选修4上课《金属的电化学腐蚀与防护》课件

1、高二化学备课组高二化学备课组 金属的腐蚀在生活中非常普遍金属的腐蚀在生活中非常普遍 FeFe2 2O O3 3XHXH2 2O O 钢铁钢铁 生锈生锈 铜绿：铜绿： CuCu2 2(OH)(OH)2 2COCO3 3 铜器生锈铜器生锈 为什么铁在干燥的空气中不易生锈，在潮湿的空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？气中却易生锈？ 思考与交流思考与交流 中国航天工业总公司第三十一研究所近日公布了一组数据：中国航天工业总公司第三十一研究所近日公布了一组数据： 全球全球每一分钟就有每一分钟就有1 1吨钢腐蚀吨钢腐蚀成铁锈成铁锈. . 全球每年钢铁腐蚀的经济损失约全球每年钢铁腐蚀的

2、经济损失约1000010000亿美元亿美元，占，占 各国国民生产总值的各国国民生产总值的2%2%4%4%，在美国，每年因钢，在美国，每年因钢 铁腐蚀造成的损失就占国内生产总值的铁腐蚀造成的损失就占国内生产总值的3%3%，大约，大约 三分之一的化学设备因局部腐蚀而停工。我国钢三分之一的化学设备因局部腐蚀而停工。我国钢 铁腐蚀经济损失高达铁腐蚀经济损失高达28002800亿人民币亿人民币，约占国民生，约占国民生 产总值产总值(GNP)(GNP)的的4%4%，每年约有，每年约有30%30%的钢铁因腐蚀而的钢铁因腐蚀而 报废。腐蚀给人类造成的损失是惊人的。报废。腐蚀给人类造成的损失是惊人的。 阅读课本

3、阅读课本P84-P85 1、什么是金属腐蚀？有哪些类别？、什么是金属腐蚀？有哪些类别？ 2、化学腐蚀和哪些因素有关？、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、什么是电化学腐蚀？有哪些类别？分别发生哪些电极反 应？应？ 一、金属的腐蚀一、金属的腐蚀 1.1.什么是金属腐蚀？什么是金属腐蚀？ 指金属或合金与周围接触到的气体或液体进行指金属或合金与周围接触到的气体或液体进行 化学反应而腐蚀损耗的过程。化学反应而腐蚀损耗的过程。 2.2.金属腐蚀的本质是什么金属腐蚀的本质是什么? ? 金属单质失去电子变成阳离子的过程金属单质失去电子变成阳离子的过程 （发生氧化反

4、应）。（发生氧化反应）。 M - ne- = Mn+ 钢铁在干燥的空气里长时间钢铁在干燥的空气里长时间 不易被腐蚀不易被腐蚀, ,但在潮湿的空气里但在潮湿的空气里 却很快被腐蚀却很快被腐蚀, ,这是什么原因呢这是什么原因呢? ? 在潮湿的空气里在潮湿的空气里, ,钢铁表面吸附了一钢铁表面吸附了一 层薄薄的水膜。水中溶有层薄薄的水膜。水中溶有O2、CO2、SO2 等气体，这样在等气体，这样在钢铁表面形成了一层电钢铁表面形成了一层电 解质溶液的薄膜解质溶液的薄膜, ,它跟钢铁里的铁和少量它跟钢铁里的铁和少量 的碳构成无数微小的的碳构成无数微小的原电池原电池。 3.3.金属腐蚀的类型金属腐蚀的类型

5、金属跟接触到的干燥气体（如金属跟接触到的干燥气体（如SOSO2 2、ClCl2 2、O O2 2等）等） 或非电解质溶液（石油）等直接发生化学反应而引起或非电解质溶液（石油）等直接发生化学反应而引起 的腐蚀。的腐蚀。 不纯的金属与电解质溶液接触时，发生原电池不纯的金属与电解质溶液接触时，发生原电池 反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化的腐蚀。反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化的腐蚀。 (1)(1)化学腐蚀：化学腐蚀： 根据与金属接触的介质不同根据与金属接触的介质不同 (2)(2)电化学腐蚀：电化学腐蚀： 化学腐蚀和电化学腐蚀同时发生，化学腐蚀和电化学腐蚀同时发生， 但但电化学腐蚀更普遍电化学

6、腐蚀更普遍 较活泼的金属被氧化较活泼的金属被氧化 金属被氧化金属被氧化 有电流产生有电流产生不产生电流不产生电流 不纯金属或合金跟不纯金属或合金跟 电解质溶液接触电解质溶液接触 金属跟接触的金属跟接触的 物质反应物质反应 1. 以下现象与电化学腐蚀无关的是以下现象与电化学腐蚀无关的是 ( ) A. 黄铜黄铜(铜锌合金铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜锈制作的铜锣不易产生铜锈 B. 生铁比软铁芯生铁比软铁芯(几乎是纯铁几乎是纯铁)容易生锈容易生锈 C. 铁质器件附有铜质配件，在接触处易生锈铁质器件附有铜质配件，在接触处易生锈 D. 银质奖牌久置后表面变暗银质奖牌久置后表面变暗 D 巩固练习：巩固练习

7、： 金属的电化学腐蚀金属的电化学腐蚀 钢铁的钢铁的析氢腐蚀析氢腐蚀示意示意图图钢铁的钢铁的吸氧腐蚀吸氧腐蚀示意示意图图 思考：你能写出它们的电极反应式？思考：你能写出它们的电极反应式？ 钢铁腐蚀钢铁腐蚀 析氢腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀 条件条件 电电 极极 反反 应应 负极负极 Fe(-)Fe(-) 正极正极 C(+)C(+) 总反应总反应 其他其他 反应反应 联系联系 水膜呈水膜呈强酸性强酸性 水膜呈水膜呈中性中性或或弱酸性弱酸性 Fe-2e-=Fe2+ 2Fe-4e-=2Fe2+ O2+2H2O+4e-=4OH- 2H+2e-=H2 2H+Fe=Fe2+H2 2Fe+2H2O+O2=2F

8、e(OH)2 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 金属的腐蚀以电化腐蚀为主，电化腐金属的腐蚀以电化腐蚀为主，电化腐 蚀又以吸氧腐蚀为主蚀又以吸氧腐蚀为主 Fe(OH)3 Fe2O3 xH2O 脱水脱水 注意：注意：根据金属的活动性及电解质溶液根据金属的活动性及电解质溶液 的酸性判断，位于金属活动性顺序中氢前面的酸性判断，位于金属活动性顺序中氢前面 的金属，在酸性较强的电解质溶液中发生析的金属，在酸性较强的电解质溶液中发生析 氢腐蚀，在中性或酸性较弱的电解质溶液中氢腐蚀，在中性或酸性较弱的电解质溶液中 发生吸氧腐蚀；金属活动性顺序氢后面的金发生吸氧腐蚀；金属活动性顺序氢后面的金

9、属只可能发生吸氧腐蚀。属只可能发生吸氧腐蚀。 节节清节节清-课堂练习课堂练习 1、如图、如图, 水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察： （1）若液面上升，则溶液呈若液面上升，则溶液呈 性，发生性，发生 腐蚀腐蚀,电极反应式为：负极：电极反应式为：负极： , 正极：正极： 若液面下降，则溶液呈若液面下降，则溶液呈 性，发生腐蚀，电极反应式为：性，发生腐蚀，电极反应式为： 负极：负极： 正极：正极： 。 （2） 中性或碱性中性或碱性 吸氧吸氧 2Fe4e-2Fe2+ O2+2H2O+4e-4OH 酸性酸性 析氢析氢 Fe2e-Fe2+ 2H+2e-H2 2.在

10、含有在含有H2S气体的空气中，银器表面易气体的空气中，银器表面易 变黑（生成了变黑（生成了Ag2S），原因是银发生了），原因是银发生了 _（填（填“析氢析氢”或或“吸氧吸氧”）腐蚀，）腐蚀， 其电极反应式为：其电极反应式为： 正极正极 ， 负极负极 ， 最终在银器表面生成最终在银器表面生成Ag2S的离子方程式的离子方程式 是：是： 。 吸氧吸氧 O2+2H2O+4e- = 4OH- Ag-e- = Ag+ 2Ag+H2S=Ag2S+2H+ 请大家根据铁生锈的原理，思考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？应采取什么措施防止铁生锈？ 交流与讨论交流与讨论 请大家阅读课本请大家阅

11、读课本86-87 86-87 三、金属的防护三、金属的防护 (1)在金属表面覆盖保护层在金属表面覆盖保护层喷漆、涂喷漆、涂 油脂、电镀、表面钝化等油脂、电镀、表面钝化等 (2)改善金属的内部组织结构改善金属的内部组织结构(内因内因) 制成合金（不锈钢）制成合金（不锈钢） (3)电化学保护法电化学保护法牺牲阳极的阴极保牺牲阳极的阴极保 护法、外加直流电源的阴极保护法护法、外加直流电源的阴极保护法 思考思考鉴于金属发生腐蚀的原因，我们可以从鉴于金属发生腐蚀的原因，我们可以从 哪些方面设想解决问题的思路哪些方面设想解决问题的思路 ？ 思路一：直接隔离思路一：直接隔离 选用适当的材料使金属与空气或其他

12、腐选用适当的材料使金属与空气或其他腐 蚀性试剂隔离开，以阻止金属的腐蚀。蚀性试剂隔离开，以阻止金属的腐蚀。 1 1、给金属穿上、给金属穿上“保护膜保护膜” 例如：例如：喷涂漆；涂油脂；表面钝化；喷涂漆；涂油脂；表面钝化； 电镀电镀( (在钢铁表面形成铬等耐腐蚀性较强的金在钢铁表面形成铬等耐腐蚀性较强的金 属镀层属镀层) )等。等。 二、金属的防护二、金属的防护 健身器材刷油漆以防锈健身器材刷油漆以防锈 衣架和电线的外面包上衣架和电线的外面包上 一层塑料层一层塑料层 某些工具的某些工具的“机械转动部位机械转动部位” 选用油脂来防锈选用油脂来防锈 思路二：改变本质思路二：改变本质 2 2、加入其他

13、金属改变其组成、加入其他金属改变其组成( (合金合金) ) 二、金属的防护二、金属的防护 思路三：因势利导思路三：因势利导 3、电化学防护法、电化学防护法重点掌握重点掌握 牺牲阳极的阴极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外加直流电源的阴极保护法 二、金属的防护二、金属的防护 牺牲阳极的阴极保护法：牺牲阳极的阴极保护法： 形成形成原电池原电池反应时，让反应时，让被保护金属做正极被保护金属做正极 （阴极）（阴极）不反应，起到保护作用；而活泼金不反应，起到保护作用；而活泼金 属反应受到腐蚀。属反应受到腐蚀。 用牺牲镁块的方法来用牺牲镁块的方法来 防止地下钢铁管道的防止地下钢铁管道的

14、 腐蚀，镁块必须定期腐蚀，镁块必须定期 更换更换 用牺牲锌块的方法来保护用牺牲锌块的方法来保护 船身，锌块必须定期更换船身，锌块必须定期更换 锌块锌块 外加电流的阴极保护法：外加电流的阴极保护法： 将被保护的钢铁设备将被保护的钢铁设备（如钢闸门）（如钢闸门）做阴极做阴极，用惰性电，用惰性电 极做辅助阳极，在外加直流电作用下，电子被迫流向被保护极做辅助阳极，在外加直流电作用下，电子被迫流向被保护 的钢铁设备，使钢铁表面的腐蚀电流降至零或接近等于零。的钢铁设备，使钢铁表面的腐蚀电流降至零或接近等于零。 方法方法防腐效果防腐效果价格价格 镀塑镀塑差差便宜便宜 涂油漆涂油漆 一般一般便宜便宜 镀锡镀锡

15、 好好中等中等 镀铬镀铬好好昂贵昂贵 镀锌镀锌很好很好中等中等 使用不锈钢使用不锈钢很好很好昂贵昂贵 铁器烤蓝铁器烤蓝 好好中等中等 金属常用防腐蚀方法的比较金属常用防腐蚀方法的比较 1.下列叙述正确的是下列叙述正确的是（ ） A.原电池中阳离子向负极移动原电池中阳离子向负极移动 B.原电池的负极发生氧化反应原电池的负极发生氧化反应 C.马口铁（镀锡）的表面一旦破损，马口铁（镀锡）的表面一旦破损， 铁腐蚀加快铁腐蚀加快 D.白铁（镀锌）的表面一旦破损，白铁（镀锌）的表面一旦破损， 铁腐蚀加快铁腐蚀加快 2.自来水管与下列材料做成的水龙头连接，自来水管与下列材料做成的水龙头连接， 锈蚀最快的铁水

16、管连接的是锈蚀最快的铁水管连接的是 （ ） A、铜水龙头、铜水龙头 B、铁水龙头、铁水龙头 C、塑料水龙头、塑料水龙头 D、陶瓷水龙头、陶瓷水龙头 B C A 巩固练习：巩固练习： 5.金属腐蚀快慢的判断：金属腐蚀快慢的判断： (1)与构成微电池两极的材料有关。两极材料的与构成微电池两极的材料有关。两极材料的 活动性差别越大，氧化还原反应的速率越活动性差别越大，氧化还原反应的速率越 ， 活泼金属被腐蚀的速度越活泼金属被腐蚀的速度越 。 (2) 电解池的阳极电解池的阳极原电池的负极原电池的负极化学腐蚀化学腐蚀原电原电 池的正极池的正极电解池的阴极电解池的阴极 快快 快快 反馈练习反馈练习 1.下

17、列情况下，海水中铁腐蚀最快的下列情况下，海水中铁腐蚀最快的 是是( )B 2.下列各情况，在其中下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到片腐蚀由快到 慢的顺序慢的顺序_ ( 5 ) ( 2 ) ( 1 ) ( 3 ) ( 4 ) 3相同材质的铁在图中四种情况下最不易被腐蚀相同材质的铁在图中四种情况下最不易被腐蚀 的是的是 () 分析：分析：A、D两项中易发生析氢腐蚀；两项中易发生析氢腐蚀；B项中易发项中易发 生吸氧腐蚀。生吸氧腐蚀。 答案：答案：C 1.1.下列叙述正确的是（下列叙述正确的是（ ） A A、构成原电池正极和负极的材料必须、构成原电池正极和负极的材料必须 是两种金属是两种金属 B B、

18、由、由CuCu、ZnZn作电极与作电极与CuSOCuSO4 4溶液组成的溶液组成的 原电池中原电池中CuCu是负极。是负极。 C C、马口铁（镀锡铁）破损时与电解质、马口铁（镀锡铁）破损时与电解质 溶液接触，锡先被腐蚀。溶液接触，锡先被腐蚀。 D D、铜锌原电池工作时，若有、铜锌原电池工作时，若有13g13g锌被锌被 溶解，电路中就有溶解，电路中就有0.4mol0.4mol电子通过电子通过 D 拓展练习：拓展练习： 2.2.下列说法正确的是下列说法正确的是 ( )( ) A A钢铁因含杂质而容易发生电化腐蚀，所以钢铁因含杂质而容易发生电化腐蚀，所以 合金都不耐腐蚀合金都不耐腐蚀 B B原电池反

19、应是导致金属腐蚀的主要原因，原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因， 故不能用来减缓金属的腐蚀故不能用来减缓金属的腐蚀 C C钢铁电化腐蚀的两种类型主要区别在于钢铁电化腐蚀的两种类型主要区别在于 水膜的水膜的pHpH不同，引起的正极反应不同不同，引起的正极反应不同 D D无论哪种类型的腐蚀，其实质都是金属无论哪种类型的腐蚀，其实质都是金属 被氧化被氧化 C D 3. 3. 铜制品上的铝质铆钉，在潮湿空气中易铜制品上的铝质铆钉，在潮湿空气中易 腐蚀的原因可描述为腐蚀的原因可描述为 ( )( ) A. A. 形成原电池铝作负极形成原电池铝作负极 B. B. 形成原电池时铜作负极形成原电池时铜作负极 C. C. 形成原电池时，电流由铝经导线流向铜形成原电池时，电流由铝经导线流向铜 D. D. 铝质铆钉发生了化学腐蚀铝质铆钉发生了化学腐蚀 4.4.为保护地下钢管不被腐蚀，可采用的方法是为保护地下钢管不被腐蚀，可采用的方法是 A. A.与直流电源负极相连接与直流电源