金属的电化学腐蚀.ppt

金属的电化学腐蚀 请比较下列Fe腐蚀的快慢 铁与酸反应 铁被腐蚀 铁与碳形成原电池铁作负极被腐蚀 腐蚀速率较慢 腐蚀速率较快 金属的腐蚀现象非常普遍 1 钢铁生锈 铁锈的主要成分 金属腐蚀的不利后果有哪些 Fe2O3 XH2O Cu2 OH 2CO3 2 铜器表面生成铜绿 铜绿的主要成分 2007年8月1日 美国明尼苏达州一座跨越密西西比河的大桥发生坍塌 事故造成6人死亡 金属制品的腐蚀 金属腐蚀给生产生活带来很多不便 造成了巨大的经济损失 全世界每年因为金属腐蚀造成的直接经济损失约达7000亿美元 是地震 水灾 台风等自然灾害造成损失总和的6倍 我国因金属腐蚀造成的损失占国民生产总值 GNP 的4 钢铁因腐蚀而报废的数量约占钢铁当年产量的25 30 金属腐蚀还可能造成环境污染 定义 是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 实质 是金属原子失去电子被氧化为离子的过程 即金属发生了氧化反应 1 金属的腐蚀 由于与金属接触的介质不同 发生腐蚀的化学原理也不同 一般可分为化学腐蚀和电化学腐蚀 2 化学腐蚀 定义 金属跟接触到的物质 如O2 Cl2 SO2等 直接发生化学反应而引起的腐蚀叫做化学腐蚀 特点 只有电子得失 但不形成电流 举例 一般情况下 温度的升高会加快化学反应速率 因此 温度对化学腐蚀的影响较明显 家用燃气灶 放在南极已差不多90年食品罐头 3 电化学腐蚀 定义 不纯的金属 或合金 跟电解质溶液接触时 会发生原电池反应 相对活泼的金属失去电子而被氧化 这种腐蚀叫做电化学腐蚀 特点 伴有微弱的电流产生 举例 钢铁的吸氧腐蚀 析氢腐蚀 科学探究 现有洁净无锈的铁钉 试管 植物油 NaCl溶液 CH3COOH溶液和煮沸后迅速冷却的蒸馏水 你也可以选用其他物品 设计实验探究铁钉锈蚀需要哪些条件 以及在什么条件下锈蚀速率快 不同条件下铁钉的腐蚀 有气泡产生 反应速率快 相当长时间铁钉未被腐蚀 铁钉被腐蚀最快 由于无O2 较长时间铁钉未被腐蚀 铁钉渐渐生锈 铁钉被腐蚀 无现象 由于无O2 铁钉未被腐蚀 无现象 由于无O2 H2O铁钉不能被腐蚀 植物油 钢铁的电化学腐蚀 吸氧腐蚀 a 吸氧腐蚀 负极 2Fe 4e 2Fe2 正极 2H2O O2 4e 4OH 总反应式 2Fe 2H2O O2 2Fe OH 2 C Fe NaCl A O2 钢铁在干燥的空气里长时间不易被腐蚀 但在潮湿的空气里却很快被腐蚀 这是什么原因呢 在潮湿的空气里 钢铁表面吸附了一层薄薄的水膜 水能电离出少量的H 和OH 同时由于空气中CO2的溶解 使水里的H 增多 H2O CO2H2CO3H HCO3 这样在钢铁表面形成了一层电解质溶液的薄膜 它跟钢铁里的铁和少量的碳构成无数微小的原电池 钢铁的电化学腐蚀 析氢腐蚀 b 析氢腐蚀 溶液酸性较强 负极 正极 Fe 2H Fe2 H2 Fe 2e Fe2 2H 2e H2 电池总反应 C Fe H 注意 两种腐蚀一般同时进行 吸氧腐蚀为主 2Fe OH 3 Fe2O3 3H2O 4Fe OH 2 O2 2H2O 4Fe OH 3 Fe2 2OH Fe OH 2 4 铁锈的形成 铁锈的成分 Fe2O3 xH2O Fe OH 3 yH2O Fe2O3 xH2O 简写 金属与氧化剂直接接触 不纯金属与电解质溶液接触 无电流 有微弱电流 金属被氧化 较活泼金属被氧化 都是金属被氧化 两种腐蚀同时发生 但以电化学腐蚀为主 且快 烧过菜的铁锅如果未及时洗净 残液中含NaCl 第二天便出现红棕色锈斑 主要成分为Fe2O3 nH2O 请问这种腐蚀是化学腐蚀还是电化学腐蚀 为什么 解析 属于电化学腐蚀 因为铁锅是由生铁做成的 铁锅生锈是因为Fe NaCl C形成原电池 铁作负极 失去电子变成亚铁离子 从而被腐蚀 思考与交流 讨论自行车的不同构件如链条 钢圈 支架和齿轮等分别采取了什么防锈措施 影响金属腐蚀的因素 1 金属的本性 金属越活泼 就越容易失去电子而被腐蚀 如果金属中能导电的杂质不如该金属活泼 则容易形成原电池而使金属发生电化学腐蚀 2 介质 遇潮湿空气 腐蚀性气体 电解质溶液 容易被腐蚀 思考与交流 请根据生活常识以及下图总结金属防护常用的方法 并解释这些方法为什么可以达到防止金属腐蚀的目的 健身器材刷油漆以防锈 衣架和电线的外面包上一层塑料层 某些工具的 机械转动部位 选用油脂来防锈 为什么不能用油漆 自行车的钢圈和车铃是在钢上镀上一层既耐腐蚀又耐磨的Cr 二 金属的防护方法 1 在金属表面覆盖保护层 油 油漆 塑料 搪瓷 镀一层金属 2 改变金属的内部组织结构 如制成合金 3 在要保护的金属上连接一种比该金属更易失去电子的金属 4 缓蚀剂法 如将金属表面进行钝化处理 牺牲阳极的阴极保护法形成原电池反应时 让被保护金属做正极 不反应 起到保护作用 而活泼金属反应受到腐蚀 你还知道哪些防止金属腐蚀的方法 请举例说明 制成不锈钢 或在金属表面镀一层比要保护的金属更活泼的金属 外加电流的阴极保护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 规律 在同一电解质溶液中 金属腐蚀的快慢 防腐措施由好到坏的顺序如下 电解原理引起的腐蚀 原电池原理引起的腐蚀 化学腐蚀 有防腐措施的腐蚀 外接电源的阴极保护法 牺牲阳极的阴极保护法 有一般防腐条件保护 无防腐条件 规律 交流研讨 你知道自行车的金属部件采用了什么样的防护措施吗 金属常用防腐蚀方法的比较 1 解释下列现象 1 马口铁 镀Sn铁皮 做的罐头 打开后为什么极易生锈 2 轮船船壳的水线以下部分 为什么要装上一定数量Zn块 3 烧过菜的铁锅未及时洗净 残液NaCl 第二天便出现红褐色锈斑 练习 C c 练习 2 下列制氢气的反应速率最快的是 A 纯锌和1mol L硫酸B 纯锌和18mol L硫酸C 粗锌和1mol L硫酸D 粗锌和18mol L硫酸3 下列叙述中可说明金属甲比乙活泼性强的是 A 甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中 乙溶解 甲上有H2气放出 B 在氧化 还原反应中 甲比乙失去的电子多C 将甲乙作电极组成原电池时甲是负极D 同价态的阳离子 甲比乙的氧化性强 1 如图所示 各容器中盛有海水 铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是 A B C Fe Fe Fe Sn Zn 课堂练习 2 下列事实不能用电化学理论解释的是 A 轮船吃水线以下的船壳上装一定数量的锌块B 铝片不用特殊方法保护C 纯锌与稀硫酸反应时 滴入少量的CuSO4溶液后速率加快D 镀锌铁 在铁上镀一层锌 比镀锡耐用 3 有a b c d四种金属 将a与b连接起来 浸入电解质溶液中 b不易腐蚀 将a d分别投入等浓度的盐酸中 d比a反应强烈 将铜浸入b的盐溶液里 无明显变化 如果把铜浸入c的盐溶液里 有金属c析出 据此判断它们的活动性顺序由强到弱的为 A a c d bB d a b cC d b a cD b a d c 中性或碱 吸氧 2Fe 4e 2Fe2 O2 2H2O 4e 4OH 酸 析氢 Fe 2e Fe2 2H 2e H2 练习 4 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 2 若液面下降 则溶液呈性 发生腐蚀 电极反应式为 负极 极 4 下列各情况 在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序 5 2 1 3 4 练习 5 下列装置中四块相同的Zn片 放置一段时间后腐蚀速率由慢到快的顺序是 练习 4 2 1 3 6 分析右图 按要求写出有关反应方程式 1 铁棒上的电极反应式为 2 碳棒上的电极反应式为 3 溶液中发生反应的化学方程式 2Fe 2H2O O2 2Fe OH 2 4Fe OH 2 2H2O O2 4Fe OH 3 O2 2H2O 4e 4OH 2Fe 4e 2Fe2 练习 7 盐酸与锌片反应