高中化学 3.1.2 金属的腐蚀与防护课件 苏教版选修1.ppt

一 二 一 金属的腐蚀1 金属腐蚀概念金属腐蚀是金属与周围介质发生化学 电化学或物理作用成为金属化合物而受破坏的一种现象 金属腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀 其中最主要的就是电化学腐蚀 2 电化学腐蚀 1 概念电化学腐蚀是指金属与电解质因发生电化学反应而产生破坏的现象 2 原因在潮湿的空气里 铁器件表面吸附了一层水膜 水膜中溶解有氧和少量盐类等 形成一薄层电解质溶液 与铁器中的铁和碳构成了许多微小的原电池 发生原电池反应 加快铁器腐蚀的速率 一 二 交流1为什么钢铁在潮湿的环境中比在干燥的环境中更容易生锈 答案 不纯的金属或合金 在潮湿的空气中形成微小原电池发生电化学腐蚀 主要发生吸氧腐蚀 加快了反应速率 一 二 二 金属的防护防止金属腐蚀一般采用两种途径 一是避免与空气接触 二是利用电化学原理保护 1 电镀在金属表面镀上具有保护能力的金属 电镀时 待镀部件与直流电源的负极相连 镀层金属部件与直流电源的正极相连 镀层金属的盐溶液作电镀的电解质溶液 2 烤蓝 烤蓝 又称 发蓝 可以增强铁器件的抗腐蚀能力 是在铁器件表面生成一层致密的四氧化三铁薄膜 交流2铁是活泼金属 易被腐蚀氧化 为了延长铁制品的使用寿命 人们常用什么方法加以处理 答案 1 制成不锈钢 2 涂油漆 3 涂油 4 镀上其他抗腐蚀能力强的金属 问题导学 即时检测 1 2 问题导学 即时检测 1 2 2 一周后 编号为的试管中的铁钉最易生锈 3 用相同材料制作 经过相同时间防锈处理的铁栏杆 安装在南方比安装在北方更易生锈 其原因是 4 在焊接铁管时 为了使接口更加牢固 常用稀盐酸清洗接口处的铁锈 该反应的化学方程式为 答案 1 加热烘干试管 小心放入铁钉 塞上塞子探究铁在有水而无空气 氧气 时的生锈情况小心放入铁钉 注入蒸馏水 使铁钉部分浸入水中 2 c 3 南方比北方天气潮湿 铁更易生锈 问题导学 即时检测 1 2 钢铁的电化学腐蚀是怎样进行的 答案 现实生活中 铁合金表面大量存在的是 微电池 微电池 与 大电池 在电化学原理上是一致的 只是 微电池 发生在极小的范围内 如金属晶粒之间 而在一小块铁片上 可能存在成千上万个 微电池 甚至宏观上难以区分阴极区 阳极区 问题导学 即时检测 1 2 潮湿环境下的铁合金大多数情况下会发生 微电池 腐蚀 铁合金的主要成分虽然是铁 但其中还含有碳 磷 锰 硅等成分与杂质 同时形成不同的固溶体形式 当铁合金表面有水膜存在时 合金中不同组分之间表现出不同的电位 其间存在电位差 水膜是离子导体 金属本身是电子导体 具备了腐蚀电池的条件 无数 微电池 运行的结果 铁合金表面 生锈 了 金属纯度越高 说明杂质越少 越单一 形成 微电池 的机会 数量也就越少 越耐腐蚀 常用的铝合金常常用一层纯铝包覆 正是为了提高铝合金的耐蚀性 这也是借助减少 微电池 的生成这一原理来提高金属防腐性能的应用实例 炒过菜的铁锅残留有烹饪用的食盐等电解质 溶解在水中形成了电解质溶液 为原电池提供了离子通道 如果不及时洗净很容易发生电化学腐蚀而遭到破坏 问题导学 即时检测 1 2 问题导学 即时检测 1 2 问题导学 即时检测 1 2 2 金属的防护下图中 铁腐蚀由快到慢的顺序为 未标注的电解质溶液为水 问题导学 即时检测 1 2 解析 中由于水中溶解了氧气 铁与杂质碳会形成原电池 发生电化学腐蚀 中铁在油中 氧气难以溶解 无电解质溶液 不能形成原电池 都形成原电池 但 中铁为正极 受到保护 中铁为负极 被氧化 都形成电解池 中铁与电源的正极相连 作阳极 氧化速率增大 中铁与电源的负极相连 作阴极 受到保护 所以铁腐蚀由快到慢的顺序为 答案 问题导学 即时检测 1 2 什么叫烤蓝 烤蓝的原理是什么 答案 在钢铁表面生成一定厚度和强度的致密的氧化层的处理方法叫烤蓝 原理 铁在含有氧化剂和苛性钠的混合溶液中 一定温度下经一定时间后 反应生成亚铁酸钠 na2feo2 和铁酸钠 na2fe2o4 亚铁酸钠与铁酸钠又相互作用生成四氧化三铁氧化膜 其反应的化学方程式为这层氧化膜呈黑色或黑蓝色 它结构致密 具有较强的抗腐蚀能力 问题导学 即时检测 1 2 金属防护的基本思路是防止金属与化学物质直接接触 防止金属与环境形成原电池 由于金属的腐蚀给生产和生活带来严重的损失 必须采取一定的措施防止金属腐蚀 常用的防护方法有 1 改变金属的结构 制成各种合金 如不锈钢 钢中加入一定量的镍和铬 等 2 加保护层 电镀 热镀 喷镀 涂漆 涂油等 或制成氧化膜保护 如在钢铁制品表面生成fe3o4 在铝制品表面生成al2o3等 问题导学 即时检测 1 2 3 电化学保护法 消除引起金属发生电化学腐蚀的原电池反应的方法 外加电流的保护法 将被保护的金属与外加直流电源负极相连 能导电的惰性材料 如石墨 与电源正极相连 通电后 被保护的金属上有大量电子从而防止其被氧化而腐蚀 外加活泼电极的保护法 在被保护的金属上连接一种更活泼的金属 当发生电化学腐蚀时 首先锈蚀的是负极 活泼金属一极 这样就保护了另一极的金属不被腐蚀 问题导学 即时检测 1 2 3 4 1 铁棒与石墨用导线连接之后 浸入0 01mol l 1的食盐溶液中 可能出现的现象是 a 铁棒附近产生oh b 铁棒被腐蚀c 石墨棒上放出cl2d 石墨棒上放出o2解析 铁棒和石墨相连放入氯化钠溶液中之后 形成fe c原电池 负极反应为fefe2 2e 电子经导线转移到碳棒上 氯化钠溶液呈中性 主要发生吸氧腐蚀 o2 2h2o 4e 4oh c棒附近产生oh 答案 b 5 6 问题导学 即时检测 1 2 3 4 5 6 2 下列关于钢铁腐蚀的叙述正确的是 a 吸氧腐蚀时正极放出氧气b 析氢腐蚀时正极放出的是氢气c 化学腐蚀速率超过电化学腐蚀速率d 析氢腐蚀比吸氧腐蚀普遍解析 钢铁腐蚀分为两大类 一类是析氢腐蚀 另一类是吸氧腐蚀 两种腐蚀类型的不同是根据发生腐蚀时电解质溶液不同来分的 当电解质溶液为酸性时发生析氢腐蚀 当为中性或碱性时发生吸氧腐蚀 发生这两种腐蚀时 都是铁为负极 因为钢铁上的电解质溶液一般为中性 所以钢铁腐蚀以发生吸氧腐蚀较为普遍 答案 b 问题导学 即时检测 1 2 3 4 5 6 3 建筑用的钢材在出厂之前都要经过发蓝处理 使其表面生成一层四氧化三铁 其目的是 a 增加钢材的硬度b 增加钢材的抗腐蚀能力c 使钢材美观d 增加钢材的韧性解析 发蓝处理 钢材 表面生成一层四氧化三铁 是为了在金属表面覆盖保护层 增强抗腐蚀能力 答案 b 问题导学 即时检测 3 4 5 6 4 如图所示 水槽中试管内有一枚铁钉 放置数天观察 1 铁钉在逐渐生锈 则铁钉的腐蚀属于腐蚀 2 若试管内液面上升 则原溶液呈性 发生腐蚀 电极反应 负极 正极 3 若试管内液面下降 则原溶液呈性 发生腐蚀 电极反应 负极 正极 1 2 问题导学 即时检测 3 4 5 6 解析 根据原电池的构成条件 两种不同的材料在有电解质溶液时 若形成闭合回路 即可构成原电池 铁钉实际上是钢制成的 在这种情况下具备形成原电池的条件 此时发生的腐蚀属于电化学腐蚀 根据金属腐蚀的条件 原理及结果可知 试管内液面上升 说明试管内压强减小 气体被吸收所致 是铁钉吸氧腐蚀的结果 据此写出电极反应 试管内液面下降 说明试管内气体压强变大 试管内产生了新气体所致 是铁钉的析氢腐蚀的结果 据此写出电极反应 1 2 问题导学 即时检测 3 4 5 6 5 取6根铁钉 6支干净的试管及其他材料 准备如下图 试管 1 放入一根铁钉 再注入蒸馏水 使铁钉和空气及水接触 试管 2 的试管底放入硅胶 是一种干燥剂 再放入铁钉 用棉花团堵住试管口 使铁钉和干燥空气接触 试管 3 先放入一根铁钉 趁热倒入煮沸的蒸馏水 赶出原先溶解在蒸馏水中的空气 浸没铁钉 再加上一层植物油 使铁钉不能跟空气接触 1 2 问题导学 即时检测 3 4 5 6 试管 4 中放入铁钉注入食盐水 使铁钉和空气及食盐水接触 试管 5 放入相连的铁钉和锌片 注入自来水 浸没铁钉和锌片 试管 6 放入相连的铁钉和铜丝 注入自来水 浸没铁钉和铜丝 把6支试管放在试管架上 几天后观察铁钉被腐蚀的情况 其中试管内的铁钉未被腐蚀 从铁钉被腐蚀的情况可知引起和促进铁钉腐蚀的条件是 解析 由于 2 3 两个试管不具备构成原电池的条件 不能发生电化学腐蚀 所以暂未被腐蚀 而试管 5 尽管具备构成原电池的条件 但zn比铁活泼 在原电池中作负极 使铁变成铁离子的反应难以发生 所以铁也暂未被腐蚀 引起和促进铁钉被腐蚀的条件是 水 空气 电解质溶液和不活泼金属杂质的存在 答案 2 3