第三单元金属的腐蚀与防护

,钢铁生锈,铜器生锈,铜器表面生成铜绿,铝锅里的白斑,全球每一分钟就有1吨钢腐蚀成铁锈，目前我国由于金属材料的腐蚀损失每年大约5000亿元人民币，约占我国国民生产总值的6%左右。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,因此，了解金属腐蚀的原因，掌握防护的方法，是具有十分重要的意义的。,第四节金属的电化学腐蚀与防护,1.定义：指金属与周围接触到的气体或液体物质发生氧化还原反应而引起损耗的现象。,一、金属的腐蚀,2.本质：,金属阳离子,失e-,（氧化反应）,金属原子,3.分类：,金属跟接触到的物质(如O2、Cl2、SO2等)或非电解质液体（如石油）等直接发生化学反应而引起的腐蚀。,(1)化学腐蚀,海边的铁制品容易被腐蚀,原电池反应可加快金属腐蚀,4.分类：,(1)化学腐蚀金属跟接触到的物质(如O2、Cl2、SO2等)或非电解质液体（如石油）等直接发生化学反应而引起的腐蚀。,不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化，,（2）电化学腐蚀,电化学腐蚀是造成钢铁腐蚀的主要原因,水膜呈较强酸性,水膜呈弱酸性或中性,析氢腐蚀,吸氧腐蚀,Fe2O3nH2O,（铁锈）,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,通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍。,Fe2+,H+,Fe2+,O2,OH-,H2,（4）轮船船体损坏；,（3）地下金属管道泄漏,造成环境污染。,（5）桥梁、建筑物强度降低而坍塌；,（1）外形、色泽、机械性能发生变化；,（2）影响机器、仪表设备精度和灵敏度，以至报废；,健身器材,电线,餐具,转动部位,涂油脂,外面包塑料,刷油漆,做成不锈钢,1.在金属表面覆盖保护层：使它与空气、水等物质隔离。,二、金属的防护方法:,2.改变金属的内部组织结构：,如：喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀、表面钝化(氧化成致密的氧化膜)、包塑料等方法。,如：将Cr、Ni等金属加进钢里制成不锈钢,（1）在要保护的金属上连接比该金属更活泼的金属或合金,在被保护的钢铁设备上装若干镁铝合金或锌块。镁、锌比铁活泼，它们成为原电池负极，不断遭受腐蚀，而作为正极的钢铁设备就被保护了下来,牺牲阳极的阴极保护法,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,阴极保护经济效益非常显著:海船-涂装费占5，而阴极保护用的牺牲阳极材料和施工费加起来不到1。一座海上采油平台的建造费超过1亿元，而牺牲阳极材料和施工费只需100200万元。不采用保护，平台寿命只有5年，而阴极保护下可用20年以上。地下管线的阴极保护费只占总投资的0306，就可大大延长使用寿命。,外加电流的阴极保护法,（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，惰性电极做辅助阳极，在外加直流电的作用下使钢铁表面腐蚀电流降至零或接近于零，从而起到保护作用。,此法主要用于防止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。,1.在金属表面覆盖保护层：使它与、等物质。,二、金属的防护方法:,2.改变金属的内部组织结构；,如：喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀、表面钝化(氧化成致密的氧化膜)、包塑料等方法。,空气,水,隔离,如：将Cr、Ni等金属加进钢里制成不锈钢,3.电化学保护法牺牲阳极的阴极保护法、外加直流电源的阴极保护法,下列各情况下，其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是。,讨论与交流,(5),(2),(1),(3),(4),(6),三、判断金属腐蚀快慢的规律,电解池的阳极原电池的负极化学腐蚀原电池的正极电解池的阴极,1、电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀防腐措施的腐蚀,3、对同一种金属来说，不同电解质溶液中腐蚀的快慢：,强电解质溶液弱电解质溶液非电解质溶液,2、活泼性不同的两金属构成原电池，活泼性差别越大，较活泼金属腐蚀越快。,4、对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。,(5),(2),(1),(3),(4),(6),幻灯片1,幻灯片4222,幻灯片42,幻灯片42幻灯片19幻灯片193,幻灯片424,幻灯片42626,随堂练习,1.埋在地下的输油铸铁管道，在下列各种情况下被腐蚀速率最慢的是()A在潮湿疏松的土壤中；B在含铁元素较多的酸性土壤中；C在干燥致密不透气的土壤中；D在含碳较多的潮湿透气的中性土壤,C,2、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）,中性或很弱酸性,吸氧,2Fe4e-2Fe2+,O2+2H2O+4e-4OH,酸性,析氢,Fe2e-Fe2+,2H+2e-H2,3以下现象与电化学腐蚀无关的是: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,D,4.下列关于金属腐蚀叙述正确的是（）A.金属在潮湿情况下的腐蚀其实质是：M+nH2O=M（OH）n+H2B.金属的化学腐蚀实质是M+ne-=Mn+,金属得电子被氧化成阳离子C.金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行D.在潮湿的中性环境中,金属的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀,D,5.下列事实不能用电化学理论解释的是（）A.轮船水线以下的船壳上镶嵌有一定量的锌块B.镀锌的铁制品比镀锡的铁制品耐用C.铝片不需要用特殊方法保存D.锌跟稀硫酸反应时，滴加少量硫酸铜溶液后，反应速率加快,C,6.如图装置中,U形管内为红墨水,a、b试管内分别盛有