金屬的氧化性和還原性

金屬的氧化性和復(fù)原性金屬的氧化性和復(fù)原性1/15例如硝酸HNO3中的N元素，處于高價(jià)，得電子力量很強(qiáng)，所以硝酸是強(qiáng)氧化性pH7，其值越小，酸性越強(qiáng)〔H+的多少，H+如濃硫酸，硝酸。或者強(qiáng)復(fù)原劑，如熔融的堿金屬，腐蝕性也很強(qiáng)。再如一些強(qiáng)堿，NaOH,Ba(OH)2，也是腐蝕性很強(qiáng)。金屬材料的腐蝕概述金屬腐蝕是指金屬與其四周介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)腐蝕而產(chǎn)生的破壞現(xiàn)象。各種腐蝕現(xiàn)象，引發(fā)裂開(kāi)損壞事故，后果往往引發(fā)事故造成巨大經(jīng)濟(jì)損失消耗大量資源和能源，1/3污染環(huán)境因此有必要對(duì)腐蝕現(xiàn)象進(jìn)展?fàn)幷?。金屬的氧化性和?fù)原性金屬的氧化性和復(fù)原性22/15分類按機(jī)理相反響的化學(xué)動(dòng)力學(xué)的根本規(guī)律。例如：金屬在高溫下發(fā)生的氧化現(xiàn)象。象，構(gòu)成了原電池，聽(tīng)從于電化學(xué)動(dòng)力學(xué)規(guī)律。電化學(xué)腐蝕是金屬腐蝕的更重要更普遍的形式。按腐蝕環(huán)境分類大氣腐蝕，土壤腐蝕，高溫氣體腐蝕，海水腐蝕等。按腐蝕的形式：均勻腐蝕度。例：碳鋼在強(qiáng)酸中的腐蝕局部腐蝕應(yīng)力腐蝕裂開(kāi)穿晶。在氮化物，堿性氮氧化物或其它水溶性介質(zhì)中常有發(fā)生。點(diǎn)蝕子介質(zhì)中易發(fā)生。晶間腐蝕機(jī)械強(qiáng)度急劇降低。不銹鋼，鋁鎂合金?？p隙腐蝕螺母壓緊面。電偶腐蝕位腐蝕的現(xiàn)象。如碳鋼與黃銅在海水中接觸。金屬的氧化性和復(fù)原性金屬的氧化性和復(fù)原性33/15腐蝕疲乏的疲乏強(qiáng)度。腐蝕共同特性從熱力學(xué)角度看，腐蝕是金屬由非穩(wěn)態(tài)自發(fā)向穩(wěn)態(tài)的一個(gè)轉(zhuǎn)變過(guò)程。是化學(xué)，電化學(xué)過(guò)程?？偸前l(fā)生在外表，從外表開(kāi)頭。金屬材料的高溫氧化高溫氧化過(guò)程的機(jī)理發(fā)生氧化反響判據(jù)〔1發(fā)生氧化反響判據(jù)〔1〕初始系統(tǒng)〔金屬和氧〕的等壓-等溫自由能與最終狀態(tài)時(shí)的差值?！?〕系統(tǒng)中氧的分壓高于金屬氧化物的分解壓力?！?〕系統(tǒng)中氧的分壓高于金屬氧化物的分解壓力?；瘜W(xué)反響過(guò)程，氧與外表金屬接觸反響，形成氧化膜7步驟氧分子吸附至氧化膜3〕3〕氧化膜中的陰離子向金屬外表遷移金屬原子電離及陽(yáng)離子向氧化膜過(guò)渡；氧化膜中的陽(yáng)離子和電子向膜氣相界面遷移；陽(yáng)離子和陰離子作用并產(chǎn)生金屬氧化物金屬的氧化性和復(fù)原性金屬的氧化性和復(fù)原性10/15氧化膜的保護(hù)性能〔2〕氧化膜的強(qiáng)度，塑性及與基體金屬結(jié)合力〔〔2〕氧化膜的強(qiáng)度，塑性及與基體金屬結(jié)合力〔3〕高溫下的穩(wěn)定性。9.2.2 高溫氧化過(guò)程的動(dòng)力學(xué)規(guī)律常見(jiàn)的直線，拋物線，對(duì)數(shù)規(guī)律9.2.2.1直線規(guī)律氧化物不多孔性氧化膜時(shí),鎂在450℃以上，鉬在550℃以上。9.2.2.2拋物線規(guī)律金屬外表附一層致密氧化膜，0鎳和銅大于500℃，鐵在大于700℃9.2.2.3 低溫，動(dòng)力學(xué)規(guī)律0氧化的溫度規(guī)律低溫為對(duì)數(shù)規(guī)律，中溫為拋物線，高溫為直線規(guī)律金屬材料的高溫抗氧化性指標(biāo)9.2.4.2腐蝕深度：9.2.4.2腐蝕深度：應(yīng)用較多。鋼材耐熱性級(jí)別級(jí)別腐蝕深度耐熱性分類(mm/a)1<=0.1完全抗氧化性2>0.1～1.0抗氧化性3>1.0～3.0次抗氧化性4>3.0～10.0弱抗氧化性5>10.0不抗氧化性1級(jí)金屬材料的電化學(xué)腐蝕金屬材料與電解質(zhì)溶液發(fā)生電化學(xué)作用而造成的破壞現(xiàn)象。金屬離子水化過(guò)程1298K1.01MP下平衡電極電位。分為負(fù)電性金屬，正電性金屬。原電池產(chǎn)生，電位差，可能緣由：不同金屬，溫差，電解質(zhì)濃度差金屬的極化與鈍化上升，電池回路電流減小。性。金屬元素耐蝕性評(píng)定熱力學(xué)穩(wěn)定性(V)<-0.414-0.414～0

不穩(wěn)定不夠穩(wěn)定

金屬元素鉬鎳0～+0.815 較穩(wěn)定銅>+0.815 穩(wěn)定金鉑9.3.3.2鈍化現(xiàn)象9.3.3.3生成保護(hù)性好的腐蝕產(chǎn)物膜9.3.4 金屬材料耐蝕合金化途徑9.3.4.1 提高金屬材料的熱力學(xué)穩(wěn)定性參加熱力學(xué)穩(wěn)定性高的合金元素，提高電極電位。9.3.4.2參加熱力學(xué)穩(wěn)定性高的合金元素，提高電極電位。9.3.4.2減弱金屬材料的陽(yáng)極活性參加易鈍化元素，鐵中參加鉻。9.3.4.3減弱金屬材料的陰級(jí)活性減小陰極面積，提高金屬材料陰極放氫超電位9.3.4.4使金屬材料外表生成電阻值大的腐蝕產(chǎn)物膜鋼中參加銅和磷2類陽(yáng)極反響敏感型：金屬陽(yáng)極溶解為根底?！矚浯唷踌o拉伸應(yīng)力圖有效應(yīng)力與破壞時(shí)間腐蝕介質(zhì)有肯定組合，鋼+氫氧化物材料合金或含雜質(zhì)金屬。純銅+0.004%磷破壞過(guò)程主要是晶間，脆斷。也有穿晶，混合蒸汽腐蝕400℃下發(fā)生分解。4H2O+3Fe——>Fe3O4+8HH不能被流淌帶走，產(chǎn)生氫脆影響因素，防止方法：〔1〕消退蒸汽停滯現(xiàn)象，〔2〕參加合金元素，Cr,Mo硫腐蝕〔煤、油〕中含有肯定量的硫，硫以各種形式存在于煙氣中，使鍋爐受熱面及元件受到腐蝕。高壓鍋爐水冷壁管的硫腐蝕過(guò)程〔1〕產(chǎn)生自由的硫原子FeS2——>FeS+S形成硫化亞鐵2H2S+SO2——>2H2O+3S形成硫化亞鐵Fe+S——>FeS鋼材經(jīng)外表滲鋁處理，可提高鋼材料耐熱性及對(duì)某些介質(zhì)的耐腐蝕性。鍋爐過(guò)熱器管的高溫硫腐蝕550～700℃會(huì)與金屬反響。含鎳合金鋼的硫腐蝕硫會(huì)與鋼中的鎳發(fā)生作用生成Ni2S2，與鎳組成易熔共晶體〔Ni-Ni2S2〕。Cr。硫的低溫腐蝕低溫?zé)煔庵杏猩倭縎O3，與水蒸汽化合成硫酸。防止方法：省煤器及低氧燃燒釩腐蝕鋼中參加添加劑，鎂，氧化鎂。氧腐蝕指水或汽水混合物中所含的氧與金屬材料之間發(fā)生的電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象。氧腐蝕原理鐵〔標(biāo)準(zhǔn)電極電位-0.44V〕與氧構(gòu)成原電池(+0.4V)。影響氧腐蝕因素水中的溶解氧量溶解氧越多，氧腐蝕速度越大pH值PH值越低，腐蝕越嚴(yán)峻，PH7時(shí)，金屬外表生成保護(hù)膜，腐蝕速度顯著降低。水的溫度溫度越高，集中越快，金屬腐蝕越快防腐原理在鋼外表形成一層穩(wěn)定，完整且與鋼基體結(jié)合結(jié)實(shí)的鈍化膜；在形成原電池的狀況下，盡可能削減兩極間電位差。熱腐蝕hoteorrosion熱腐蝕hotcorrosion是金屬或合金在高溫氣體環(huán)境中由外表熔鹽沉積物引起的主要形式。機(jī)理引起熱腐蝕的沉積物主要是硫酸鈉(Na2SO4)，此外還有堿金屬和堿土金屬的硫酸鹽，如硫酸鉀(K2SO4)、硫酸鈣(CaSO4)等。它們是由燃料中所含的硫等雜質(zhì)和從空氣中吸入的氯化鈉(NaCI)等在高溫燃燒過(guò)程中反響而生Na2SO4的露點(diǎn)時(shí)，它就會(huì)以熔鹽形式發(fā)生沉積。3種:稱為氧化物的溶解/再沉積模型。電化學(xué)模型，把熱腐蝕描述為電化學(xué)反響過(guò)程。過(guò)程的加速作用。種類和特征熱腐蝕分為兩類：第一類(高溫)指工況溫度高于硫酸鹽沉積物熔點(diǎn)的熱腐蝕;其次類(低溫)指工況溫度低于硫酸鹽沉積物熔點(diǎn)的熱腐蝕，由合金中基金屬氧化503及沉積物相互作用形成的液態(tài)二元或多元共晶硫酸鹽引起。密的氧化物層，在合金/氧化物交界面及合金基體中有金屬硫化物。4種：燃燒時(shí)生成高熔點(diǎn)硫酸鹽等。:如避開(kāi)渦流沖刷，降低金屬外表溫度等。:兼顧高溫力學(xué)性能和耐蝕性能，研制耐蝕合金。如Nimocast739等合金具有較好的耐熱腐蝕性能。④涂層防護(hù):在工程中獲得應(yīng)用的有滲鋁涂層，鋁硅共滲涂層、電子束物理氣相沉積和低壓等離子噴涂的MCrAIY(M為鎳和/或鉆)良的保護(hù)性能。氧化復(fù)原反響教案化學(xué)學(xué)院05211055傅雷曉萌【教學(xué)目標(biāo)】一、學(xué)問(wèn)目標(biāo)：、初中氧化反響和復(fù)原反響學(xué)問(wèn)。的觀點(diǎn)加深對(duì)氧化反響、復(fù)原反響等概念的理解。二、力量目標(biāo)1、通過(guò)推斷一個(gè)反響是否是氧化復(fù)原，培育學(xué)生的規(guī)律思維力量。2、培育學(xué)生運(yùn)用概念去分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的力量。三、過(guò)程與方法：1比較辨析概念的力量；探究力量?！窘虒W(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)】1、穩(wěn)固初中化學(xué)反響分類的學(xué)問(wèn)和主要反響類型的學(xué)問(wèn)，并加深生疏。電子轉(zhuǎn)移的表示方法。【教學(xué)過(guò)程】[板書(shū)］第三節(jié)氧化復(fù)原反響[引入]方法，其中有重要的四種根本反響類型[板書(shū)]一、化學(xué)反響根本類型[學(xué)生活動(dòng)1]請(qǐng)大家爭(zhēng)論下面這組反響，我們可以將它們分為哪些類型？2CuO+C 2Cu+CO2CaCO+2HClCaCl+HO+CO3 2 2 2FeO+3CO2Fe+3CO23 2CaO+HOCa(OH)2 2CaCOCaO+CO3 2[學(xué)生]進(jìn)展思考和爭(zhēng)論，運(yùn)用初中所學(xué)學(xué)問(wèn)[小結(jié)]分解反響、置換反響、復(fù)置換：A+BC=AC+B復(fù)分解：AB+CD=AD+CB分解反響[板書(shū)]1、根本類型：[思考]FeO＋3CO===2Fe＋3CO、CH＋2O CO＋2HO兩反響屬何種根本反響類23 型?

4 2=== 2 2[學(xué)生]爭(zhēng)論，答復(fù)不行用四個(gè)根本反響類型區(qū)分[小結(jié)]反響，不能反響全部化學(xué)反響的本質(zhì)。[簡(jiǎn)潔講評(píng)]們還學(xué)習(xí)了氧化反響和復(fù)原反響。[板書(shū)]二、氧化復(fù)原反響[引導(dǎo)]從得氧失氧的角度分析[組織爭(zhēng)論] ，誰(shuí)得到氧，誰(shuí)失去氧？得到的氧原子與失去的氧原子有什么關(guān)系？[學(xué)生]銅失去氧，氫得到氧，得到氧的數(shù)目與失去氧的數(shù)目相等。[板書(shū)](1)從得失氧的角度分析失去氧，被復(fù)原〔復(fù)原反響〕CuO+H===Cu+HO △2 2[電腦展現(xiàn)]化學(xué)反響樹(shù)狀分類圖

1、從化合價(jià)變化的角度分類化學(xué)反響〔標(biāo)準(zhǔn)〕反響前后元素化合價(jià)上升的反響反響前后元素化合價(jià)有變化的反響

反響前后元素化合價(jià)降低的反響化學(xué)反響反響前后元素化合價(jià)無(wú)變化的反響比方我們分析一下反響中各種元素的化合價(jià)在反響前后是否有變化？如何變化的？反響后哪種元素的化合價(jià)上升？哪種元素的化合價(jià)降低？上升與降低的化合價(jià)有什么關(guān)系？[學(xué)生答復(fù)]價(jià)數(shù)相等。[板書(shū)](2)從化合價(jià)角度分析將上面的雙線橋改寫(xiě):化合價(jià)降低,被復(fù)原CuO+H===Cu+HO △2 2[電腦展現(xiàn)]

2、從化合價(jià)升降的角度生疏氧化復(fù)原反響反響前后元素化合價(jià) 氧化反響上升的反響氧化反響前后元素化合價(jià) 復(fù)原反應(yīng)有變化的反響 反響前后元素化合價(jià)復(fù)原反響化學(xué)反響降低的反響反響前后元素化合價(jià)無(wú)變化的反響[簡(jiǎn)潔講評(píng)]我們可以依據(jù)反響過(guò)程中反響前后元素化合價(jià)是否有變化為分類依化合價(jià)無(wú)變化的反響。從化合價(jià)升降來(lái)生疏氧化復(fù)原反響的特征。①有元素化合價(jià)升降的反響是氧化復(fù)原反響(這是氧化復(fù)原反響的標(biāo)志和推斷依據(jù))；②化合價(jià)上升被氧化,該物質(zhì)作復(fù)原劑;化合價(jià)降低被復(fù)原,該物質(zhì)作氧化劑.；③同一氧化復(fù)原反響中,化合價(jià)上升的總價(jià)數(shù)=降低的總價(jià)數(shù).；有變化的反響。[例題]分析以下反響，指出元素合價(jià)升降狀況及發(fā)生反響的狀況：點(diǎn)燃點(diǎn)燃點(diǎn)燃2NaClS＋OSO2 2 2[過(guò)渡][板書(shū)]三、氧化復(fù)原反響的本質(zhì)[學(xué)生活動(dòng)2]氫這兩個(gè)反響有得氧，失氧嗎？是氧化復(fù)原反響嗎？為什么？鈉原子和氯原子是經(jīng)過(guò)怎樣的變化形成Na+和Cl－進(jìn)而形成NaCl氫又是如何形成的？[播放動(dòng)畫(huà)]NaClHCl[板書(shū)](1)電子的轉(zhuǎn)移〔得失或偏移〕[閱讀教材]從電子轉(zhuǎn)移角度生疏氧化復(fù)原反響。[對(duì)活動(dòng)結(jié)果分析小結(jié)]電子