ 2e- =H2 O2 + 2H2O + 4e-= 4OH- Fe - 2e- = Fe2+ Fe2+ 2OH- =Fe(OH)24Fe(OH)2 +O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3nH2O+(3-n) H2O水膜酸性較強水膜酸性較強水膜酸性很弱或中性水膜酸性很弱或中性銅板上的鐵鉚釘為什么特別容易生銹？銅板上的鐵鉚釘為什么特別容易生銹？銅器上的鐵鉚釘為什么特別容易生銹？銅器上的鐵鉚釘為什么特別容易生銹？幾種腐蝕速率的比較幾種腐蝕速率的比較CFeFe海水CFeCFe海水海水海水一、金屬的一、金屬的電化學電化學腐蝕

8、腐蝕 在同一電解質溶液中，金屬腐蝕的在同一電解質溶液中，金屬腐蝕的快慢規(guī)律如下：快慢規(guī)律如下：電解原理引起的腐蝕原電池原理引電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕化學腐蝕起的腐蝕化學腐蝕有防護措施有防護措施的腐蝕的腐蝕小結小結改變金屬內部的組織結構，制成合金改變金屬內部的組織結構，制成合金(如不銹如不銹鋼）。鋼）。 在金屬表面覆蓋保護層。如油漆、油脂等，電在金屬表面覆蓋保護層。如油漆、油脂等，電鍍鍍Zn,Cr等易氧化形成致密的氧化物薄膜作保護層。等易氧化形成致密的氧化物薄膜作保護層。電化學保護法，即將金屬作為電化學保護法，即將金屬作為原電池的正極原電池的正極或或電解池的陰極電解池的陰極而受到保

9、護。而受到保護。二、金屬的二、金屬的電化學電化學防護防護1、金屬防護的幾種重要方法、金屬防護的幾種重要方法原理：原理：隔絕金屬與外界空氣、電解質溶液的接觸。隔絕金屬與外界空氣、電解質溶液的接觸。二、金屬的二、金屬的電化學電化學防護防護2、犧牲陽極的陰極保護法：、犧牲陽極的陰極保護法： P86二、金屬的二、金屬的電化學電化學防護防護3、外加電源的陰極保護法：、外加電源的陰極保護法： P86輔助陽極輔助陽極（不溶性）（不溶性）金屬的金屬的電化學防護電化學防護科學探究：科學探究： P87小結小結 在同一電解質溶液中，金屬腐蝕的快慢規(guī)律如下：在同一電解質溶液中，金屬腐蝕的快慢規(guī)律如下：電解原理引起的腐

10、蝕原電池原理引起的腐蝕化學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腐蝕有防腐措施的腐蝕 防腐措施由好到壞的順序如下：防腐措施由好到壞的順序如下：外接電源的陰極保護法犧牲陽極的陰極保護法有外接電源的陰極保護法犧牲陽極的陰極保護法有一般防腐條件保護無防腐條件一般防腐條件保護無防腐條件例：例：下列各情況，在其中下列各情況，在其中Fe片腐蝕由片腐蝕由快快到到慢慢的順序是的順序是 (5) (2) (1) (3) (4)改變金屬的內部組織結構改變金屬的內部組織結構 防腐防腐 2000年年5月，保利集團在香港拍賣會上花費月，保利集團在香港拍賣會上花費3000多萬港多萬港幣購回在火燒圓明

11、園時流失的國寶：銅鑄的牛首、猴首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(xiàn)銅綠，其主要成分和虎首，普通銅器時間稍久容易出現(xiàn)銅綠，其主要成分是是Cu2(OH)2CO3這三件這三件1760年銅鑄的國寶在年銅鑄的國寶在240 年后看年后看上去仍然熠熠生輝不生銹，下列對起原因的分析，最可上去仍然熠熠生輝不生銹，下列對起原因的分析，最可能的是能的是（ D ）A.C.銅的金屬活動性比氫小，因此不宜被氧化；銅的金屬活動性比氫小，因此不宜被氧化；B.D.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；環(huán)境污染日趨嚴重，它們表面的銅綠被環(huán)境污染日趨嚴重，它們表面的銅綠被酸雨溶解洗去；酸雨溶解洗去；它們是含一定比例金、銀、錫、鋅的合金；它們是含一定比例金、銀、錫、鋅的合金；練練 習習練習練習 銀質獎章較長時間后變黑，銀質獎章較長時間后變黑， 形成黑銹，形成黑銹，可以采用拋光的方法恢復光澤，拋光的簡單方可以采用拋光的方法恢復光澤，拋光的簡單方法是：將變質的獎章放入盛有食鹽的鋁鍋中，法是：將變質的獎章放入盛有食鹽的鋁鍋中，放置一段時間后，黑銹就被除去放置一段時間后，黑銹就被除去,而銀不會損失