第四節(jié)-金屬電化學(xué)腐蝕與防護(hù)1

中國(guó)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.資料：全世界每年因?yàn)榻饘俑g造成的直接經(jīng)濟(jì)損失約達(dá)7000億美元，是地震、水災(zāi)、臺(tái)風(fēng)等自然災(zāi)害造成損失總和的6倍。我國(guó)因金屬腐蝕造成的損失占國(guó)民生產(chǎn)總值的4%，鋼鐵因腐蝕而報(bào)廢的數(shù)量約占鋼鐵當(dāng)年產(chǎn)量的25%-30%。金屬的腐蝕在生活中非常普遍鋼鐵生銹銅器生銹銅器表面生成銅綠金屬腐蝕的主要害處，不僅在于金屬本身的損失，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本身要大到無(wú)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。國(guó)內(nèi)外都曾發(fā)生過(guò)許多災(zāi)難性腐蝕事故，如飛機(jī)因某一零部件破裂而墜毀；橋梁因鋼梁產(chǎn)生裂縫而塌陷；油管因穿孔或裂縫而漏油，引起著火爆炸；化工廠中儲(chǔ)酸槽穿孔泄漏，造成重大環(huán)境污染；管道和設(shè)備跑、冒、滴、漏，破壞生產(chǎn)環(huán)境，有毒氣體如Cl2、H2S、HCN等的泄漏，更會(huì)危及工作人員和附近居民的生命安全。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(méi)有想過(guò)，鋼鐵是怎樣被腐蝕的？怎樣防腐？新課標(biāo)人教版選修四化學(xué)反應(yīng)原理第四章電化學(xué)基礎(chǔ)第四節(jié)金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)閱讀課本P84金屬的腐蝕

金屬或合金跟周?chē)佑|到的氣體或液體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而腐蝕損耗的過(guò)程，即為金屬的腐蝕。其本質(zhì)是金屬原子失去電子被氧化的過(guò)程?；瘜W(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕條件電流本質(zhì)影響因素聯(lián)系金屬跟干燥氣體或非電解質(zhì)液體直接接觸不純金屬或合金跟電解質(zhì)溶液接觸無(wú)電流產(chǎn)生有微弱電流產(chǎn)生金屬被氧化較活潑金屬被氧化與接觸物質(zhì)的氧化性及溫度有關(guān)與電解質(zhì)溶液的酸堿性及金屬活性有關(guān)兩者往往同時(shí)發(fā)生，電化學(xué)腐蝕更普遍[知識(shí)歸納]問(wèn)題討論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？試設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)證明你的結(jié)論。將除銹過(guò)的鐵釘，放入裝有飽和食鹽水的具支試管中．幾分鐘后，觀察導(dǎo)管中的水柱變化.[探究]一、金屬的電化學(xué)腐蝕

負(fù)極：2Fe-4e-=2Fe2+正極：O2+2H2O+4e=4OH-總反應(yīng)：2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3

Fe2O3·nH2O

（鐵銹）

A吸氧腐蝕中性或者弱酸環(huán)境下，鋼鐵發(fā)生了腐蝕，該過(guò)程中吸收了氧氣，因此稱(chēng)為吸氧腐蝕。(中性或者弱酸環(huán)境)

負(fù)極：Fe-2e-=Fe2+正極：2H++2e=H2總反應(yīng)：Fe+2H+=Fe2++H2

析氫腐蝕(酸性較強(qiáng)的環(huán)境)

如果鋼鐵表面的水膜酸性較強(qiáng)的話(huà),正極就會(huì)析出氫氣,稱(chēng)為析氫腐蝕。隨著氫氣的析出,水的PH上升,Fe2+和OH-結(jié)合生成Fe(OH)2,被O2氧化后生成Fe(OH)3,進(jìn)而形成鐵銹。A（往水中通CO2、SO2、H2S等氣體制得酸性溶液）將除銹過(guò)的鐵釘，放入裝有稀鹽酸的具支試管中．幾分鐘后，導(dǎo)管中的水柱如何變化？[推測(cè)]加入飽和食鹽水的試管:加入稀鹽酸的試管:導(dǎo)管內(nèi)液面下降導(dǎo)管內(nèi)液面上升現(xiàn)象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(shí)存在，但以后者更普遍。析氫腐蝕吸氧腐蝕條件水膜呈酸性水膜呈中性或酸性很弱或堿性電極反應(yīng)負(fù)極Fe(-)Fe-2e-=Fe2+2Fe-4e-=2Fe2+正極C(+)2H++2e-=H2↑O2+2H2O+4e-=4OH-總反應(yīng):Fe+2H+=Fe2++H2↑2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3聯(lián)系請(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？交流與討論原理：形成原電池反應(yīng)時(shí)，讓被保護(hù)金屬做正極，不反應(yīng)，起到保護(hù)作用；而活潑金屬反應(yīng)受到腐蝕。1.犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法

（負(fù)極）（正極）二、金屬的電化學(xué)防護(hù)金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)，總是哪一極被腐蝕？如果能讓被腐蝕金屬成為哪一極，該金屬就不會(huì)被腐蝕？犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法示意圖1.犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法

（負(fù)極）（正極）將被保護(hù)金屬與另一附加電極作為電解池的兩個(gè)極，使被保護(hù)的金屬作為陰極，在外加直流電的作用下使陰極得到保護(hù)。此法主要用于防止土壤、海水及水中金屬設(shè)備的腐蝕。2、外加電流的陰極保護(hù)法輔助陽(yáng)極（不溶性）除此以外還有其它防護(hù)方法嗎？金屬防護(hù)的幾種重要方法①在金屬表面覆蓋保護(hù)層。②改變金屬內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)，制成合金。③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)。1.埋在地下的輸油鑄鐵管道，在下列各種情況下被腐蝕速率最慢的是()A．在潮濕疏松的土壤中；

B．在含鐵元素較多的酸性土壤中；

C．在干燥致密不透氣的土壤中；

D．在含碳較多的潮濕透氣的中性土壤C練習(xí)2、下列關(guān)于鋼鐵銹蝕的敘述中，錯(cuò)誤的是（

）A.酸雨能使鋼鐵更容易發(fā)生電化學(xué)腐蝕B.鋼鐵在潮濕的地窖中較易發(fā)生析氫腐蝕C.鐵銹的主要成分是Fe2O3·nH2OD.鋼鐵銹蝕時(shí)，鐵原子失去電子成為Fe3+，而后生成Fe（OH）3，再部分脫水成為氧化鐵的水合物D練習(xí)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↑3.下列各情況，在其中Fe片腐蝕由快到慢的順序是(5)(2)(1)(3)(4)課堂練習(xí)4、下列裝置中四塊相同的Zn片，放置一段時(shí)間后腐蝕速率由慢到快的順序是________________________練習(xí)(4)<(2)<(1)<(3)金屬腐蝕的快慢程度：電解池的陽(yáng)極＞原電池的負(fù)極＞化學(xué)腐蝕＞原電池的正極＞電解池的陰極實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法按圖連接好裝