【化學(xué)】金屬的腐蝕與防護(hù)課件 2023-2024學(xué)年高二化學(xué)人教版（2019）選擇性必修1

第四章化學(xué)反應(yīng)與電能第三節(jié)

金屬的腐蝕與防護(hù)

課時(shí)1鋼鐵生銹銅器生銹金屬腐蝕的現(xiàn)象普遍存在，常常是自發(fā)進(jìn)行的。機(jī)器設(shè)備靈敏度降低輪船船體損壞了解金屬腐蝕的原因，并采取有效措施防止金屬腐蝕具有重要意義。1、認(rèn)識(shí)金屬腐蝕的危害，能利用原電池原理解釋電化學(xué)腐蝕的原因。2、能正確書寫析氫腐蝕和吸氧腐蝕的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式。3、了解金屬腐蝕的防護(hù)方法。一、金屬的腐蝕1.定義2.本質(zhì)金屬與周圍的氣體或液體物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起損耗的現(xiàn)象。金屬原子失去電子被氧化的過程。M－ne－→Mn+3.分類金屬其表面接觸的一些物質(zhì)（如O2、Cl2、SO2等）直接反應(yīng)而引起的腐蝕。（1）化學(xué)腐蝕例如：鐵與氯氣直接反應(yīng)而腐蝕；輸油、輸氣的鋼管被原油、天然氣中的含硫化合物腐蝕。受溫度影響很大。（2）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例如：鋼鐵制品在潮濕空氣中的銹蝕在潮濕的空氣里,鋼鐵表面吸附了一薄層水膜。水中溶有其他物質(zhì)形成電解質(zhì)溶液,跟鋼鐵里的鐵和少量的碳構(gòu)成無數(shù)微小的原電池。NaCl溶液CFe請(qǐng)畫出鋼鐵腐蝕的原電池裝置。鋼鐵腐蝕寫出兩極的電極反應(yīng)方程式。負(fù)極：Fe－2e－＝Fe2＋2H＋＋2e－＝H2↑O2＋4e－＋2H2O＝4OH－正極：正極是O2得電子，還是H＋得電子？【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】鐵釘表面有鐵銹生成，導(dǎo)管中的水柱液面上升。負(fù)極：正極：【結(jié)論】Fe－2e－＝Fe2＋O2＋4e－＋2H2O＝4OH－總反應(yīng)：2Fe+O2+2H2O===2Fe(OH)2Fe(OH)3Fe2O3·xH2O①吸氧腐蝕（水膜酸性很弱或呈中性）在NaCl溶液（中性）環(huán)境下O2②析氫腐蝕（水膜酸性較強(qiáng)）負(fù)極：正極：Fe－2e－＝Fe2＋2H＋＋2e－＝H2↑總反應(yīng)：Fe+2H+===Fe2++H2↑注意：只有位于金屬活動(dòng)性順序中氫前的金屬才可能發(fā)生析氫腐蝕，

氫后的金屬不能發(fā)生。鋼鐵等金屬的腐蝕主要是吸氧腐蝕。弱酸性環(huán)境下[思考]化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕有什么不同？化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕條件電流現(xiàn)象本質(zhì)影響因素聯(lián)系金屬或合金與氧化劑直接接觸不純金屬或合金與電解質(zhì)溶液接觸無電流產(chǎn)生有微弱電流產(chǎn)生金屬被腐蝕較活潑金屬被腐蝕M?ne?=Mn+M?ne?=Mn+與氧化劑的氧化性及溫度等有關(guān)與電解質(zhì)溶液的酸堿性及金屬活動(dòng)性等有關(guān)兩者往往同時(shí)發(fā)生，但電化學(xué)腐蝕更普遍。哪一個(gè)腐蝕的速率更快呢？【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】加入硫酸銅溶液的試管中的鋅粒表面產(chǎn)生氣泡更多，反應(yīng)速率更快。鋅粒的化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕金屬腐蝕快慢的判斷電解原理（陽極腐蝕）＞原電池原理（負(fù)極腐蝕）＞化學(xué)腐蝕＞有防護(hù)措施的腐蝕二、金屬的防護(hù)1.改變金屬材料的組成在金屬中添加其他金屬或非金屬可以制成性能優(yōu)異的合金把鉻、鎳等加入普通鋼中制成不銹鋼鈦合金不僅具有優(yōu)異的抗腐蝕性，還具有良好的生物相容性。2.在金屬表面覆蓋保護(hù)層汽車表面噴涂油漆覆蓋搪瓷塑料包裹電鍍鋼鐵進(jìn)行發(fā)藍(lán)處理鈍化處理等等3.電化學(xué)防護(hù)

常用的白鐵皮是在薄鋼板表面鍍上一層鋅，罐裝食品用的馬口鐵是在薄鋼板表面鍍上一層錫。若上述兩種鋼鐵制品的表面出現(xiàn)破損時(shí)，請(qǐng)分析并說明白鐵皮、馬口鐵的腐蝕情況。白鐵皮（鍍鋅鐵）馬口鐵（鍍錫鐵）白鐵皮負(fù)極：2Zn–4e-=2Zn2+正極：O2+4e-+2H2O=4OH-總反應(yīng)：2Zn+O2+2H2O=2Zn(OH)2犧牲鋅保護(hù)鐵馬口鐵負(fù)極：2Fe–4e-=2Fe2+正極：O2+4e-+2H2O=4OH-總反應(yīng)：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2犧牲鐵保護(hù)錫(1)犧牲陽極法①原理——原電池原理：正極：被保護(hù)金屬負(fù)極：活潑金屬需要定期更換海水鋼閘門鋅板e(cuò)?e?－－－－－－－－－－被保護(hù)的陰極犧牲陽極Zn2+②應(yīng)用：該法主要用來保護(hù)一些鋼鐵設(shè)備，如在鍋爐內(nèi)壁、船體外殼上裝上鎂合金或鋅塊。(1)犧牲陽極法①原理——原電池原理：正極：被保護(hù)金屬負(fù)極：活潑金屬需要定期更換②應(yīng)用：該法主要用來保護(hù)一些鋼鐵設(shè)備，如在鍋爐內(nèi)壁、船體外殼上裝上鎂合金或鋅塊。犧牲陽極法實(shí)驗(yàn)（1）指針偏轉(zhuǎn)逐漸溶解質(zhì)量不變，無氣泡產(chǎn)生，加入鐵氰化鉀溶液，無變化。Zn-2e-=Zn2+O2+4e-+4H+=H2O【結(jié)論】Fe、Zn和經(jīng)過酸化的NaCl溶液構(gòu)成原電池；該裝置中鐵未被腐蝕?！緦?shí)驗(yàn)現(xiàn)象】實(shí)驗(yàn)裝置電壓表陽極陰極現(xiàn)象有關(guān)反應(yīng)——Fe2+的檢驗(yàn)：Fe2+與K3[Fe(CN)6]溶液(黃色)反應(yīng)生成KFe[Fe(CN)6]沉淀(帶有特征藍(lán)色)。這是檢驗(yàn)溶液中Fe2+的常用方法。犧牲陽極法實(shí)驗(yàn)（2）將1g瓊脂加入250mL燒杯中，再加入50mL飽和食鹽水和150mL水。攪拌、加熱煮沸，使瓊脂溶解。稍冷后，趁熱把瓊脂溶液分別倒入兩個(gè)培養(yǎng)皿中。酚酞溶液（a）

K3[Fe(CN)6]溶液（b）陽極(負(fù)極)：鐵Fe-2e-=Fe2+K3[Fe(CN)6]溶液KFe[Fe(CN)6]沉淀（被腐蝕）(2)外加電流法①原理——電解池原理：陰極：被保護(hù)金屬陽極：惰性電極作輔助陽極海水鋼閘門e?e?－－－－－－－－－－被保護(hù)的陰極輔助陽極

不溶性②應(yīng)用：該法常用來保護(hù)土壤、海水中的金屬設(shè)備。比較犧牲陽極法外加電流法原理輔助陽極化學(xué)性質(zhì)輔助陽極發(fā)生的電極反應(yīng)類型[思考]

犧牲陽極法和外加電流法都要采用輔助陽極，將被保護(hù)的金屬作為陰極。在這兩種方法中，輔助陽極發(fā)生的電極反應(yīng)類型是否相同？對(duì)于用作輔助陽極的金屬的化學(xué)性質(zhì)各有什么要求？原電池原理電解原理活潑惰性氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)(1)銅在酸性較強(qiáng)的溶液中均可發(fā)生析氫腐蝕。(

)(2)鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí),負(fù)極鐵失去電子生成Fe3+。(

)(3)純銀器表面變黑和鋼鐵表面生銹腐蝕原理一樣。(

)(4)鍍銅鐵制品鍍層受損后,鐵制品比鍍銅前更容易生銹。(

)(5)外加電流法是將被保護(hù)金屬接在直流電源的正極。(

)(6)在船體外嵌入鋅塊,可以減緩船體的腐蝕,屬于犧牲陰極法。(

)[練一練]2.將鐵粉和活性炭的混合物用NaCl溶液濕潤后,置于如圖所示裝置中,進(jìn)行鐵的電化學(xué)腐蝕實(shí)驗(yàn)。下列有關(guān)該實(shí)驗(yàn)的說法正確的是(

)A.鐵被氧化的電極反應(yīng)式為Fe-3e-=Fe3+B.鐵腐蝕過程中化學(xué)能全部轉(zhuǎn)化為電能C.活性炭