化學(xué)：4.4《金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)》課件(新人教版選修4)

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)金屬腐蝕我國(guó)作為世界上鋼鐵產(chǎn)量最多的國(guó)家（2005年全國(guó)生產(chǎn)鋼材37117.02萬(wàn)噸），每年被腐蝕的鐵占到我國(guó)鋼鐵年產(chǎn)量的十分之一，因?yàn)榻饘俑g而造成的損失占到國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的2%~4%；約合人民幣：3000億元（2005年我國(guó)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值將達(dá)15萬(wàn)億元）。根據(jù)各國(guó)調(diào)查結(jié)果，一般說(shuō)來(lái)，金屬腐蝕所造成的經(jīng)濟(jì)損失大致為該國(guó)國(guó)民生產(chǎn)總值的4%左右。另?yè)?jù)國(guó)外統(tǒng)計(jì)，金屬腐蝕的年損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)水災(zāi)、火災(zāi)、風(fēng)災(zāi)和地震（平均值）損失的總和，在這里還不包括由于腐蝕導(dǎo)致的停工、減產(chǎn)和爆炸等造成的間接損失。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。金屬腐蝕的本質(zhì)【問(wèn)題討論1】我們通常使用的金屬是純金屬么？成分如何？【問(wèn)題討論2】你了解鐵銹、銅銹的主要成分么？【問(wèn)題探究3】用氧化還原的觀點(diǎn)看，金屬腐蝕的本質(zhì)是什么？鐵銹成分：Fe2O3·xH2O銅綠成分：Cu2(OH)2CO3純金屬、合金。如：鋼鐵（Fe、C等）；銅合金：(Cu、Zn、Sn等）金屬腐蝕的本質(zhì)2、金屬腐蝕的條件：

1、金屬腐蝕的本質(zhì)：

M-ne-=Mn+（失電子，被氧化）

金屬或合金與接觸的氣體或液體物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)而腐蝕損耗的現(xiàn)象。金屬腐蝕的分類1、化學(xué)腐蝕：石油管道內(nèi)壁被原油中的含硫化合物嚴(yán)重腐蝕在南極存放80多年的食品罐頭，很少生銹家用燃?xì)庠畹闹行牟课缓苋菀咨P【問(wèn)題討論】以上事實(shí)，說(shuō)明化學(xué)腐蝕受什么因素影響較大？【金屬+氣體或非電解質(zhì)】金屬的化學(xué)腐蝕金屬跟接觸到的干燥氣體(如O2、Cl2、SO2等)或非電解質(zhì)液體(如石油)等直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕例如：鐵與氯氣直接反應(yīng)而腐蝕；鋼管被原油中的含硫化合物腐蝕等化學(xué)腐蝕的速度隨著溫度的升高而加快三、金屬腐蝕的分類2、電化學(xué)腐蝕：【不純金屬+電解質(zhì)溶液】【思考】為什么鋼鐵在干燥的空氣中不易生銹，在潮濕空氣中卻易生銹？金屬的電化學(xué)腐蝕不純的金屬跟電解質(zhì)溶液接觸時(shí)，會(huì)發(fā)生原電池反應(yīng)，比較活潑的金屬失去電子而被氧化，這種腐蝕叫做電化學(xué)腐蝕。例如鋼鐵在潮濕的環(huán)境中生銹常見(jiàn)的電化學(xué)腐蝕種類1.析氫腐蝕2.吸氧腐蝕活動(dòng)與探究P91向鐵粉中加入少量的炭粉，混合均勻后，撒入內(nèi)壁分別用氯化鈉和稀醋酸潤(rùn)濕過(guò)的兩支試管分別標(biāo)記為a、b中，按圖1-28裝置好儀器。幾分鐘后，打開(kāi)止水夾，觀察、比較導(dǎo)管中水柱（在水中滴加幾滴紅墨水）的變化和試管中的現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：裝置a中的導(dǎo)管中水柱上升，裝置b中的導(dǎo)管中水柱下降。思考：導(dǎo)管中的水柱變化說(shuō)明什么問(wèn)題？討論，小結(jié)：裝置a中的導(dǎo)管中水柱上升，說(shuō)明大試管內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小，a裝置中有氣體參加反應(yīng)。裝置b中的導(dǎo)管中水柱下降，說(shuō)明大試管內(nèi)氣體生成。思考：向鐵粉中加入炭粉的作用是什么？在a裝置中鐵、炭、氯化鈉溶液及b裝置中鐵、炭、醋酸均構(gòu)成原電池，能加快化學(xué)反應(yīng)速率。學(xué)生活動(dòng)請(qǐng)大家根據(jù)原電池原理，寫(xiě)出電極反應(yīng)式及電池反應(yīng)方程式。a裝置中：負(fù)極：Fe-2e-=Fe2+正極：O2+2H2O+4e-=

4OH-電池反應(yīng)：2Fe+

O2+2H2O

=2Fe(OH)2分析：中性或酸性很弱或堿性條件下，易發(fā)生吸氧腐蝕。4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3·nH2O+(3-n)H2Oa裝置中：進(jìn)一步反應(yīng)：正極：2H++2e-=H2

↑負(fù)極：Fe-2e-=Fe2+b裝置中:電池反應(yīng)：Fe+2H+=Fe2++H2↑分析：當(dāng)鋼鐵處于酸性氣氛中時(shí)，易發(fā)生析氫腐蝕；析氫腐蝕和吸氧腐蝕都屬于電化學(xué)腐蝕。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)系化學(xué)腐蝕與電化腐蝕的比較:化學(xué)腐蝕電化腐蝕條件現(xiàn)象本質(zhì)聯(lián)系金屬跟非金屬單質(zhì)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兩者往往同時(shí)發(fā)生，電化腐蝕更普遍交流與討論鐵生銹除了必須有空氣及水的參與外，還受其他一些因素的影響。請(qǐng)解釋下列有關(guān)鐵生銹現(xiàn)象的原因。1.相對(duì)于在內(nèi)河行駛的輪船來(lái)說(shuō)，海輪更容易被腐蝕。因?yàn)楹Ｋ泻休^多的氯化鈉等鹽類，導(dǎo)電能力比內(nèi)河的水更強(qiáng)，而在電解質(zhì)溶液中，電化學(xué)腐蝕更容易進(jìn)行。2.1910年遺留在南極的食品罐頭盒，其表面至今很少有鐵銹出現(xiàn)。是由于南極的溫度常年在0℃以下，說(shuō)明在較高溫度下，腐蝕更易進(jìn)行。交流與討論3.用于連接銅板的鐵螺絲容易生銹。是由于鐵與銅及空氣中的水蒸汽構(gòu)成了原電池，鐵作原電池的負(fù)極，因此鐵易被腐蝕而生銹。4.當(dāng)化工廠派出的廢氣為酸性氣體時(shí),工廠附近的鐵制品容易生銹。說(shuō)明鐵制品在酸性條件下比在中性條件下更容易被腐蝕。

下列各情況下，其中Fe片腐蝕由快到慢的順序是

。(5)(2)(1)(3)(4)討論與交流結(jié)論判斷金屬腐蝕快慢的規(guī)律電解池的陽(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1、電解原理引起的腐蝕＞原電池原理引起的腐蝕＞化學(xué)腐蝕＞防腐措施的腐蝕2、對(duì)同一種金屬來(lái)說(shuō)，腐蝕的快慢：強(qiáng)電解質(zhì)溶液＞弱電解質(zhì)溶液＞非電解質(zhì)溶液

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？交流與討論請(qǐng)大家閱讀課本Ｐ92-93金屬的防護(hù)健身器材刷油漆電線外面包塑料餐具做成不銹鋼轉(zhuǎn)動(dòng)部位涂油脂金屬的防護(hù)烤藍(lán)涂機(jī)油烤漆涂凡士林鍍鋅鍍鉻原理：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)極保護(hù)法金屬的電化學(xué)保護(hù)犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法示意圖船舶、輸水管道裝上（連上）Zn塊或Mg合金2.外加電流法將被保護(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。輔助陽(yáng)極（不溶性）外加電流的陰極保護(hù)法示意圖除此以外還有其它防護(hù)方法？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)。

小結(jié)2、2000年5月，保利集團(tuán)在香港拍賣會(huì)上花費(fèi)3000多萬(wàn)港幣購(gòu)回在火燒圓明園時(shí)流失的國(guó)寶：銅鑄的牛首、猴首和虎首，普通銅器時(shí)間稍久容易出現(xiàn)銅綠，其主要成分是[Cu2(OH)2CO3]這三件1760年銅鑄的國(guó)寶在240年后看上去仍然熠熠生輝不生