選修4上課《金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)》課件

第四章電化學(xué)基礎(chǔ)第四節(jié)金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)高二化學(xué)備課組金屬的腐蝕在生活中非常普遍Fe2O3·XH2O鋼鐵生銹銅綠：Cu2(OH)2CO3銅器生銹為什么鐵在干燥的空氣中不易生銹，在潮濕的空氣中卻易生銹？思考與交流中國航天工業(yè)總公司第三十一研究所近日公布了一組數(shù)據(jù)：全球每一分鐘就有1噸鋼腐蝕成鐵銹.全球每年鋼鐵腐蝕的經(jīng)濟(jì)損失約10000億美元，占各國國民生產(chǎn)總值的2%～4%，在美國，每年因鋼鐵腐蝕造成的損失就占國內(nèi)生產(chǎn)總值的3%，大約三分之一的化學(xué)設(shè)備因局部腐蝕而停工。我國鋼鐵腐蝕經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)2800億人民幣，約占國民生產(chǎn)總值(GNP)的4%，每年約有30%的鋼鐵因腐蝕而報廢。腐蝕給人類造成的損失是驚人的。資料：閱讀課本P84---P851、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)？3、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)？一、金屬的腐蝕1.什么是金屬腐蝕？指金屬或合金與周圍接觸到的氣體或液體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而腐蝕損耗的過程。2.金屬腐蝕的本質(zhì)是什么?金屬單質(zhì)失去電子變成陽離子的過程（發(fā)生氧化反應(yīng)）。M-ne-=Mn+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)成無數(shù)微小的原電池。3.金屬腐蝕的類型

金屬跟接觸到的干燥氣體（如SO2、Cl2、O2等）或非電解質(zhì)溶液（石油）等直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。

不純的金屬與電解質(zhì)溶液接觸時，發(fā)生原電池反應(yīng)，比較活潑的金屬失去電子而被氧化的腐蝕。(1)化學(xué)腐蝕：——根據(jù)與金屬接觸的介質(zhì)不同(2)電化學(xué)腐蝕：化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的比較相互關(guān)系反應(yīng)現(xiàn)象條件電化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕同時發(fā)生，但電化學(xué)腐蝕更普遍較活潑的金屬被氧化金屬被氧化有電流產(chǎn)生不產(chǎn)生電流不純金屬或合金跟電解質(zhì)溶液接觸金屬跟接觸的物質(zhì)反應(yīng)1.以下現(xiàn)象與電化學(xué)腐蝕無關(guān)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)獎牌久置后表面變暗D鞏固練習(xí)：金屬的電化學(xué)腐蝕鋼鐵的析氫腐蝕示意圖鋼鐵的吸氧腐蝕示意圖思考：你能寫出它們的電極反應(yīng)式？鋼鐵腐蝕析氫腐蝕吸氧腐蝕條件電極反應(yīng)負(fù)極Fe(-)正極C(+)總反應(yīng)其他反應(yīng)聯(lián)系水膜呈強(qiáng)酸性水膜呈中性或弱酸性Fe-2e-=Fe2+2Fe-4e-=2Fe2+O2+2H2O+4e-=4OH-2H++2e-=H2↑2H++Fe=Fe2++H2↑2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3金屬的腐蝕以電化腐蝕為主，電化腐蝕又以吸氧腐蝕為主Fe(OH)3→Fe2O3

·xH2O脫水

注意：根據(jù)金屬的活動性及電解質(zhì)溶液的酸性判斷，位于金屬活動性順序中氫前面的金屬，在酸性較強(qiáng)的電解質(zhì)溶液中發(fā)生析氫腐蝕，在中性或酸性較弱的電解質(zhì)溶液中發(fā)生吸氧腐蝕；金屬活動性順序氫后面的金屬只可能發(fā)生吸氧腐蝕。節(jié)節(jié)清-課堂練習(xí)1、如圖,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，則溶液呈性，發(fā)生腐蝕,電極反應(yīng)式為：負(fù)極：,正極：若液面下降，則溶液呈性，發(fā)生腐蝕，電極反應(yīng)式為：負(fù)極：正極：。（2）中性或堿性吸氧2Fe–4e-＝2Fe2+O2+2H2O+4e-＝4OH－酸性析氫Fe–2e-＝Fe2+2H++2e-＝H2↑2.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”）腐蝕，其電極反應(yīng)式為：正極

，負(fù)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+

請大家根據(jù)鐵生銹的原理，思考應(yīng)采取什么措施防止鐵生銹？交流與討論請大家閱讀課本Ｐ86-87三、金屬的防護(hù)(1)在金屬表面覆蓋保護(hù)層——噴漆、涂油脂、電鍍、表面鈍化等(2)改善金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)(內(nèi)因)——制成合金（不銹鋼）(3)電化學(xué)保護(hù)法——犧牲陽極的陰極保護(hù)法、外加直流電源的陰極保護(hù)法〖思考〗鑒于金屬發(fā)生腐蝕的原因，我們可以從

哪些方面設(shè)想解決問題的思路？思路一：直接隔離

選用適當(dāng)?shù)牟牧鲜菇饘倥c空氣或其他腐蝕性試劑隔離開，以阻止金屬的腐蝕。

1、給金屬穿上“保護(hù)膜”例如：①噴涂漆；②涂油脂；③表面鈍化；

④電鍍(在鋼鐵表面形成鉻等耐腐蝕性較強(qiáng)的金屬鍍層)等。二、金屬的防護(hù)健身器材刷油漆以防銹衣架和電線的外面包上一層塑料層某些工具的“機(jī)械轉(zhuǎn)動部位”選用油脂來防銹思路二：改變本質(zhì)即改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，使其具有較強(qiáng)的抗腐蝕性能。

2、加入其他金屬改變其組成(合金)在鋼鐵中加入一定比例的鉻和鎳（如14%～8%Cr，7%～9%Ni），改變鋼鐵內(nèi)部的組成和結(jié)構(gòu)，可極大程度地提高鋼鐵抗腐蝕性能，這就是常見的“不銹鋼”(合金)。二、金屬的防護(hù)思路三：因勢利導(dǎo)

電化學(xué)腐蝕還是用電化學(xué)方法來解決，不回避金屬與氧化劑的直接接觸，采用還原性更強(qiáng)的物質(zhì)或其他替代方式來滿足氧化劑對電子的需求，從而保護(hù)主體金屬構(gòu)件免受腐蝕。3、電化學(xué)防護(hù)法——重點掌握犧牲陽極的陰極保護(hù)法外加直流電源的陰極保護(hù)法二、金屬的防護(hù)①犧牲陽極的陰極保護(hù)法：

形成原電池反應(yīng)時，讓被保護(hù)金屬做正極（陰極）不反應(yīng)，起到保護(hù)作用；而活潑金屬反應(yīng)受到腐蝕。用犧牲鎂塊的方法來防止地下鋼鐵管道的腐蝕，鎂塊必須定期更換用犧牲鋅塊的方法來保護(hù)船身，鋅塊必須定期更換鋅塊②外加電流的陰極保護(hù)法：

將被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備（如鋼閘門）做陰極，用惰性電極做輔助陽極，在外加直流電作用下，電子被迫流向被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備，使鋼鐵表面的腐蝕電流降至零或接近等于零。方法防腐效果價格鍍塑差便宜涂油漆一般便宜鍍錫好中等鍍鉻好昂貴鍍鋅很好中等使用不銹鋼很好昂貴鐵器烤藍(lán)好中等金屬常用防腐蝕方法的比較1.下列敘述正確的是 （）A.原電池中陽離子向負(fù)極移動B.原電池的負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)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2.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BCA鞏固練習(xí)：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(guān)。兩極材料的活動性差別越大，氧化還原反應(yīng)的速率越

，活潑金屬被腐蝕的速度越

。(2)電解池的陽極＞原電池的負(fù)極＞化學(xué)腐蝕＞原電池的正極＞電解池的陰極快快[反饋練習(xí)]1.下列情況下，海水中鐵腐蝕最快的是()B2.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(xí)3．相同材質(zhì)的鐵在圖中四種情況下最不易被腐蝕的是 (

)分析：A、D兩項中易發(fā)生析氫腐蝕；B項中易發(fā)生吸氧腐蝕。答案：C1.下列敘述正確的是（）A、構(gòu)成原電池正極和負(fù)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(fù)極。C、馬口鐵（鍍錫鐵）破損時與電解質(zhì)

溶液接觸，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拓展練習(xí)：2.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．原電池反應(yīng)是導(dǎo)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(yīng)不同D．無論哪種類型的腐蝕，其實質(zhì)都是金屬

被氧化CD3.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(fù)極B.形成原電池時銅作負(fù)極C.形成原電池時，電流由鋁經(jīng)導(dǎo)線流向銅D.鋁質(zhì)鉚釘發(fā)生了化學(xué)腐蝕4.為保護(hù)地下鋼管不被腐蝕，可采用的方法是A.與直流電源負(fù)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AAD6.下列事實不能用電化學(xué)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(yīng)，跟濃硫酸幾乎不反應(yīng)7.下列敘述中不正確的是（）A、金屬的電化腐蝕比化學(xué)腐