高中化学 第四章 第四节 金属的电化学腐蚀与防护（第1课时） 新人教版选修4

1、第四章 电化学基础,第四节 金属的电化学腐蚀与防护,第1课时,选修4 化学反应原理,金属的电化学腐蚀,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

2、读：你有何感想,金属的电化学腐蚀,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,金属的电化学腐蚀,一、金属的电化学腐蚀,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,金属原子,

3、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,M ne-Mn,金属的电化学腐蚀,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,电化学腐蚀的类型,析氢腐蚀,吸氧腐蚀,金属的电化学腐蚀,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,金属的电化学腐蚀,为什么

4、铁在干燥的空气中不易生锈，在潮湿的空气中却易生锈,金属的电化学腐蚀,铜板上的铁铆钉为什么特别容易生锈,金属的电化学腐蚀,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,实验4-3,金属的电化学腐蚀,科学探究：为什么钢铁在干燥的空气中不易生锈， 而在潮湿的空气中却易生锈呢,钢铁,潮湿空气,水膜,CO2、 SO2、H2S,电解质溶液（H,铁,C,原电池,电解质溶液形成,H+OH,H2O+CO2,H+HCO3,H2O,钢铁在这过程发生了电化学腐蚀，根据电解质溶液的酸碱性的不同电化学

5、腐蚀可分为两种,金属的电化学腐蚀,钢铁表面形成的微小原电池示意图,金属的电化学腐蚀,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,金属的电化学腐蚀,钢铁的腐蚀,O2,H2,负 极,正 极,总 反 应,Fe-2e-Fe2,2H+2e-=H2,Fe2H+=Fe2+H2,4 Fe(OH)2O2+2H2O= 4Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3 xH2O(铁锈）+（3-x）H2O,2Fe-4e-2Fe2,O2+2H2O+4e-=4OH,2FeO2+H2O=2Fe(OH)2,金属的电化学腐蚀,铁生锈除了必须有空气及水的参与外，还受其他一些因素的影响。请解释下列有关

6、铁生锈现象的原因,1.相对于在内河行驶的轮船来说，海轮更容易被腐蚀,因为海水中含有较多的氯化钠等盐类，导电能力比内河的水更强，而在电解质溶液中，电化学腐蚀更容易进行,2. 1910年遗留在南极的食品罐头盒，其表面至今很少有铁锈出现,是由于南极的温度常年在0以下，说明在较高温度下，腐蚀更易进行,金属的电化学腐蚀,3.用于连接铜板的铁螺丝容易生锈,是由于铁与铜及空气中的水蒸汽构成了原电池，铁作原电池的负极，因此铁易被腐蚀而生锈,4.当化工厂派出的废气为酸性气体时,工厂附近的铁制品容易生锈,说明铁制品在酸性条件下比在中性条件下更容易被腐蚀,金属的电化学腐蚀,课堂练习,1、如图, 水槽中试管内有一枚铁

7、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,金属的电化学腐蚀,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,请大家阅读课本86-87,金属的电化学防护,二、金属的电化学防护,影响金属腐蚀的因素包括： 金属的 和,本性,介质,金属越活泼越容易被腐蚀,金属合金中活泼的金属易腐蚀,例如：钢铁腐蚀,介质对金属腐蚀影响很大,金属在潮湿的空气中、接触腐蚀性 气体或电解质

8、溶液，都容易被腐蚀,金属的电化学防护,1.影响金属腐蚀的两个因素,金属本性 介质,金属是否活泼，纯净,金属与哪些物质共存,2.金属腐蚀的本质,金属原子失去电子成为阳离子的过程,金属的电化学防护,思考与交流：根据你的所学知识以及生活经历，说说金属有哪些防护方法,1、改变金属内部组成结构而增强抗腐蚀能力,不锈钢、青铜器,2、在金属表面覆盖保护层,1）涂矿物质油脂，油漆或覆盖搪瓷塑料,2）镀抗蚀金属电镀、热镀、喷镀法,3）用化学方法使其表面形成一层致密氧化膜,3、电化学保护法,牺牲阳极的阴极保护法,原电池原理,轮船船身上的锌块、地下钢铁管道接镁块,金属的电化学防护,金属的电化学防护,牺牲阳极的阴极保

9、护法示意图,金属的电化学防护,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,外加电流的阴极保护法示意图,金属的电化学防护,牺牲金属保护法,金属的电化学防护,思考,1、下列事实不能用电化学原理解释的是（ ） A 铝片不需要特殊的保护方法。 B 炒过菜的铁锅未清洗易生锈。 C 轮船水线以下的船壳上镶有一定数量的锌。 D 镀锌铁比镀锡铁耐腐蚀。 2、金属的腐蚀通常分为哪两种？ 试比较它们的异同,A,金属的电化学防护,金属与接触物直接反应,不纯金属或合金与电解质溶液形成原电池,无电流产生,有电流产生,金属被腐蚀,较活泼金属被腐蚀,两者往往同时

10、发生， 但电化学腐蚀更普遍,化学腐蚀与电化腐蚀比较,金属的电化学防护,3、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,金属的电化学防护,上述各情况下，其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是,讨论

11、与交流,4. 在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下： 电解池阳极的腐蚀原电池阴极的腐蚀化学腐蚀有防腐措施的腐蚀,5、2、1、3、4,金属的电化学防护,钢铁的析氢腐蚀示意图,钢铁的吸氧腐蚀示意图,钢铁在潮湿的空气中发生的电化学腐蚀的原理： 负极（Fe）： Fe2e = Fe2+ 正极（C）： 2H+2e = H2 析氢腐蚀 或2H2O+O2+4e = 4OH 吸氧腐蚀,小结：电化学腐蚀,金属的电化学防护,钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较,Fe2O3 nH2O,铁锈,水膜呈酸性,水膜呈中性或酸性很弱,Fe-2e-=Fe2,2Fe-4e-=2Fe2,2H2O+2e-=H2+2OH,O2+2H2O+4e-=4OH,Fe+2H2O=Fe(OH)2+H2,2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2,4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3,金属的腐蚀以电化腐蚀为主， 电化腐蚀又以吸氧腐蚀为主(pH5.