第四节-金属的电化学腐蚀与防护.ppt

,第四章电化学基础,第四节金属的电化学腐蚀与防护,金属腐蚀我国作为世界上钢铁产量最多的国家（2005年全国生产钢材37117.02万吨），每年被腐蚀的铁占到我国钢铁年产量的十分之一，因为金属腐蚀而造成的损失占到国内生产总值的2%4%；约合人民币：3000亿元（2005年我国国内生产总值将达15万亿元）。根据各国调查结果，一般说来，金属腐蚀所造成的经济损失大致为该国国民生产总值的4%左右。另据国外统计，金属腐蚀的年损失远远超过水灾、火灾、风灾和地震（平均值）损失的总和，在这里还不包括由于腐蚀导致的停工、减产和爆炸等造成的间接损失。,阅读：你有何感想？,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。,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？,阅读课本P84-P87,1、什么是金属腐蚀？有哪些类别？2、化学腐蚀和哪些因素有关？3、什么是电化学腐蚀？有哪些类别？分别发生哪些电极反应？,知识总结,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,一、金属的电化学腐蚀,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+,1、化学腐蚀：金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。影响因素：和接触物质的氧化性及温度有关。2、电化学腐蚀：不纯的金属或合金与电解质溶液接触，会发生原电池反应，比较活泼的金属失电子被氧化的腐蚀。,知识总结,电化学腐蚀的类型,析氢腐蚀,吸氧腐蚀,为什么铁在干燥的空气中不易生锈，在潮湿的空气中却易生锈？,钢铁表面形成的微小原电池示意图,钢铁的析氢腐蚀示意图,钢铁的吸氧腐蚀示意图,思考：你能写出它们的电极反应式？,钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较,Fe2O3nH2O,（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或碱性,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,思考与交流,1、铁锈的成份是什么？是怎样形成的？2、将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放入如图所示的具支试管中几分钟后，导管中的水柱上升了，你知道为什么吗？,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,请大家根据铁生锈的原理，思考应采取什么措施防止铁生锈？,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。,1、牺牲阳极保护法,二、金属的电化学保护,牺牲阳极的阴极保护法示意图,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,除此以外还有其它防护方法？,二、金属防护的几种重要方法在金属表面覆盖保护层。改变金属内部的组织结构，制成合金。电化学保护法，即将金属作为原电池的正极或电解池的阴极而受到保护。,化学腐蚀与电化腐蚀的比较:,金属跟非金属单质直接接触,不纯金属或合金跟电解质溶液接触,无电流产生,有微弱电流产生,金属被氧化,较活泼金属被氧化,两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍,归纳总结,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蚀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的腐蚀无防腐条件的腐蚀,小结,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,探究一：镀锌铁皮和镀锡铁皮哪个更易被腐蚀？为什么？探究二、纯锌和粗锌哪个更易和酸反应？如果向酸中再加入硫酸铜又会什么现象？,新课标人教版选修四化学反应原理,第四章电化学基础,（一课时）,复习习题课,复习回忆,1、金属腐蚀有哪些类型？2、写出吸氧腐蚀和析氢腐蚀的电极反应？,化学腐蚀与电化腐蚀的比较:,金属跟非金属单质直接接触,不纯金属或合金跟电解质溶液接触,无电流产生,有微弱电流产生,金属被氧化,较活泼金属被氧化,两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍,归纳总结,钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较,Fe2O3nH2O,（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或碱性。,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,1.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,2、第四节9题,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蚀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的腐蚀无防腐条件的腐蚀,小结,3、盐酸与锌片反应时，若加入可溶性醋酸铜(CH3COO)2Cu，将产生两种影响生成速率的因素，其一是其二是：,H+与CH3COO结合生成CH3COOH，使H+浓度减小，从而减慢了反应速率。,Zn置换出Cu形成了原电池，从而加快了反应速率,课堂练习,4、下列装置中的纯锌棒都浸在相同浓度的稀硫酸中，锌棒腐蚀速度从快到慢的顺序是ABCD,D,考点1.金属性强弱的判断已知M+N2+=M2+NPt极电解相同浓度P和M的硫酸盐，阴极先析出MN与E有导线相连放入E的硫酸盐溶液,电极反应：E2+2e=E，N-2e=N2+，则四种金属活泼性由强到弱为,【考题分析】,答案：PMNE,三池比较：原电池、电解池、电镀池的比较,考点2.电极反应式书写熔融盐燃料电池具有高的发电效率,因而受到重视.可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物用电解质,CO为阳极燃气,空气与CO2的混合气为阴极助燃气,制得在6500下工作的燃料电池,完成有关的电池反应式:阳极反应式:,阴极反应式:O2+2CO2+4e=2CO32-总电池反应式:.,答案:2CO+2CO32-4e=4CO22CO+O2=2CO2,练习1：工业上采用Fe、C为电极电解K2MnO4溶液制KMnO4。1.电解时,应以作阴极，电解过程中阴极附近溶液pH将会,2.阳极反应式为,3.总电解反应式为.,电极反应式书写规律,列物质、标得失；选离子、配电荷；配个数、巧用水；两式加、验总式。,练习2对于下列装置中的反应，写出相应的电极反应式并注明反应类型：(1)甲装置中，Zn极：Ag极：(2)乙装置中，Cu极：Ag极：(3)丙装置中，Fe极：C极：(4)丁装置中，Pt极：Fe极：,考点3.判断电解后溶液pH变化1、用惰性电极电解下列溶液，电解一段时间后，阴极质量增加，电解液的pH下降的是A.CuSO4B.AgNO3C.BaCl2D.H2SO4,解析:阴极质量增加,说明溶液中含有不活泼金属的阳离子,电解液的pH下降,说明在阳极上是OH-离子放电而使溶液中C(H+)增大,溶液中的阴离子应该是含氧酸根离子.综合分析应为.,AB,3、将物质的量浓度相等的CuSO4和NaCl两种溶液等体积混合后，用石墨电极进行电解，能正确表示溶液的pH随时间（t）的变化图像是（）,D,2、第四节12、13题,考点4.电解计算电子守恒法铂电极电解1LCu(NO3)2和KNO3混合溶液,通电一段时间,两极均产生11.2L(S.T.P)气体.求电解后溶液的pH.,解析：阳极4OH-4e-=2H2O+O2阴极Cu2+2e-=Cu2H+2e=H2n(Cu2+)2+0.52=0.54n(Cu2+)=0.5molCu2+2H+C(H+)=1mol/LpH=0,考点5.电极及电极产物的判断,1、右图中x、y分别是直流电源的两极,通电后发现a极板质量增加,b极板处有无色无臭气体放出,符合这一情况的是,A,电解电极产物的判断,要判断电极反应的产物，必须掌握离子的放电顺序。判断电极反应的一般规律是：,(1)在阳极上,活性材料作电极时：金属在阳极失电子被氧化成阳离子进人溶液，阴离子不容易在电极上放电。用惰性电极(Pt、Au、石墨、钛等)时：溶液中阴离子的放电顺序（由难到易）是：,(2)在阴极上无论是惰性电极还