化學能轉化為電能時金屬的腐蝕與防護

關于化學能轉化為電能時金屬的腐蝕與防護第1頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三科學探究

現(xiàn)有潔凈無銹的鐵釘，試管、植物油、NaCl溶液、CH3COOH溶液和煮沸后迅速冷卻的蒸餾水，你也可以選用其他物品，設計實驗探究鐵釘銹蝕需要哪些條件，以及在什么條件下銹蝕速率快。不同條件下鐵釘?shù)母g第2頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三實驗方案CH3COOH溶液煮沸后迅速冷卻的蒸餾水NaCl溶液煮沸后迅速冷卻的蒸餾水植物油記錄結論有氣泡產(chǎn)生，反應速率快相當長時間鐵釘未被腐蝕鐵釘被腐蝕最快由于無O2，較長時間鐵釘未被腐蝕鐵釘漸漸生銹鐵釘被腐蝕無現(xiàn)象由于無O2，鐵釘未被腐蝕無現(xiàn)象由于無O2、H2O鐵釘不能被腐蝕植物油第3頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三

是指金屬或合金與周圍接觸到的氣體或液體進行化學反應而腐蝕損耗的過程。

由于與金屬接觸的介質不同，發(fā)生腐蝕的化學原理也不同，一般可分為化學腐蝕和電化學腐蝕。一、金屬的腐蝕第4頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三1、化學腐蝕

金屬跟接觸到的物質（如O2、Cl2、SO2等）直接發(fā)生化學反應而引起的腐蝕叫做化學腐蝕。

一般情況下，溫度的升高會加快化學反應速率。因此，溫度對化學腐蝕的影響較明顯。第5頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三家用燃氣灶放在南極已差不多90年食品罐頭第6頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三2、電化學腐蝕

不純的金屬（或合金）跟電解質溶液接觸時，會發(fā)生原電池反應，比較活潑的金屬失去電子而被氧化，這種腐蝕叫做電化學腐蝕。第7頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三

在新疆吐魯番和海南省兩地，哪個地區(qū)鐵生銹相對慢一些？為什么？

新疆吐魯番，因為該地區(qū)相對干燥，水分稀少，而海南地區(qū)潮濕多雨，溫度高，易發(fā)生電化學腐蝕。第8頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三不會，因為月球上缺少水分和氧氣。請你預測一下，鐵在月球上會不會生銹？為什么？第9頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三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。水能電離出少量的H+和OH-,同時由于空氣中CO2的溶解,使水里的H+

增多：

H2O+CO2H2CO3H+

+HCO3

-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。

在潮濕的空氣里,鋼鐵表面吸附了一層薄薄的水膜。水能電離出少量的H+和OH-,同時由于空氣中CO2的溶解,使水里的H+

增多：

H2O+CO2H2CO3H+

+HCO3

-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。第10頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三1、析氫腐蝕（酸性水溶液）負極：Fe－2e－

=Fe2+總反應：Fe+2H+=Fe2++H2↑正極：2H++2e－

=H2↑鋼鐵的腐蝕第11頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三2、吸氧腐蝕（中性、弱酸性水溶液）負極：2Fe-4e=2Fe2+正極：O2+2H2O+4e=4OH－總反應：2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2后續(xù)反應：4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3Fe2O3第12頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕的比較析氫腐蝕吸氧腐蝕條件正極反應負極反應總反應方程式水膜酸性較強水膜酸性很弱或者呈現(xiàn)中性2H++2e=H22H2O+O2+4e=4OH-Fe-2e=Fe2+Fe+2H+=Fe2++H22Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2第13頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三化學腐蝕和電化腐蝕的比較化學腐蝕電化腐蝕條件金屬與非電解質直接接觸（不與電解質溶液接觸）不純金屬或合金跟電解質溶液接觸現(xiàn)象無電流產(chǎn)生（不發(fā)生原電池反應）有電流產(chǎn)生（發(fā)生原電池反應）本質發(fā)生氧化-還原反應金屬被腐蝕氧化反應和還原反應分兩極進行，較活潑的金屬被腐蝕相互關系兩種腐蝕往往同時發(fā)生，但電化腐蝕更普遍第14頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三

燒過菜的鐵鍋如果未及時洗凈（殘液中含NaCl），第二天便出現(xiàn)紅棕色銹斑（主要成分為Fe2O3?nH2O）。請問這種腐蝕是化學腐蝕還是電化學腐蝕?為什么?解析：屬于電化學腐蝕。因為鐵鍋是由生鐵做成的,鐵鍋生銹是因為Fe-C-NaCl形成原電池。鐵作負極，失去電子變成亞鐵離子，從而被腐蝕。第15頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三

化學腐蝕和電化學腐蝕都是鐵等金屬原子失去電子變成陽離子的過程。也就是說,金屬在腐蝕過程中,發(fā)生了氧化還原反應。3、金屬腐蝕的本質第16頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三思考與交流

討論自行車的不同構件如鏈條、鋼圈、支架和齒輪等分別采取了什么防銹措施？給鏈條涂上機油,將鋼圈表面鍍上一層鉻,給支架烤上一層漆,將齒輪鍍上一層鉻并涂上機油。第17頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三1、影響金屬腐蝕的因素：（1）金屬的本性：金屬越活潑，就越容易失去電子而被腐蝕。如果金屬中能導電的雜質不如該金屬活潑，則容易形成原電池而使金屬發(fā)生電化學腐蝕。（2）介質：遇潮濕空氣、腐蝕性氣體、電解質溶液第18頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三思考與交流

請根據(jù)生活常識以及下圖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。第19頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三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第20頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三某些工具的“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Cr第21頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三你還知道哪些防止金屬腐蝕的方法？請舉例說明。

制成不銹鋼；或在金屬表面鍍一層比要保護的金屬更活潑的金屬。用犧牲鋅塊的方法來保護船身，鋅塊必須定期更換鋅塊用犧牲鎂塊的方法來防止地下鋼鐵管道的腐蝕，鎂塊必須定期更換鎂第22頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三（2）改變金屬的內部組織結構：如將Cr、Ni等金屬加進鋼里制成合金鋼。（1）金屬表面覆蓋保護層

如油漆、油脂等，電鍍Zn,Cr等易氧化形成致密的氧化物薄膜作保護層。

原理：隔絕金屬與外界空氣、電解質溶液的接觸。（3）電化學保護法——犧牲陽極的陰極保護法

原理：形成原電池反應時，讓被保護金屬做正極，而活潑金屬反應受到腐蝕。2、金屬的防護方法第23頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三犧牲陽極的陰極保護法示意圖第24頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三

為什么白鐵皮(鍍鋅鐵皮)制品不易生銹,即使表面被劃破也是如此,而馬口鐵(鍍錫鐵皮)制品一旦劃破,表面會更快地生銹.思考：第25頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三小結：本課時我們主要學習了金屬的兩種腐蝕方式：化學腐蝕和電化學腐蝕，以及金屬的防護方法。第26頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三隨堂檢測1、如圖,水槽中試管內有一枚鐵釘，放置數(shù)天觀察：（1）（2）中性或堿性吸氧Fe–2e-＝Fe2+O2+2H2O+4e-＝4OH－酸性析氫Fe–2e-＝Fe2+2H++2e-＝H2↑若液面上升，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：。第27頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三2、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：3、鎳—鎘可充電電池可發(fā)生如下反應：Cd+2NiO(OH)+2H2O由此可知，該電池的負極材料是Cd(OH)2+2Ni(OH)2放電充電____________2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3O2+2H2O+4e-＝4OH-2Fe–4e-＝2Fe2+寫出此電池的負極上的電極反應第28頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三4、下列裝置中四塊相同的Zn片，放置一段時間后腐蝕速率由慢到快的順序是(4)(2)(1)(3)第29頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三5.鹽酸與鋅片反應時，若加入可溶性醋酸銅〔(CH3COO)2Cu〕，將產(chǎn)生兩種影響生成速率的因素，其一是：，其二是：