第四章 电化学基础 第4节金属的电化学腐蚀与防护

第四章电化学基础，第四节金属的电化学腐蚀和保护，创建场景。作为世界上最大的钢铁生产国(2005年中国生产了3711.7万吨钢)，受腐蚀的铁占中国年钢产量的十分之一，金属腐蚀造成的损失占国内生产总值的2% 4%。大约3000亿元(2005年中国国内生产总值将达到15万亿元)。根据各国的调查结果，一般来说，金属腐蚀造成的经济损失约占该国国民生产总值的4%。据国外统计，每年金属腐蚀的损失远远超过洪水、火灾、风灾和地震(平均)损失的总和。此处不包括因停工、减产和腐蚀引起的爆炸造成的间接损失。你怎么想呢？金属腐蚀的主要危害，不仅在于金属本身的损失，更严重的是金属产品的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，而且还经常对安全构成威胁。国内外已经发生了许多灾难性的腐蚀事故，例如一架飞机因某个部件破裂而坠毁。这座桥由于钢梁的裂缝而坍塌了。油管因穿孔或裂纹而漏油，引起火灾和爆炸；化工厂储酸罐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。氯气、H2S和HCN等有毒气体的泄漏甚至会危及工作人员和附近居民的生命。面对如此惊人的数据和金属腐蚀有害的事实，你有没有想过铁是如何被腐蚀的？如何防止腐蚀？钢铁及其产品通常是含碳铁合金，在什么条件下容易生锈？试着设计一个实验来证明你的结论。关于钢铁及其产品通常是含碳铁合金问题的讨论。如果长时间放置在潮湿的环境或高湿度的环境中，它们通常会生锈并变红。原因是什么？向铁粉中加入少量碳粉，搅拌均匀后，将其洒入两个内壁分别用氯化钠和稀醋酸润湿的试管中，分别标记为A和B，安装仪器如图1-28所示。几分钟后，打开止水夹，观察并比较导管中水柱(向水中滴几滴红墨水)的变化和试管中的现象。实验现象：装置a导管中的水柱上升，装置b导管中的水柱下降。思考：水管中水柱的变化意味着什么？装置a导管中的水柱上升，表明大试管中的气体压力降低，装置a中的气体参与了反应。设备B中导管中的水柱下降表明大型试管中产生气体。思考：在铁粉中加入碳粉有什么作用？单元a中的铁、碳、氯化钠溶液和单元b中的铁、碳和乙酸都形成原电池，可以加速化学反应速率。根据原电池原理，请写出电极反应方程式和电池反应方程式。在单元A中，负电极：Fe-2e-=Fe2，正电极：O2 2H2O 4e-=4OH-，电池反应：2Fe O2 2H2O=2Fe(OH)2，分析：在中性或弱酸性或碱性条件下容易发生氧吸收腐蚀。4Fe(oh)2O 22h2o=4Fe(oh)32Fe(oh)3=Fe2O 3H2O(3-n)H2O，在装置a中：进一步反应：正电极：2H 2e-=H2负电极：Fe-2e-=Fe2；设备b:电池反应：铁2H=铁H2分析：钢在酸性环境下容易发生析氢腐蚀；析氢腐蚀和吸氧腐蚀属于电化学腐蚀。什么是金属腐蚀？类别是什么？2.化学腐蚀涉及哪些因素？3.什么是电化学腐蚀？类别是什么？哪些电极反应分别发生？思维，知识总结，金属阳离子，失e-，氧化反应，3，金属腐蚀类型，化学腐蚀，电化学腐蚀，析氢腐蚀，吸氧腐蚀，(常见)，1，金属腐蚀，金属原子，2，金属腐蚀的性质：1，金属腐蚀：指金属或合金与接触气体或液体发生氧化还原反应的过程和c，mne-Mn，化学腐蚀与电化学腐蚀的比较：金属与非金属简单物质直接接触，不纯金属或合金与电解液接触，不产生电流，产生微弱电流，金属被氧化，更多活性金属被氧化，两者往往同时发生，电化学腐蚀更常见，钢的析氢腐蚀与吸氧腐蚀比较，Fe2O3nH2O，(铁锈)，通常两种腐蚀同时存在，但后者更常见。析氢腐蚀，吸氧腐蚀，条件，水膜呈酸性。水膜是中性或酸性、弱或碱性的。电极反应，负电极铁(-)，铁-2e-=Fe2，2Fe-4e-=2Fe2，正电极c()，2H2O 2-=H2O2 2H2O 4-=4OH-，总反应：Fe2h=Fe2H 22Fe2H2O 2=2Fe(oh)2，4fe (oh) 2h2o2=4fe (oh) 3。除了空气和水的参与，铁锈还受到其他因素的影响。请解释铁生锈的以下原因。与在内河航行的船只相比，海船更容易受到腐蚀。由于海水中含有较多的氯化钠等盐类，其导电性比内陆水强，而电化学腐蚀在电解质溶液中更容易进行。1910年在南极洲留下的食物罐头表面几乎没有生锈。原因是南极洲的温度全年都低于0，这表明在较高的温度下更容易发生腐蚀。用来连接铜板的铁螺钉容易生锈。这是因为空气中的铁、铜和水蒸气形成原电池，而铁是原电池的负极，所以铁容易被腐蚀和生锈。当化工厂的废气是酸性气体时，工厂附近的铁制品容易生锈。这表明铁产品在酸性条件下比在中性条件下更容易腐蚀。如图所示，水箱中的试管里有一个铁钉，它将被观察几天。(1)如果液位上升，溶液将呈阳性，并会发生腐蚀。电极反应公式为：负电极：正电极：如果液面下降，溶液为正，会发生腐蚀。电极反应公式为：负电极：正电极：(2)、中性或碱性、吸氧、Fe2-2e-=Fe2、O2 2h2o4e-=4oh-、酸性、析氢、Fe2-2e-=Fe2、2h2e-=H2、请根据铁生锈的原理考虑应采取什么措施来防止铁生锈。原理：当形成原电池反应时，被保护的金属作为正极，不发生反应，起到保护作用。活性金属反应被腐蚀。1。牺牲阳极保护法，2。金属的电化学保护，2。牺牲阳极阴极保护定律示意图，2。外加电流法使用被保护金属和另一个附加电极作为电解槽的两极，因此被保护金属作为阴极，阴极在外加直流电的作用下受到保护。该方法主要用于防止金属设备在土壤、海水和水中的腐蚀。外加电流阴极保护图，以及其他保护方法？几种重要的金属保护方法用保护层覆盖金属表面。(2)改变金属的内部结构制成合金。(3)电化学保护法，即保护金属作为原电池的阳极或电解槽的阴极。2000年2月和5月，保利集团在香港拍卖会上花了3000多万港元买回圆明园大火中丢失的国宝：铜牛头、猴头和虎头。普通青铜器经过一段时间后容易变成铜绿。它的主要成分是Cu2(OH)2CO3，这是由1760年的铜制成的三件国宝，240年后看起来仍然闪闪发光，不锈。下面对原因的分析表明，A和它们的表面很可能镀了一层耐