钢铁的电化腐蚀和电化学保护ppt课件

1,一、金属的电化学腐蚀,金属阳离子,失e-,氧化反应,（三）金属腐蚀的类型,化学腐蚀,电化腐蚀,金属原子,（二）金属腐蚀的本质：,（一）金属腐蚀：,是指金属或合金跟接触的气体或液体发生氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。,Mne-Mn+,金属的电化学腐蚀,2,一、金属的腐蚀,1、什么是金属腐蚀？,指金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。,2、金属腐蚀的本质是什么?,是金属本身失去电子变成阳离子的过程（发生氧化反应）。,M-ne-=Mn+,问题引导下的再学习,3、金属腐蚀的类型有哪些？,金属跟接触到的干燥气体（如SO2、Cl2、O2等）或非电解质溶液（石油）等直接发生化学反应而引起的腐蚀。,不纯的金属与电解质溶液接触时，发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子被氧化。,化学腐蚀：电化学腐蚀：,根据与金属接触的介质不同,金属的腐蚀以电化学腐蚀为主,问题引导下的再学习,金属腐蚀的主要害处，不仅在于金属本身的损失，更严重的是金属制品结构损坏所造成的损失比金属本身要大到无法估量。腐蚀不仅造成经济损失，也经常对安全构成威胁。国内外都曾发生过许多灾难性腐蚀事故，如飞机因某一零部件破裂而坠毁；桥梁因钢梁产生裂缝而塌陷；油管因穿孔或裂缝而漏油，引起着火爆炸；化工厂中储酸槽穿孔泄漏，造成重大环境污染；管道和设备跑、冒、滴、漏，破坏生产环境，有毒气体如Cl2、H2S、HCN等的泄漏，更会危及工作人员和附近居民的生命安全。,5,面对这样惊人的数据和金属腐蚀危害事实，大家有没有想过，铁怎么会被腐蚀？怎样防腐？,问题讨论,钢铁及其制品通常为含碳的铁合金，它们在什么条件下易生锈？,6,钢铁的电化学腐蚀和,电化学保护,7,原电池和电解池的比较,借助氧化还原反应而产生电流的装置。,借助电流引起氧化还原反应的装置,化学能转化为电能,电能转化为化学能,8,复习：原电池,构成原电池的条件是什么？,（1）必须自发进行氧化还原反应,（3）两个电极必须插入电解质溶液中或熔融的电解质中；,（4）两个电极必须相连并形成闭合回路。,（2）必须有两种活泼性不同的导电材料（一种是金属，另一种是能导电的金属、非金属、化合物）作电极；,把化学能转化为电能的装置。,9,原电池正负极的比较,10,电极反应：,原电池：,负氧正还,电解池：,阳氧阴还,11,氧化反应M-ne=Mn+,产生电流,失e沿导线转移,还原反应Nm+me=N,原电池的工作原理,阴离子,阳离子,e,e,综述,1、负极失电子发生氧化反应；溶液中氧化性较强的微粒在正极上得电子发生还原反应；,2、电子由负极流向正极，电流方向是由正极流到负极（外电路）。,12,原电池原理的应用,(2)比较金属的活泼性；,构建原电池，测出正负极，负极金属活泼性正极,(3)加快某些化学反应的反应速率；,(1)制做化学电源；,(4)金属腐蚀的原理及金属腐蚀的防护。,锌和稀硫酸反应制氢气时，滴几滴硫酸铜溶液可加快反应速率,13,一、金属的电化学腐蚀,（一）金属腐蚀,1.概念：,金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。,2.金属腐蚀的本质,金属原子失去电子变成阳离子而损耗,14,3.金属腐蚀的分类：,化学腐蚀和电化学腐蚀,绝大多数金属的腐蚀属于电化学腐蚀,电化学腐蚀通常有析氢腐蚀和吸氧腐蚀,15,化学腐蚀与电化学腐蚀的比较,电化学腐蚀比化学腐蚀普遍得多,金属跟接触到的物质直接发生化学反应,不纯金属跟接触的电解质溶液发生原电池反应,无电流,无原电池,构成无数微小原电池,有弱电流,金属被腐蚀,较活泼金属被腐蚀,金属原子失去电子变成阳离子而损耗,16,请大家根据下图，写出电极反应式及原电池反应方程式。,负极：2Fe-4e=2Fe2+,正极：O2+2H2O+4e-=4OH-,电池反应：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2,分析：中性或酸性很弱或碱性条件下，易发生吸氧腐蚀。,17,4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)32Fe(OH)3Fe2O3nH2O+(3-n)H2O,进一步反应：,18,正极：2H+2e-=H2,负极：Fe-2e-=Fe2+,请看右图:,电池反应：Fe+2H+=Fe2+H2,分析：当钢铁处于酸性气氛中时，易发生析氢腐蚀；,析氢腐蚀和吸氧腐蚀都属于电化学腐蚀。,19,钢铁的电化学腐蚀,钢铁表面吸附的水膜酸性较強时,Fe-2e-=Fe2+,2H+2e-=H2,Fe+2H+=Fe2+H2,钢铁表面吸附的水膜酸性较弱或呈中性时,Fe-2e-=Fe2+,O22H2O4e-=4OH-,4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,4Fe(OH)3Fe2O3xH2O(铁锈)+(3-x)H2O,吸氧腐蚀比析氢腐蚀普遍得多,2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2,20,比较金属腐蚀的快慢,例.下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是,(2),(1),(3),原电池的负极自然条件下的腐蚀原电池的正极,21,金属的防护,方法：1.改变金属的内部组织结构（如制不锈钢）2.在金属表面覆盖保护层：（1）在表面刷一层油漆；（2）在表面涂上机油；（3）在表面镀一层其他耐腐蚀金属；（4）在表面烧制搪瓷；（5）使金属表面形成致密的氧化膜。3.电化学保护法：（1）牺牲阳极的阴极保护法（2）外加电流的阴极保护法,22,原理：,形成原电池反应时，让被保护金属做正极，不反应，起到保护作用；而活泼金属做负极，反应，受到腐蚀。,1.牺牲阳极保护法,金属的电化学保护,23,牺牲阳极的阴极保护法示意图,24,2.外加电流法将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极，使被保护的金属作为阴极，在外加直流电的作用下使阴极得到保护。此法主要用于防止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。,外加电流的阴极保护法示意图,25,课堂练习,1、如图,水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：,（1）,若液面上升，则溶液呈性，发生腐蚀,电极反应式为：负极：,正极：,若液面下降，则溶液呈性，发生腐蚀，电极反应式为：负极：正极：。,（2）,中性或碱性,吸氧,Fe2e-Fe2+,O2+2H2O+4e-4OH,酸性,析氢,Fe2e-Fe2+,2H+2e-H2,26,2、2000年5月，保利集团在香港拍卖会上花费3000多万港币购回在火烧圆明园时流失的国宝：铜铸的牛首、猴首和虎首，普通铜器时间稍久容易出现铜绿，其主要成分是Cu2(OH)2CO3这三件1760年铜铸的国宝在240年后看上去仍然熠熠生辉不生锈，下列对起原因的分析，最可能的是A、它们的表面都电镀上了一层耐腐蚀的黄金；B、环境污染日趋严重，它们表面的铜绿被酸雨溶解洗去；C、铜的金属活动性比氢小，因此不宜被氧化；D、它们是含一定比例金、银、锡、锌的合金；,（D）,课堂练习,27,3.下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是,(5),(2),(1),(3),(4),课堂练习,28,铁片