高中化学人教选修4 第4节 金属的电化学腐蚀和防护.ppt

金属的腐蚀在生活中非常普遍 钢铁生锈 1 铜器生锈 铜器表面生成铜绿 Cu2 OH 2CO3 2 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 3 2 我国每年因金属腐蚀造成的损失占国民生产总值 GNP 的2 4 钢铁因腐蚀而报废的数量约占钢铁当年产量的25 30 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 资料 1 全球每一分钟就有一吨钢腐蚀成铁锈 4 在古代墓葬中 青铜器发生锈蚀的途径一般说来有这样几条 在潮湿的条件下 有空气或氧气存在时 发生锈蚀 生成铜盐 在潮湿的条件下与贵重金属 如金 银等 接触 产生电化学腐蚀 与硫或含有硫的物质接触 生成铜的硫化物等 5 不纯的金属 或合金 接触到电解质溶液发生原电池反应 比较活泼的金属原子失去电子而被氧化所引起的腐蚀 一 金属的电化学腐蚀 1 金属腐蚀的概念与实质 金属腐蚀 金属或合金与周围接触的气体或液体进行氧化还原反应而损耗的现象 实质 金属M ne Mn 氧化反应 2 金属腐蚀的类型 1 化学腐蚀 金属直接接触强氧化剂而被氧化腐蚀的过程 2 电化学腐蚀 第四节金属的电化学腐蚀与防护 6 钢铁腐蚀 钢铁的析氢腐蚀示意图 钢铁的吸氧腐蚀示意图 7 钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较 铁锈 通常两种腐蚀同时存在 但以后者更普遍 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜呈酸性 水膜呈中性或酸性很弱 电极反应 负极 Fe Fe 2e Fe2 2Fe 4e 2Fe2 正极 C 2H 2e H2 O2 2H2O 4e 4OH 总反应 Fe 2H Fe2 H2 2Fe 2H2O O2 2Fe OH 2 4Fe OH 2 2H2O O2 4Fe OH 3 联系 2Fe OH 3 Fe2O3 nH2O 3 n H2O 8 化学腐蚀和电化学腐蚀的区别与联系 金属失电子被氧化 金属与氧化剂直接接触 不纯金属或合金与电解质溶液接触 无电流产生 常伴随热效应 有微弱电流产生 两者往往同时发生 电化学腐蚀更普遍 9 Cu2 10 二 金属的电化学防护 1 牺牲阳极的阴极保护法 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 而活泼金属反应受到腐蚀 11 用牺牲镁块的方法防地下钢铁管道的腐蚀镁块必须要定期更换 牺牲阳极的阴极保护法 用牺牲锌块的方法保护船身 锌块须定期更换 实例 12 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 原理 13 14 讨论2 银制器皿 日久因表面生成Ag2S而呈黑色 有人设计用原电池原理加以除去 具体作法是将发黑银器放入一铝制容器中 再加入一定浓度的食盐水将银器完全淹没 放置一段时间后 银器表面不仅黑色褪去 而且银不损失 但铝制容器发生损耗 由以上实验可推知该原电池发生的电极反应式和总反应式为 装置中食盐水的作用是 Ag2S 2e 2Ag S2 Al 3e Al3 3Ag2S 2Al 6H2O 6Ag 3H2S 2Al OH 3 作为电解质溶液 15 除此以外还有其它防护方法 1 改变金属的内部组织结构 如将Cr Ni等金属加进钢里制成合金钢 2 金属表面覆盖保护层 原理 如油漆 油脂等 电镀 Zn Cr等易氧化形成致密的氧化物薄膜 作保护层 隔绝金属与外界空气 电解质溶液的接触 16 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 17 某些工具的 机械转动部位 选用油脂来防锈 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 18 讨论 下列各情况 在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是 1 在同一电解质溶液中 金属腐蚀的快慢规律如下 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 2 防腐措施由好到坏的顺序如下 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 规律小结 19 1 以下现象与电化腐蚀无关的是 A 黄铜 铜锌合金 制作的铜锣不易产生铜绿B 生铁比软铁蕊 几乎是纯铁 容易生锈C 铁质器件附着铜质配件 在接触处易生铁锈D 银质奖牌久置后表面变暗 2 如图所示 甲 乙两试管中各放一枚铁钉 甲试管中为NaCl溶液 乙试管为NH4Cl溶液 溶液呈弱酸性 数天后观察到的现象是 甲中正极反应为 乙中正极反应为 试管中残留气体平均相对分子质量的变化为甲 乙 20 3 防止钢铁腐蚀可以延长钢铁制品的使用寿命 在钢铁制品表面镀铜可以有效地防止其腐蚀 电镀的装置如图所示 1 上面的电镀装置图的 直流电源 中 选填 a 或 b 是正极 2 接通电源前 装置图中的铜 铁两个电极质量相等 电镀完成后 将两个电极取出 用蒸馏水小心冲洗干净 烘干 然后称量 二