第三单元金属的腐蚀与防护 (12).ppt

第四节金属的电化学腐蚀与防护,第四章电化学基础,授课教师：杜歇尕吉授课班级：高二（7）班,人教版普通高中课程标准实验教科书,2,金属的腐蚀在生活中非常普遍,钢铁生锈,铜器生锈,铜器表面生成铜绿,铜器表面生成铜绿,主要成分：Cu2(OH)2CO3,金属的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。,你知道吗,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。,腐蚀不仅造成经济损失，也经常对安全构成威胁！,你知道吗,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。事故造成6人死亡。,面对这样惊人的数据和金属腐蚀危害事实，你有没有想过，铁是怎样被腐蚀的？应该怎样防腐？,你思考过吗,1、金属的腐蚀,金属或合金与周围环境中的物质发生化学反应而腐蚀损耗的过程。,一、金属的电化学腐蚀,新知储备,铁与酸反应，铁被腐蚀。腐蚀速率较慢。,铁作负极（阳极）被腐蚀腐蚀速率较快。,（按下图进行实验）请比较实验现象的差异？,联系旧知,金属与其他物质直接接触,不纯金属或合金发生原电池反应,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，电化学腐蚀更普遍,2、金属腐蚀的类型（书P23）,新知储备,钢铁及其制品通常为含碳的铁合金，它们是如何发生电化学腐蚀生成红色的铁锈的呢？,你思考过吗,向铁粉中加入少量的炭粉，混合均匀后，撒入内壁分别用氯化钠和稀醋酸润湿过的两支试管分别标记为a、b中，按书P24图1-27装置好仪器。3分钟后，打开止水夹，观察、比较导管中水柱（小试管中加入品红溶液）的变化。,活动探究（书P23）,注：具支试管中留有少量的氯化钠溶液和稀醋酸。,实验现象：,装置a中的导管中水柱上升，装置b中的导管中水柱下降。,讨论：导管中的水柱变化说明什么问题？,装置a中的导管中水柱上升，说明大试管内气体压强减小，a装置中有气体参加反应。装置b中的导管中水柱下降，说明大试管内气体生成。,交流讨论,请大家根据原电池原理，写出电极反应式及电池反应方程式。,a装置中：,负极：Fe-2e-=Fe2+,正极：O2+2H2O+4e-=4OH-,电池反应：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2,分析：中性或酸性很弱或碱性条件下，易发生吸氧腐蚀。,新知储备,4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3nH2O+(3-n)H2O,a装置中：进一步反应：,新知储备,正极：2H+2e-=H2,负极：Fe-2e-=Fe2+,b装置中:,电池反应：Fe+2H+=Fe2+H2,分析：当钢铁处于酸性气氛中时，易发生析氢腐蚀。,析氢腐蚀和吸氧腐蚀都属于电化学腐蚀。,新知储备,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,纯铁片放入稀H2SO4中也有氢气放出，发生的是析氢腐蚀吗？,思考,不是析氢腐蚀而是化学腐蚀，因为没有形成原电池。,烧过菜的铁锅如果未及时洗净（残液中含NaCl），第二天便出现红棕色锈斑（主要成分为Fe2O3nH2O）。请问这种腐蚀是化学腐蚀还是电化学腐蚀?为什么?,解析：属于电化学腐蚀。因为铁锅是由生铁做成的,铁锅生锈是因为Fe-C-NaCl形成原电池。铁作负极，失去电子变成亚铁离子，从而被腐蚀。,思考,1.相对于在内河行驶的轮船来说，海轮更容易被腐蚀。,因为海水是浓度较高的电解质溶液。,2.1910年遗留在南极的食品罐头盒，至今其表面很少有铁锈出现。,南极常年气温低，腐蚀慢。,3.用于连接铜板的铁螺丝容易生锈。,此时铜铁在空气中形成原电池，铁作负极。,4.当化工厂排出的废气为酸性时，工厂附近的钢铁设施容易生锈。,酸性气体有较强的腐蚀性。,影响金属腐蚀的因素：,(1)、金属的本性：金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀。如果金属中能导电的杂质不如该金属活泼，则容易形成原电池而使金属发生电化学腐蚀。(2)、介质：遇潮湿空气、腐蚀性气体、电解质溶液等，容易被腐蚀。,2、下图各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是(),A.B.C.D.,A,典型例题,在同一电解质溶液中，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,金属腐蚀的快慢规律,总结规律,金属的腐蚀如此厉害，我们应该采取哪些措施防腐呢？,你思考过吗,请根据生活常识以及下图总结金属防护常用的方法，并解释这些方法为什么可以达到防止金属腐蚀的目的。,健身器材刷油漆,衣架和电线的外面包上一层塑料层,某些工具的“机械转动部位”涂油脂（机油）,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,金属腐蚀的防护,2、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（不锈钢）,1、金属表面覆盖保护层,如涂油漆、油脂、塑料、陶瓷等，镀上一层耐腐蚀的金属(Zn、Sn、Cr等)，或氧化形成致密的氧化物薄膜作保护层。,原理：隔绝金属与外界空气、水、电解质溶液的接触。,镀锌铁(白铁皮)和镀锡铁(马口铁)的镀层破损后，哪种情况下铁不易被腐蚀？为什么？,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。,牺牲阳极的阴极保护法示意图,3、电化学保护法牺牲阳极的阴极保护法,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,3、电化学保护法外加电流的阴极保护法,典型例题,3、下列举措不能防止或减缓钢铁腐蚀的是（）A.在钢铁制品表面镀一层金属锌B.讲钢铁制品放置于潮湿处C.在钢铁中加入锰、铬等金属，以改变钢铁结构D.将铁制品与电源负极相连,B,总结规律,防腐措施由好到坏的顺序,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,知识小结,金属阳离子,失e-,氧化反应,3、金属腐蚀的类型,化学腐蚀,电化学腐蚀,析氢腐蚀,吸氧腐蚀,金属原子,2、金属腐蚀的本质：,1、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+,4.金属的常见防护方法.,(1).在金属表面覆盖保护层.,a.涂矿物质油脂、油漆或覆盖搪瓷塑料.,b.镀抗蚀金属电镀、热镀、喷镀法.,c.用化学方法使其表面形成一层致密氧化膜，如烤蓝.,(2).改变金属内部组成结构而增强抗腐蚀能力，如制成不锈钢.,(3).电化学保护法.,a.牺牲阳极的阴极保护法.,b.外加电流的阴极保护法.,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,谢谢！,实验现象：,装置a中的导管中水柱上升，装置b中的导管中水柱下降。,装置a中的导管中水柱上升，说明大试管内气体压强减小，a装置中有气体参加反应。装置b中的导管中水柱下降，说明大试管内气体生成。,思考：向铁粉中加入炭粉的作用是什么？,在a装置中铁、炭、氯化钠溶液及b装置中铁、炭、醋