人教版高中化學(xué)選修1：化學(xué)與生活 　金屬的腐蝕和防護(hù)

第二節(jié)金屬的腐蝕和防護(hù)第一頁，共四十四頁。

鋼鐵生銹，[鐵銹的主要成分：]Fe2O3·XH2O第二頁，共四十四頁。銅器表面生成一層薄薄的銅綠[銅綠的主要成分是]Cu2(OH)2CO3第三頁，共四十四頁。鋼鐵生銹,大橋斷裂！第四頁，共四十四頁。金屬腐蝕的危害據(jù)有關(guān)專家介紹，全球每一分鐘就有1噸鋼腐蝕成鐵銹，目前我國由于金屬材料的腐蝕損失每年大約5000億元人民幣，約占我國國民生產(chǎn)總值的6%左右。第五頁，共四十四頁。金屬原子的結(jié)構(gòu)特征大部分金屬最外層電子數(shù)較___，容易____電子，表現(xiàn)出較強的____性，通常發(fā)生____反應(yīng)。少失去還原氧化第六頁，共四十四頁。一、金屬的腐蝕1、定義：2、本質(zhì)：3、分類：M-ne-=Mn+金屬或合金與周圍接觸到的氣體或液體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而腐蝕損耗的過程。金屬腐蝕化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕金屬失去電子被氧化。介質(zhì)化學(xué)原理根據(jù)接觸的和不同第七頁，共四十四頁。一、金屬的腐蝕

金屬跟接觸到的物質(zhì)（如O2、CI2、SO2等）直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。（2）影響因素：環(huán)境的溫度金屬的活潑性氧化劑濃度等1、化學(xué)腐蝕（1）定義：第八頁，共四十四頁。家用燃?xì)庠罘旁谀蠘O已差不多90年食品罐頭

一般情況下，溫度的升高會加快化學(xué)反應(yīng)速率。因此，溫度對化學(xué)腐蝕的影響較明顯。第九頁，共四十四頁。

在潮濕的空氣中，純鐵腐蝕得快，還是生鐵腐蝕得快？為什么？第十頁，共四十四頁。2、電化學(xué)腐蝕

不純的金屬（或合金）跟電解質(zhì)溶液接觸時，會發(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。第十一頁，共四十四頁。構(gòu)成原電池的條件:（一般負(fù)極與電解質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)）3、兩極材料均插入電解質(zhì)溶液中。

4、兩極相連形成閉合回路。復(fù)習(xí)回憶1、自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)2、有兩種活動性不同的金屬（或一種是非金屬導(dǎo)體如碳棒）做電極。第十二頁，共四十四頁?？茖W(xué)探究

現(xiàn)有潔凈無銹的鐵釘，試管、植物油、干燥劑CaCl2、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(shè)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。（本實驗需要一周前開始做）不同條件下鐵釘?shù)母g第十三頁，共四十四頁。實驗方案記錄結(jié)論鐵釘被腐蝕最快由于無O2，較長時間鐵釘未被腐蝕鐵釘被腐蝕由于無O2，鐵釘未被腐蝕由于無O2、H2O鐵釘不能被腐蝕有氣泡產(chǎn)生，反應(yīng)速率快相當(dāng)長時間鐵釘未被腐蝕鐵釘漸漸生銹無現(xiàn)象無現(xiàn)象無現(xiàn)象由于無H2O，鐵釘不能被腐蝕第十四頁，共四十四頁。實驗總結(jié)：

鐵釘遇到強酸或有O2、H2O存在的情況下，鐵均可被腐蝕，遇到電解質(zhì)時，一般腐蝕速率更快。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？第十五頁，共四十四頁。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(xué)腐蝕。第十六頁，共四十四頁。鋼鐵表面形成的微小原電池示意圖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?第十七頁，共四十四頁。鋼鐵的析氫腐蝕示意圖析氫腐蝕有關(guān)方程式：負(fù)極：

；正極：

；總反應(yīng)：

。Fe－2e－===Fe2＋2H＋＋2e－===H2↑Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑第十八頁，共四十四頁。鋼鐵的吸氧腐蝕示意圖吸氧腐蝕有關(guān)方程式：負(fù)極：

；正極：

；總反應(yīng)：

。最終生成鐵銹(主要成分為Fe2O3·xH2O)，反應(yīng)如下：

，2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O+(3-x)H2O.2Fe－4e－===2Fe2＋2H2O＋O2＋4e－===4OH－2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)24Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3第十九頁，共四十四頁?；瘜W(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的比較類型化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕條件金屬跟氧化劑(如O2、Cl2、SO2等)直接接觸不純的金屬(或合金)跟電解質(zhì)溶液接觸本質(zhì)金屬被氧化的過程較活潑的金屬被氧化的過程現(xiàn)象___電流產(chǎn)生_______電流產(chǎn)生相互關(guān)系化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕往往____發(fā)生，但________比________要普遍得多同時電化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕無有微弱第二十頁，共四十四頁。吸氧腐蝕與析氫腐蝕的比較(以鋼鐵腐蝕為例)類型吸氧腐蝕析氫腐蝕條件水膜呈______或_________水膜呈______（pH＜4.3）正極反應(yīng)(C)O2＋4e－＋2H2O4OH－2H＋＋2e－

H2↑負(fù)極反應(yīng)(Fe)2Fe－4e－

2Fe2＋Fe－2e－

Fe2＋電池總反應(yīng)2Fe＋O2＋2H2O2Fe(OH)2Fe＋2H＋Fe2＋＋H2↑其他反應(yīng)4Fe(OH)2＋2H2O＋O24Fe(OH)3Fe(OH)3失水轉(zhuǎn)化為鐵銹(Fe2O3·xH2O)聯(lián)系酸性中性弱酸性吸氧腐蝕更普遍第二十一頁，共四十四頁。

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(xué)腐蝕還是電化學(xué)腐蝕?為什么?解析：屬于電化學(xué)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(fù)極，失去電子變成亞鐵離子，從而被腐蝕。第二十二頁，共四十四頁。

格林太太是位漂亮、開朗、樂觀的婦女。當(dāng)她開懷大笑的時候，人們可以發(fā)現(xiàn)她一口整齊潔白的牙齒中詳有兩顆假牙：其中一顆是黃金的，這是她富有的標(biāo)志；另一顆是不銹鋼的，這是一次車禍后留下的痕跡。令人百思不得其解的是，自從車禍以后，格林太太經(jīng)常頭痛、夜間失眠、心情煩躁……醫(yī)生攪盡了腦汁，格林太太的病情仍未好轉(zhuǎn)……一位年輕的化學(xué)家來看望格林太太，并為格林太太揭開了病因?；瘜W(xué)家發(fā)現(xiàn)了什么？你能為格林太太開一個藥方嗎？請你當(dāng)醫(yī)生第二十三頁，共四十四頁。

由于金與鐵（鋼的主要成分）是活動性不同的兩種金屬，唾液中含有電解質(zhì)，故構(gòu)成了原電池，產(chǎn)生了微小的電流，使得格林太太頭痛，因此必須換掉其中的一顆牙。第二十四頁，共四十四頁。（1）、金屬的本性：金屬越活潑，就越容易失去電子而被腐蝕。（2）、介質(zhì)：金屬在潮濕的空氣中、接觸腐蝕性氣體或電解質(zhì)溶液，都容易被腐蝕。二、金屬的防護(hù)1、影響金屬腐蝕的因素第二十五頁，共四十四頁。

自行車如何防生銹？

為了防止自行車的金屬構(gòu)件生銹，主要采取在金屬構(gòu)件的表面上加防護(hù)層的方法。例如：在鏈條和齒輪上涂機油，在車架和擋泥板上烤一層漆，將車座彈簧用一層“烤藍(lán)”（Fe3O4保護(hù)層）保護(hù)，將車把、鋼圈和車輻條進(jìn)行電鍍（車把、鋼圈一般采用三層電鍍：底層鍍銅，中間鍍鎳，表層鍍鉻，車輻條表面一般鍍鋅），等等。此外，用不銹鋼制作車輻條，用鋁合金代替鋼鐵制作一些構(gòu)件也是防止自行車的金屬構(gòu)件生銹的常用方法。第二十六頁，共四十四頁。思考與交流

請根據(jù)生活常識以及下圖總結(jié)金屬防護(hù)常用的方法，并解釋這些方法為什么可以達(dá)到防止金屬腐蝕的目的。第二十七頁，共四十四頁。健身器材刷油漆以防銹第二十八頁，共四十四頁。衣架和電線的外面包上一層塑料層第二十九頁，共四十四頁。某些工具的“機械轉(zhuǎn)動部位”選用油脂來防銹，為什么不能用油漆第三十頁，共四十四頁。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第三十一頁，共四十四頁。你還知道哪些防止金屬腐蝕的方法？請舉例說明。用犧牲鎂塊的方法來防止地下鋼鐵管道的腐蝕，鎂塊必須定期更換用犧牲鋅塊的方法來保護(hù)船身，鋅塊必須定期更換鋅塊第三十二頁，共四十四頁。（2）、在金屬表面覆蓋保護(hù)層（1）、改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)（3）、電化學(xué)防護(hù)刷油漆、涂機油、加塑料層、電鍍等不銹鋼等合金2、金屬的防護(hù)方法第三十三頁，共四十四頁。犧牲陽極的陰極保護(hù)法原理：應(yīng)用________原理，讓被保護(hù)的金屬做____極，找另一種活潑性較強的金屬做____極原電池正負(fù)第三十四頁，共四十四頁。外加電流的陰極保護(hù)法原理：應(yīng)用_______原理，將被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備做____極，用惰性電極做輔助____極，在外加直流電的作用下，電子被迫流向被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備，使鋼鐵表面的腐蝕電流降至零或接近等于零。電解池陰陽第三十五頁，共四十四頁。金屬腐蝕的防護(hù)措施原理方法適用對象防化學(xué)腐蝕使氧化劑與金屬隔離包覆塑料層工具或車把涂油漆戶外鐵制設(shè)備涂礦物油機械運轉(zhuǎn)部分電鍍精密儀器或設(shè)備改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)制成不銹鋼精密儀器或設(shè)備防電化學(xué)腐蝕犧牲鋅(鎂)塊犧牲鋅(鎂)保護(hù)鐵大型門閘與艦船與外接電源負(fù)極相連鐵作陰極被保護(hù)大型水上設(shè)施第三十六頁，共四十四頁。金屬的腐蝕與防護(hù)金屬的腐蝕金屬的防護(hù)本質(zhì)類型金屬失去電子，被氧化化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕析氫腐蝕吸氧腐蝕本質(zhì)方法防止金屬被氧化改變金屬內(nèi)部的結(jié)構(gòu)在金屬表面覆蓋保護(hù)層應(yīng)用電化學(xué)原理防護(hù)犧牲陽極的陰極保護(hù)法外加電流的陰極保護(hù)法小結(jié)第三十七頁，共四十四頁。練習(xí)1．下列方法可用于金屬防護(hù)的是（）①原電池反應(yīng)②涂油漆③電鍍④置于干燥環(huán)境

A．①③④B．①②③C．②③④D．全部D第三十八頁，共四十四頁。2．有關(guān)金屬腐蝕的論述，正確的是（）A．金屬的腐蝕一定伴有電流產(chǎn)生B．Fe在干燥的氯氣里比在潮濕的空氣里更易被腐蝕C．發(fā)生化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿母g時較活潑的金屬總是作正極而被腐蝕D．發(fā)生電化腐蝕時都有能量的轉(zhuǎn)變，且被腐蝕的金屬總是失電子D第三十九頁，共四十四頁。3、如圖,水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天觀察：

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：_________________________________

（1）（2）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：_______________________________中或堿

吸氧Fe–2e－

＝Fe2+O2+2H2O+4e－

＝4OH－酸析氫Fe–2e-＝Fe2+2H++2e－

＝H2↑

第四十頁，共四十四頁。金屬腐蝕快慢的判斷

1、與構(gòu)成微電池的兩極的材料有關(guān)。兩極材料的活動性差別越大，氧化還原反應(yīng)的速率越____，活潑金屬被