金属腐蚀的快慢速度.ppt

化学能与电能金属腐蚀的快慢速度 内容讲解 一 电化学基本内容1 定义 研究化学能与电能相互转换的装置 过程和效率的科学 2 根据反应产物与电流的关系 电化学反应过程 及其装置 可以分为两类 产生电流的反应 借助电流发生的反应 化学能转换为电能 电能转换为化学能 化学 电 阴极 阳极 负 正 负 正 阳 阴 阴极上有电子 阳极上缺电子 阴 阳 阴 阳 流入 失去 氧化 流出 得到 还原 两电极插入电解质溶液或熔融的电解质 形成闭合回路 有外加直流电源 有两个电极 一 电极的分类 1 按照电源 2 按照活泼性 阳极 阴极 惰性电极 C Pt Au 活性电极 Ag及Ag之前的金属 阳极 离子 阴极 离子 二 放电顺序 活性电极 S2 I Br Cl OH 含氧酸根 F Ag Fe3 Cu2 H Pb2 Sn2 Fe2 Zn2 H 活泼金属阳离子 阳 阴 正常浓度时 H 正常浓度小 Fe2 Zn2 浓度浓度一直保持很大时 2H Cl Cl2 H2 Cu2 2Cl Cu Cl2 三 电解的类型及电极反应式的书写 写出下列装置的电极反应式 总反应式pH变化 复原方法 惰性电极 2Cl 2e Cl2 2H 2e H2 2HCl Cl2 H2 电解 浓度 pH 复原 减小 增大 HCl气体 阳极 阴极 总反应 电解 2Cl 2e Cl2 Cu2 2e Cu CuCl2 Cu Cl2 电解 阳极 阴极 总反应 电解 浓度 pH 减小 增大 复原 CuCl2固体 电解自身型 2NaCl 2H2O 2NaOH Cl2 H2 2Cl 2H2O Cl2 H2 2OH 阳极 阴极 总反应 2Cl 2e Cl2 2H 2e H2 电解 电解 浓度 pH 减小 增大 复原 HCl气体 放氢生碱型 NaCl溶液换成MgCl2溶液呢 阳极 阴极 总反应 MgCl2 2H2O Mg OH 2 Cl2 H2 Mg2 2Cl 2H2O Cl2 H2 Mg OH 2 2Cl 2e Cl2 2H 2e H2 电解 电解 4AgNO3 2H2O 4Ag O2 4HNO3 4Ag 2H2O 4Ag O2 4H 阳极 阴极 总反应 阳极 阴极 总反应 4OH 4e 2H2O O2 2Cu2 4e 2Cu 2CuSO4 2H2O 2Cu O2 2H2SO4 2Cu2 2H2O 2Cu O2 4H 电解 电解 电解 电解 4OH 4e 2H2O O2 4Ag 4e 4Ag 浓度 pH 减小 减小 复原 CuO固体 放氧生酸型 浓度 pH 减小 减小 复原 Ag2O固体 4OH 4e 2H2O O2 4H 4e 2H2 2H2O O2 2H2 电解 阳极 阴极 总反应 浓度 pH 增大 不变 复原 H2O 4OH 4e 2H2O O2 4H 4e 2H2 2H2O O2 2H2 电解 阳极 阴极 总反应 浓度 pH 增大 减小 复原 H2O 4OH 4e 2H2O O2 4H 4e 2H2 2H2O O2 2H2 电解 阳极 阴极 总反应 浓度 pH 增大 增大 复原 H2O 电解水型 将以上装置中的惰性电极换为Cu电极 如何快速改写 所有装置的阳极反应进改为 Cu 2e Cu2 阴极反应不变 总反应做相应的变化 2 Cu 2H H2 Cu2 电解 7 Cu 2H H2 Cu2 电解 3 Cu 2H2O H2 Cu OH 2 电解 1 无 4 无 5 Cu 2Ag Cu2 2Ag 电解 6 Cu 2H2O H2 Cu OH 2 电解 8 Cu 2H2O H2 Cu OH 2 电解 书写步骤及注意事项 1 看清电极材料 2 找出溶液中的阳离子和阴离子 3 根据放电顺序及电极材料确定放电微粒 4 电极反应式一定为离子方程式 不考虑放电微粒来源以及后续反应 5 总反应式 考虑放电微粒的来源 满足离子方程式的书写规则 6 两极相加不一定为总反应 7 总反应写条件 电解 OH Na 阴极阳极 电解饱和食盐水 只允许阳离子通过 阳离子交换膜 H2O 少量NaOH 饱和NaCl NaOH溶液 淡盐水 H2 Cl2 2Cl 2e Cl2 2H 2e H2 H 从何来 1 电解饱和食盐水 阴极材料 电极反应 阳极材料 电极反应 总反应 设备 2H 2e H2 2Cl 2e Cl2 2NaCl 2H2O 2NaOH Cl2 H2 电解 阳离子交换膜电解槽 避免Cl2和NaOH反应 只允许阳离子自由通过 Ti Fe 而阻止阴离子和气体通过 四 电解原理应用 氯碱工业 阳极放电 产生 开始时阴极区需要加入 电解过程 阴极放电 产生 使浓度增大 即阴极区产生 H Cl OH H2 Cl2 NaOH H2 开始时阴极区需要加入 H2O 少量NaOH 增强导电性 NaCl溶液 NaCl精炼 电解过程中Na 定向移向 阴极 加入NaOH溶液 加入BaCl2溶液 加入Na2CO3溶液 过滤 加入盐酸 用的原理在金属表面镀上一层金属或合金的过程 实质是 镀层金属作极 镀件作极 电镀液 Fe上镀Cu原理 作阴极 作阳极 电镀液的浓度在电镀过程中 2 电镀 电解 称为镀件 称为镀层 阴 阳 含有镀层金属离子的溶液 Fe Cu Cu2 2e Cu Cu 2e Cu2 不变 注意 离子浓度会影响放电顺序 当Fe2 Zn2 浓度一直保持很大时 将优先于H 放电 从而实现镀铁 镀锌 镀层金属在阳极溶解然后在镀件上析出 实质是用原理 使粗金属先再的过程 精炼铜的原理 粗铜作极 精铜作极 电解液含有 比铜活动性强的杂质形成 比铜活动性弱的杂质形成 3 精炼 电解 溶解 在纯金属上析出 阴 阳 Cu2 2e Cu Cu 2e Cu2 Cu2 阳极泥 金属阳离子进入溶液 电解液的浓度在电解过程中 减小 Fe Zn等活泼金属溶解时 析出Cu 使Cu2 浓度减小 2NaCl 2Na Cl2 4 活泼金属的冶炼 1 制钠 阳极 阴极 总反应 2Na 2e 2Na 2Cl 2e Cl2 MgCl2 Mg Cl2 2 制镁 注意 不用MgO MgO熔点太高 阳极 阴极 Mg2 2e Mg 2Cl 2e Cl2 熔融 熔融 电解 电解 2Al2O3 4Al 3O2 3 制铝 总反应 阳极 阴极 4Al3 12e 4Al 6O2 12e 3O2 熔融 电解 注意 不用AlCl3 熔融AlCl3不导电 KCaNaMgAlZnFeSnPb H CuHgAg 电解法 还原法 热分解法 不同金属冶炼方法的选择 KCaNaMgAlZnFeSnPb H CuHgAg 简单 实用 节省的原则 同一种金属可能有不同的冶炼方法 M ne Mn 六 金属的腐蚀 一 金属腐蚀 1 定义 是指金属或合金跟发生氧化还原反应而腐蚀损耗的过程 接触到的气体或液体 2 本质 反应 氧化 3 类型 直接反应 腐蚀 原电池反应 腐蚀 化学 电化学 金属与接触到的 如 等 直接发生化学反应而引起的腐蚀 二 化学腐蚀 干燥的氧化剂 O2 Cl2 SO2 1 定义 不纯的金属跟电解质溶液接触时 会发生反应 的金属失去电子而被 如在潮湿的空气中生锈 2 类型 三 电化学腐蚀 原电池 氧化 较活泼 生铁 较强酸性 中性 碱性 弱酸性 2H 2e H2 O2 4e 2H2O 4OH Fe 2e Fe2 Fe 2e Fe2 Fe 2H Fe2 H2 2Fe 2H2O O2 2Fe OH 2 4Fe OH 2 2H2O O2 4Fe OH 3 Fe2O3 nH2O 铁锈 3 化学腐蚀与电化学腐蚀的比较 电解质溶液 氧化剂 无 弱电流 较活泼的金属被氧化 金属被氧化 同时 电化学 使它隔离 等物质 四 金属的防护 1 改变金属的内部结构 制成合金 不锈钢 2 在金属表面覆盖保护层 空气 水 喷油漆 涂油脂 电镀 表面钝化 搪瓷等 3 金属的电化学防护 1 牺牲阳极的阴极保护法 被保护的金属做正极 活泼金属保护不活泼金属 2 外加