高中化學選修4第四章第四節(jié)金屬的電化學腐蝕與防護

1、第四章 電化學基礎第4節(jié) 金屬的電化學腐蝕與防護2022/7/162金屬的腐蝕在生活中非常普遍鋼鐵生銹7/16/20223銅器生銹銅器表面生成銅綠Cu2(OH)2CO37/16/20224金屬腐蝕的嚴重性和危害性閱讀：課本第84頁 第1、2自然段 “金屬的腐蝕與防護”始終是一個世界性的異常棘手的科技難題。 在發(fā)達國家每年由于金屬腐蝕造成的直接經濟損失約占全年國民生產總值的2%4%，遠遠超過各種自然災害造成損失的總和！了解金屬腐蝕原因和尋求防止金屬腐蝕的方法具有重要意義。 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。金屬陽離子失e-（氧化反應）一、金屬的腐蝕金屬原子金屬腐蝕

2、的本質：1. 金屬腐蝕M ne- Mn+接觸到的氣體或液體不同2022/7/166二、金屬腐蝕的類型：（1）化學腐蝕 金屬跟接觸到的物質直接發(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。2022/7/167化學腐蝕和電化學腐蝕的比較相互關系反應現(xiàn)象條件電化學腐蝕化學腐蝕化學腐蝕和電化學腐蝕同時發(fā)生，但電化學腐蝕更普遍較活潑的金屬（負極）被氧化金屬被氧化有微弱的電流產生不產生電流不純金屬或合金跟電解質溶液接觸金屬跟接觸的物質反應2022/7/168請比較下列Fe腐蝕的快慢？鐵與酸反應，鐵被

3、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。2022/7/169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)微小的原電池。7/16/202210（1）析氫腐蝕：當水膜酸性較強時負極（Fe）：正極（碳）： 總反應：Fe 2e - = Fe2+2H+ +2e - = H2Fe +2H + = Fe2 + + H2 鋼鐵電化腐蝕的類型:鋼鐵的析氫腐蝕示意圖酸雨2022/7/1611鋼鐵

4、的吸氧腐蝕示意圖（2）吸氧腐蝕：負極（Fe）：正極（碳）： 總反應：當水膜酸性較弱或中性時2Fe 4e - = 2Fe2+O2 + 2H2O +4e - = 4OH- 2Fe + O2 + 2H2O = 2Fe(OH)24Fe(OH)2 +O2+2H2O = 4Fe(OH)32Fe(OH)3 = Fe2O3 xH2O +(3-x)H2O（鐵銹的主要成份）2022/7/1612P85實驗4-3說明了什么？現(xiàn)象導管中的液面上升鐵釘發(fā)生了什么腐蝕？吸氧腐蝕2022/7/16134.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，但后者更普遍。析氫腐蝕吸氧腐蝕條件水膜呈酸

5、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(+)2H+ + 2e = H2O2+2H2O+4e=4OH-總反應:Fe + 2 H+ = Fe2+ H2 2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3聯(lián)系結論 判斷金屬腐蝕快慢的規(guī)律電解池的陽極原電池的負極化學腐蝕防腐措施的腐蝕1、電解原理引起的腐蝕 原電池原理引起的腐蝕 化學腐蝕防腐措施的腐蝕2、對同一種金屬來說，腐蝕的快慢：強電解質溶液 弱電解質溶液 非電解質溶液3、活潑性不同的兩金屬，活潑性差別越大，腐蝕越慢。4、對同一種電解質溶液來說

6、，電解質溶液濃度越大，腐蝕越快。2022/7/1615思考與交流請根據(jù)生活常識總結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。2022/7/1616健身器材刷油漆以防銹2022/7/1617衣架和電線的外面包上一層塑料層2022/7/1618某些工具的“機械轉動部位”選用油脂來防銹，為什么不能用油漆2022/7/1619 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Cr2022/7/1620改變金屬內部的組織結構，制成合金(如不銹鋼）。 在金屬表面覆蓋保護層。如噴油漆、涂油脂、電鍍(用Zn、Cr等易氧化形成致密的氧化物薄膜作保護層）或表面鈍化。電化學保護法。即將金

7、屬作為原電池的正極或電解池的陰極而受到保護。二、金屬的電化學防護原理：隔絕金屬與外界空氣、電解質溶液的接觸。原理 ：形成原電池時，讓被保護金屬作正極(陰極)，不反應受到保護；而活潑金屬作負極(陽極)，反應受到腐蝕。1.犧牲陽極的陰極保護法輔助陽極（不溶性）2.外加電流的陰極保護法原理 ：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。2022/7/1623烤藍涂機油烤漆鍍鋅鍍鉻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?1、如圖, 水槽中試管內有一枚鐵釘，放置數(shù)天觀察：（1）若

8、液面上升，則溶液呈 性，發(fā)生 腐蝕，電極反應式為：負極： 正極：若液面下降，則溶液呈 性，發(fā)生腐蝕，電極反應式為：負極： 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 課堂練習2022/7/16251解釋下列現(xiàn)象：(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2022/7/16262在經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)

9、生_腐蝕，正極反應式是_。析氫Fe - 2e- = Fe2+吸氧O2+4H+4e-= 2H2O2022/7/16273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2022/7/16284.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+2

10、H2O+O2= 2 Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3O2+2H2O+4e-4OH-2Fe4e-2Fe2+2022/7/16295.鹽酸與鋅片反應時，若加入可溶性醋酸銅晶體(CH3COO)2Cu，將產生兩種影響生成速率的因素.其一是： _ _ _ _, 其二是： _ _ _。 H+與CH3COO結合生成醋酸，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2022/7/16306.下列各情況，在其中Fe片腐蝕由快到慢的順序_(5)(2)(1)(3)(4)2022/7/16317.下列說法正確的是 （ ）A鋼鐵因含雜質而容易發(fā)生電化

11、腐蝕，所以合金都不耐腐蝕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，其實質都是金屬被氧化CD2022/7/16328. 銅制品上的鋁質鉚釘，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，電流由鋁經導線流向銅D. 鋁質鉚釘發(fā)生了化學腐蝕9. 以下現(xiàn)象與電化腐蝕無關的是( )A. 黃銅(銅鋅合金)制作的銅鑼不易產生銅銹B. 生鐵比軟鐵芯(幾乎是純鐵)容易生銹C. 鐵質器件附有銅質配件，在接觸處易生銹D. 銀質獎牌久置后表面變暗

12、AD2022/7/16339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 DAgB10.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、用鋁質鉚釘鉚接鐵板，鐵板易被腐蝕 D、原電池中電子由正極流入負極CD2022/7/163411.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CD2022/7/163513.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