金屬的電化學腐蝕--上課

1、新課標蘇教版選修四新課標蘇教版選修四金屬的電化學腐蝕金屬的電化學腐蝕在日常生活中我們經(jīng)?？梢钥吹皆谌粘Ｉ钪形覀兘?jīng)?？梢钥吹? :一些美觀的金屬器皿使一些美觀的金屬器皿使用一段時間后會失去表面的光澤用一段時間后會失去表面的光澤,從而在從而在外形、色澤以及外形、色澤以及機械性能機械性能方面發(fā)生變化如：方面發(fā)生變化如：據(jù)統(tǒng)計，發(fā)達國家每年由于據(jù)統(tǒng)計，發(fā)達國家每年由于金屬腐蝕金屬腐蝕所造成的所造成的直接經(jīng)濟損失約占全年國民生產(chǎn)總值的直接經(jīng)濟損失約占全年國民生產(chǎn)總值的4%4%左右，左右，遠遠超過水災、火災、風災和地震（平均值）遠遠超過水災、火災、風災和地震（平均值）損失的總和。因此，了解金屬腐蝕的原因

2、和尋損失的總和。因此，了解金屬腐蝕的原因和尋求防止金屬腐蝕的方法具有十分重要的意義的。求防止金屬腐蝕的方法具有十分重要的意義的。 面對這樣驚人的數(shù)據(jù)和金屬腐蝕危害面對這樣驚人的數(shù)據(jù)和金屬腐蝕危害事實，事實，金屬怎么會被腐蝕？怎樣防腐？金屬怎么會被腐蝕？怎樣防腐？1. 1. 什么是金屬腐蝕？其本質(zhì)是什么什么是金屬腐蝕？其本質(zhì)是什么? ?2. 2. 金屬腐蝕有哪些種類？金屬腐蝕有哪些種類？3. 3. 什么是電化學腐蝕？什么是電化學腐蝕？ 是指金屬或合金跟接觸的氣體或是指金屬或合金跟接觸的氣體或液體發(fā)生氧化還原反應而腐蝕損耗的過程。液體發(fā)生氧化還原反應而腐蝕損耗的過程。金屬陽離子金屬陽離子失失e-金

3、屬腐蝕的類型金屬腐蝕的類型化學腐蝕化學腐蝕電化學腐蝕電化學腐蝕金屬原子金屬原子金屬腐蝕的本質(zhì)：金屬腐蝕的本質(zhì)：金屬跟接觸到的金屬跟接觸到的干燥氣體干燥氣體（如（如O O2 2、ClCl2 2、SOSO2 2等）或等）或非電非電解質(zhì)液體解質(zhì)液體（如石油）等直接發(fā)生氧化還原反應而引起的（如石油）等直接發(fā)生氧化還原反應而引起的腐蝕腐蝕特點：特點：反應簡單、金屬與氧化劑之間的氧化還原反應。反應簡單、金屬與氧化劑之間的氧化還原反應。（1 1）金屬的化學腐蝕）金屬的化學腐蝕a a定義：定義：不純的金屬或合金與不純的金屬或合金與電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液接觸，會發(fā)生接觸，會發(fā)生原電池原電池反應反應，比較活潑的金屬

4、失電子被氧化而引起的腐蝕。，比較活潑的金屬失電子被氧化而引起的腐蝕。（2 2）電化學腐蝕）電化學腐蝕 化學腐蝕化學腐蝕電化學腐蝕電化學腐蝕條件條件電流電流本質(zhì)本質(zhì)聯(lián)系聯(lián)系金屬跟氧化劑直接接觸金屬跟氧化劑直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 觀察導管中水柱變化，并思考原因？觀察導管中水柱變化，并思考原因？ 吸氧腐蝕吸氧腐蝕當鋼鐵處于當鋼鐵處于中性或堿性中性或堿性環(huán)境中環(huán)境中請你根據(jù)原電池原理，寫出鋼鐵請

5、你根據(jù)原電池原理，寫出鋼鐵吸氧腐蝕吸氧腐蝕的的電極反應式電極反應式及及電池反應方程式。電池反應方程式。2Fe - 4e- = 2Fe2+O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-2Fe+ O2+2H2O =2Fe(OH)24Fe(OH)2 +O2 + 2H2O = 4 Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O+(3-x) H2O進一步反應：進一步反應：負極：負極：正極：正極：電池反應：電池反應：2H+ 2e- =H2 Fe - 2e- = Fe2+Fe + 2H+ =Fe2+ + H2負極：負極：正極：正極：電池反應：電池反應：當鋼鐵處于當鋼鐵處于酸性酸性環(huán)境中環(huán)境中 析氫腐蝕析氫

6、腐蝕和和吸氧腐蝕吸氧腐蝕都都屬于屬于電化學腐蝕電化學腐蝕。鋼鐵的析氫腐蝕鋼鐵的析氫腐蝕和和吸氧腐蝕吸氧腐蝕比較比較Fe2O3 nH2O（鐵銹）（鐵銹）通常兩種腐蝕同時存在，但以后者更普遍。通常兩種腐蝕同時存在，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堿性堿性電極反應電極反應負極負極Fe(- )Fe-2e=Fe2+2Fe-4e=2Fe2+正極正極C(+)2H+ + 2e=H2O2+2H2O+4e=4OH-總反應總反應:Fe + 2HFe + 2H+ += = FeFe2+2+ H+ H2 2 2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2

7、4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3聯(lián)系聯(lián)系1、活潑金屬接觸不活潑金屬，做、活潑金屬接觸不活潑金屬，做原電池原電池負極時腐負極時腐蝕更厲害。蝕更厲害。2、溫度越高溫度越高，反應速率越大，腐蝕越厲害。，反應速率越大，腐蝕越厲害。3、強電解質(zhì)強電解質(zhì)溶液導電性好，在電解質(zhì)溶液中電化溶液導電性好，在電解質(zhì)溶液中電化學腐蝕更容易進行，學腐蝕更容易進行，酸性酸性電解質(zhì)腐蝕更容易。電解質(zhì)腐蝕更容易。4、含、含氧氧越多，越多，濕度濕度越大的環(huán)境越容易腐蝕。越大的環(huán)境越容易腐蝕。影響鋼鐵腐蝕的因素影響鋼鐵腐蝕的因素化學腐蝕化學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)聯(lián)系聯(lián)系金屬跟非金屬單質(zhì)直

8、接接觸金屬跟非金屬單質(zhì)直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【反饋練習】【反饋練習】1.1.下列情況下，海水中鐵腐蝕最快的是下列情況下，海水中鐵腐蝕最快的是( )( )B2、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 ，發(fā)生，發(fā)生 腐蝕，電極反應式為：負極：腐蝕，電極反應式為：負極： ,正極：正極：若液面下降，

9、則溶液呈若液面下降，則溶液呈 性，發(fā)生腐蝕，電極反應式為：性，發(fā)生腐蝕，電極反應式為：負極：負極： 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 3 3、如圖所示，甲、乙兩試管中各放一枚鐵釘，甲試、如圖所示，甲、乙兩試管中各放一枚鐵釘，甲試管中為管中為NaClNaCl溶液，乙試管為溶液，乙試管為NHNH4 4ClCl溶液溶液( (溶液呈弱酸溶液呈弱酸性性).).數(shù)天后觀察到的現(xiàn)象數(shù)天后觀察到的現(xiàn)象是是 ，甲中正極反應為甲中正極反應為 乙中正極反應為乙中正極反應為 . .試管中殘留氣體平均相對

10、分子質(zhì)量的變化為試管中殘留氣體平均相對分子質(zhì)量的變化為甲甲 ，乙乙 . . O2+2H2O+4e-4OH-2H+2e = H2減少減少減少減少FeFe被腐蝕被腐蝕,U,U型管中甲端的液面高于乙端的液面型管中甲端的液面高于乙端的液面3、白鐵皮（鍍鋅）發(fā)生析氫腐蝕時，若有、白鐵皮（鍍鋅）發(fā)生析氫腐蝕時，若有0.2mol電子發(fā)生電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，下列說法正確的是（轉(zhuǎn)移，下列說法正確的是（ ） A、有、有6.5g鋅被腐蝕鋅被腐蝕 B、在標準狀況下有、在標準狀況下有22.4L氫氣放出氫氣放出 C、有、有2.8g鐵被腐蝕鐵被腐蝕 D、在標準狀況下有、在標準狀況下有2.24L氣體放出氣體放出4 4、實驗室分析白

11、鐵（鍍鋅）樣品成分，稱取、實驗室分析白鐵（鍍鋅）樣品成分，稱取1.00g1.00g樣品放在燒杯中加入過量的鹽樣品放在燒杯中加入過量的鹽酸，然后用玻片蓋住燒杯，首先觀察到有大量的氣泡冒出，后來放出氣體速率變酸，然后用玻片蓋住燒杯，首先觀察到有大量的氣泡冒出，后來放出氣體速率變慢，最后完全反應。接著加入過量的氫氧化鈉溶液，過濾，分離出灰綠色沉淀；慢，最后完全反應。接著加入過量的氫氧化鈉溶液，過濾，分離出灰綠色沉淀；該沉淀在空氣中加熱至質(zhì)量不變；最后得該沉淀在空氣中加熱至質(zhì)量不變；最后得1.20g1.20g紅色粉末。已知鋅及其化合物與紅色粉末。已知鋅及其化合物與鋁及其化合物的性質(zhì)相似，回答：鋁及其化

12、合物的性質(zhì)相似，回答： （1 1）白鐵鍍鋅的作用是）白鐵鍍鋅的作用是_； （2 2）蓋玻片的作用是）蓋玻片的作用是_； （3 3）放出氣體的速度由快到慢的原因是）放出氣體的速度由快到慢的原因是 _； （4 4）為什么要加入過量的）為什么要加入過量的NaOHNaOH溶液溶液_； （5 5）在空氣中加熱灰綠色沉淀的化學方程式是）在空氣中加熱灰綠色沉淀的化學方程式是_； （6 6）鋅在樣品中的質(zhì)量分數(shù)是）鋅在樣品中的質(zhì)量分數(shù)是_。AD 下列各情況下，其中下列各情況下，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)結(jié)論：結(jié)論：原電池原電池正極正極、電解池、

13、電解池陰極陰極受到保護。受到保護。結(jié)論結(jié)論 在同一電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕的在同一電解質(zhì)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起電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕化學腐蝕的腐蝕化學腐蝕有防腐措施的腐蝕有防腐措施的腐蝕1 1、 改善金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)改善金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)( (內(nèi)因內(nèi)因) ) 制成合金制成合金（不銹鋼）（不銹鋼）2 2、在金屬表面覆蓋保護層、在金屬表面覆蓋保護層電鍍、油漆、鈍化等電鍍、油漆、鈍化等健身器材刷油漆以防銹健身器材刷油漆以防銹衣架和電線的外面包上一衣架和電線的外面包上一層塑料層層塑料層某些工具的某些工具的“機械轉(zhuǎn)動部機械轉(zhuǎn)動部位位

14、”選用油脂來防銹選用油脂來防銹自行車的鋼圈和車鈴是在鋼上鍍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上一層既耐腐蝕又耐磨的Cr形成原電池反應時，讓被保護金屬做正極，不反形成原電池反應時，讓被保護金屬做正極，不反應，起到保護作用；而活潑金屬反應受到腐蝕。應，起到保護作用；而活潑金屬反應受到腐蝕。（1 1）犧牲陽極的陰極保護法）犧牲陽極的陰極保護法3 3、電化學防護、電化學防護即將金屬作為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護而受到保護 犧牲陽極的陰極保護法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，形成原電池反應時，讓被保護金屬

15、做正極，不反應，起到保護作用；而活潑金屬反應受到腐蝕。起到保護作用；而活潑金屬反應受到腐蝕。用犧牲鎂塊的方法來防止用犧牲鎂塊的方法來防止地下鋼鐵管道的腐蝕，鎂地下鋼鐵管道的腐蝕，鎂塊必須定期更換塊必須定期更換用犧牲鋅塊的方法來用犧牲鋅塊的方法來保護船身，鋅塊必須保護船身，鋅塊必須定期更換定期更換鋅塊鋅塊(2)(2)外加電流的陰極保護法外加電流的陰極保護法原理原理 ： 將將被保護金屬被保護金屬與另一與另一附加電極附加電極作為電解池的兩個極，作為電解池的兩個極，使使被保護的金屬被保護的金屬作為作為陰極陰極，在外加直流電的作用下使陰極，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

16、水中金屬設(shè)備得到保護。此法主要用于防止土壤、海水及水中金屬設(shè)備的腐蝕。的腐蝕。輔助陽極輔助陽極小結(jié)：小結(jié)：3、防腐措施防腐措施由好到差的順序如下：由好到差的順序如下：2、在同一電解質(zhì)溶液中：、在同一電解質(zhì)溶液中：電解電解原理（陽極）引起的腐蝕原理（陽極）引起的腐蝕原電池原電池原理（負極）原理（負極）引起的腐蝕引起的腐蝕化學化學腐蝕腐蝕有防腐有防腐措施的腐蝕措施的腐蝕外接電源外接電源的陰極保護法的陰極保護法犧牲陽極犧牲陽極的陰極保護法的陰極保護法有一般防有一般防腐腐條件保護條件保護無防腐無防腐條件條件金屬腐蝕的快慢規(guī)律金屬腐蝕的快慢規(guī)律1、在同一金屬，不同電解質(zhì)：、在同一金屬，不同電解質(zhì)：強酸性

17、強酸性其他強電解質(zhì)弱電解質(zhì)非電解質(zhì)其他強電解質(zhì)弱電解質(zhì)非電解質(zhì)1、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多萬港幣購回在火燒圓明園時流失的國寶：銅鑄的多萬港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，其主要成分是綠，其主要成分是Cu2(OH)2CO3這三件這三件1760年銅年銅鑄的國寶在鑄的國寶在240 年后看上去仍然熠熠生輝不生銹，年后看上去仍然熠熠生輝不生銹，下列對起原因的分析，最可能的是下列對起原因的分析，最可能的是( )A、它們的表面都電鍍上了一層耐腐蝕的黃金

18、；、它們的表面都電鍍上了一層耐腐蝕的黃金；B、環(huán)境污染日趨嚴重，它們表面的銅綠被酸雨溶、環(huán)境污染日趨嚴重，它們表面的銅綠被酸雨溶解洗去；解洗去；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；D、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；D 改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu) 防腐防腐2 2解釋下列現(xiàn)象并寫出有關(guān)原電池的電極反應：解釋下列現(xiàn)象并寫出有關(guān)原電池的電極反應：(1)(1)馬口鐵馬口鐵( (鍍鍍SnSn鐵皮鐵皮) )做的罐頭，打開后什么極易做的罐頭，打開后什么極易生銹生銹? ? (2)(2)在一塊表面無銹的

19、鐵片上滴一滴含酚酞的食鹽在一塊表面無銹的鐵片上滴一滴含酚酞的食鹽水，放置一段時間后可以看到液滴周圍逐漸呈現(xiàn)紅水，放置一段時間后可以看到液滴周圍逐漸呈現(xiàn)紅色，并慢慢形成紅褐色的銹斑。色，并慢慢形成紅褐色的銹斑。3.為保護地下鋼管不被腐蝕，可采用的方法是（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、與直流電源負極相連接 B、與直流電源的正極相連接、與直流電源的正極相連接 C、與銅板相連接、與銅板相連接 D、與鋅板相連接、與鋅板相連接4.下列說法正確的是下列說法正確的是 （ ） 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 都不耐腐蝕都不耐腐蝕 B原電池反應是導致金屬腐蝕的主要原因，故不原電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)都是金屬被氧化無論哪種類型的腐蝕，其實質(zhì)都是金屬被氧化ADCD5. 銅制品上的鋁質(zhì)鉚釘，在潮濕空氣中易腐蝕的原銅制品上的鋁質(zhì)鉚釘，在潮濕空氣中易腐蝕的原因可描述為因可描述為( )A. 形成原電池鋁作負極形成原電池