金属的腐蚀和防护

1、2021-11-28第二单元：金属的腐蚀与防护第二单元：金属的腐蚀与防护滦平一中高一化学组滦平一中高一化学组 专题一：化学反应与能量变化专题一：化学反应与能量变化一、原电池原理的应用一、原电池原理的应用1、比较金属活动性强弱。、比较金属活动性强弱。例例1：下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是C.将甲乙作电极组成原电池时甲是负极；将甲乙作电极组成原电池时甲是负极；A.甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲 上有上有H2气放出气放出；B.在氧化在氧化还原反应中，甲比乙失去的电子多还原反应中，甲比乙失去

2、的电子多；D.同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强；同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强；（C）Mg AlNaOHNaOH溶液溶液A2、比较反应速率、比较反应速率例例2 ： 下列制氢气的反应速率最快的是下列制氢气的反应速率最快的是粗锌和粗锌和 1mol/L 盐酸；盐酸；B.A. 纯锌和纯锌和1mol/L 硫酸；硫酸；纯锌和纯锌和18 mol/L 硫酸；硫酸；C.粗锌和粗锌和1mol/L 硫酸的反应中加入几滴硫酸的反应中加入几滴CuSO4溶液。溶液。D.（ D ）3、设计实用电池、设计实用电池例例3、市场上经常见到的标记为、市场上经常见到的标记为Li-ion的电池称的电池称为为“锂离子电池锂离子电池”。

3、它的负极材料是金属锂和。它的负极材料是金属锂和碳的复合材料（碳作为金属锂的载体），电解碳的复合材料（碳作为金属锂的载体），电解质为一种能传导质为一种能传导Li的高分子材料。这种锂离的高分子材料。这种锂离子电池的电池反应式为：子电池的电池反应式为：Li+2Li0.35NiO2 2Li0.85NiO2。下列说法不正确的是。下列说法不正确的是A放电时，负极的电极反应式：放电时，负极的电极反应式：Li - e-=LiB充电时，充电时，Li0.85NiO2既发生氧化反应又发生既发生氧化反应又发生 还原反应还原反应C该电池不能用水溶液作为电解质该电池不能用水溶液作为电解质D放电过程中放电过程中Li向负极移

4、动向负极移动 充电放电D因为金属腐蚀而使桥梁坍塌因为金属腐蚀而使桥梁坍塌金属腐蚀所带来的损失非常巨大金属腐蚀所带来的损失非常巨大 金属生产设备的腐蚀会导致工厂停工，金属生产设备的腐蚀会导致工厂停工，金属腐蚀还会使桥梁、建筑物等损坏甚至金属腐蚀还会使桥梁、建筑物等损坏甚至坍塌，地下金属管道会因腐蚀而泄露，金坍塌，地下金属管道会因腐蚀而泄露，金属船体会因腐蚀而损失，许多场所的金属属船体会因腐蚀而损失，许多场所的金属腐蚀还会导致火灾、爆炸等安全事故的发腐蚀还会导致火灾、爆炸等安全事故的发生。据报道，全世界每年因金属腐蚀成的生。据报道，全世界每年因金属腐蚀成的直经济损失约占各国国内生产总值的直经济损失

5、约占各国国内生产总值的2%-4%，超过地震、水灾、台风等自然，超过地震、水灾、台风等自然灾害造成损失的总和。灾害造成损失的总和。 是金属或合金与周围接触到的气体（是金属或合金与周围接触到的气体（Cl2 SO2 H2S O2等）或液体发生氧化还原反等）或液体发生氧化还原反应应,金属被氧化金属被氧化而引起损耗的过程。而引起损耗的过程。即：即：M - ne- = Mn+4、金属的腐蚀、金属的腐蚀(1)金属腐蚀的本质：金属腐蚀的本质：金属金属电子被电子被。失去失去氧化氧化铜器表面生成铜铜器表面生成铜绿绿,主要成分：主要成分：Cu2(OH)2CO32Cu+CO2+O2+H2O=Cu2 (OH)2 CO3

6、钢铁钢铁( (铁碳合金）在干燥的空气里长时间不铁碳合金）在干燥的空气里长时间不易被腐蚀易被腐蚀, ,但在潮湿的空气里却很快被腐蚀但在潮湿的空气里却很快被腐蚀, ,这是什么原因呢这是什么原因呢? ?思考？思考？在潮湿的空气里在潮湿的空气里,钢铁表面吸附了一层钢铁表面吸附了一层薄薄的水膜。水膜中溶解有来自大气薄薄的水膜。水膜中溶解有来自大气中的中的CO2、SO2、H2S等气体等气体 使水膜使水膜中含有一定量的中含有一定量的H+ H2O + CO2 H2CO3 H+ +HCO3 H2O H+ +OH这样在钢铁表面形成了一层电解质溶这样在钢铁表面形成了一层电解质溶液的薄膜液的薄膜,它跟钢铁里的铁和少量

7、的碳它跟钢铁里的铁和少量的碳构成无数微小的原电池。铁碳原电池，构成无数微小的原电池。铁碳原电池，铁做负极，失电子，被氧化被腐蚀。铁做负极，失电子，被氧化被腐蚀。（1 1）化学腐蚀）化学腐蚀 金属跟接触到的物质直接发生化学反应金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀叫做而引起的腐蚀叫做化学腐蚀。化学腐蚀。（2 2）电化学腐蚀）电化学腐蚀( (电化腐蚀电化腐蚀） 不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生生原电池原电池反应，比较活泼的金属失电子而反应，比较活泼的金属失电子而被氧化的腐蚀叫做被氧化的腐蚀叫做电化学腐蚀。电化学腐蚀。钢铁的钢铁的析氢腐蚀析氢腐蚀示意图示

8、意图钢铁的钢铁的吸氧腐蚀吸氧腐蚀示意图示意图钢铁在潮湿的空气中发生的电化学腐蚀的原理：钢铁在潮湿的空气中发生的电化学腐蚀的原理：负极（负极（Fe） Fe2e = Fe2+正极（正极（C）2H+2e = H2负极（负极（Fe）Fe2e = Fe2+正极（正极（C）2H2O+O2+4e=4OH 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(-)正极正极C(+)总反应总反应进一步反应进一步反应联系联系水膜呈水膜呈酸性酸性水膜酸性很弱或呈中性水膜酸性很弱或呈中性2H +2e = H2+_2Fe-4e =2Fe2+_ Fe-2e =Fe2+_O2+2H2O+4e = 4OH_2F

9、e+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2Fe+ 2H = +Fe + H22+4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3Fe2O3 nH2O通常两种腐蚀同时存在，但以吸氧腐蚀为主。通常两种腐蚀同时存在，但以吸氧腐蚀为主。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，但电化学腐蚀更普遍但电化学腐蚀更普遍较活泼的金属被较活泼的金属被氧化氧化金属被氧化金属被氧化有微弱的电流产生有微弱的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例例1、 分析右图，按要求写出有关反应方程式：分析右图，按要求写出有

10、关反应方程式：（1）、铁棒上的电极反应式为：）、铁棒上的电极反应式为：（2）、碳棒上的电极反应式为：）、碳棒上的电极反应式为：（3）、溶液中发生反应的化学方程式：）、溶液中发生反应的化学方程式：2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3O2+2H2O+4e-4OH-2Fe4e-2Fe2+电化反应比普通的化学反应要快，如果要加电化反应比普通的化学反应要快，如果要加快某种金属的腐蚀速度，应该做原电池的什快某种金属的腐蚀速度，应该做原电池的什么极？电解池的什么极？那个腐蚀更快？么极？电解池的什么极？那个腐蚀更快？思考？思考？2021-11-28第二

11、单元：金属的腐蚀与防护第二单元：金属的腐蚀与防护滦平一中高一化学组滦平一中高一化学组 专题一：化学反应与能量变化专题一：化学反应与能量变化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(-)正极正极C(+)总反应总反应进一步反应进一步反应联系联系水膜呈水膜呈酸性酸性水膜酸性很弱或呈中性水膜酸性很弱或呈中性2H +2e = H2+_2Fe-4e =2Fe2+_ Fe-2e =Fe2+_O2+2H2O+4e = 4OH_2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2Fe+ 2H = +Fe + H22+4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3Fe2O3 nH2O通常两

12、种腐蚀同时存在，但以吸氧腐蚀为主。通常两种腐蚀同时存在，但以吸氧腐蚀为主。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，但电化学腐蚀更普遍但电化学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微弱的电流产生有微弱的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 在我们日常生产生活中在我们日常生产生活中有哪些常用的金属防护的方有哪些常用的金属防护的方法？法？思考与交流思考与交流健身器材刷油漆以防锈健身器材刷油漆以防锈汽车喷漆汽车喷漆船身、车厢、水桶等常涂油漆，汽车外壳常喷漆船身、

13、车厢、水桶等常涂油漆，汽车外壳常喷漆机器轮轴涂矿物油脂防护机器轮轴涂矿物油脂防护镀铬的保险杠镀铬的保险杠镀锌镀锌搪瓷反应罐搪瓷反应罐搪瓷器皿搪瓷器皿 搪瓷是含搪瓷是含SiO2量较高的玻璃瓷釉，有极好的耐腐蚀性量较高的玻璃瓷釉，有极好的耐腐蚀性能，因此作为耐腐蚀非金属涂层，广泛用于石油化工、能，因此作为耐腐蚀非金属涂层，广泛用于石油化工、医药、仪器等工业部门和日常生活用品中。医药、仪器等工业部门和日常生活用品中。 二、金属的防护方法二、金属的防护方法 1、在金属表面覆盖保护层、在金属表面覆盖保护层 在金属表面喷漆、涂矿物油脂、在金属表面喷漆、涂矿物油脂、喷涂塑料、搪瓷、镀上一层纯金喷涂塑料、搪瓷

14、、镀上一层纯金属（如铁上镀锌、锡、铬等）、属（如铁上镀锌、锡、铬等）、生成氧化膜等生成氧化膜等 衣架和电线的外面衣架和电线的外面包上一层塑料层包上一层塑料层小资料小资料用塑料（如聚乙烯、用塑料（如聚乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯聚氯乙烯、聚氨酯等）喷涂金属表面，等）喷涂金属表面，比喷油漆效果更佳。比喷油漆效果更佳。塑料这种覆盖层致塑料这种覆盖层致密光洁，色泽艳丽，密光洁，色泽艳丽，兼具防蚀与装饰的兼具防蚀与装饰的双重功能。双重功能。2、改变金属的内部组成和结构、改变金属的内部组成和结构如：制成合金：不锈钢（钢中如：制成合金：不锈钢（钢中加入一定量的镍和铬）加入一定量的镍和铬）不锈钢 在铁的表面镀上一层

15、金属是常见的防止铁在铁的表面镀上一层金属是常见的防止铁生锈的方法，常见的有生锈的方法，常见的有镀锡（马口铁）和镀锌镀锡（马口铁）和镀锌（白铁皮），（白铁皮），当马口铁和白铁皮上的金属镀层当马口铁和白铁皮上的金属镀层损坏时，镀层金属和铁在潮湿的空气中会形成损坏时，镀层金属和铁在潮湿的空气中会形成原电池。试分析上述两种原电池中，哪一种情原电池。试分析上述两种原电池中，哪一种情况下铁不容易被腐蚀？为什么？况下铁不容易被腐蚀？为什么？交流与讨论交流与讨论 在马口铁镀层被破坏后构成原电池中，在马口铁镀层被破坏后构成原电池中，铁、锡作为两极，由于铁的金属活动性大于铁、锡作为两极，由于铁的金属活动性大于锡，

16、因此，铁作为负极，更易失去电子而被锡，因此，铁作为负极，更易失去电子而被腐蚀；在白铁皮镀层被破坏后构成原电池中腐蚀；在白铁皮镀层被破坏后构成原电池中，铁、锌作为两极，由于锌的金属活动性大，铁、锌作为两极，由于锌的金属活动性大于铁，因此，锌作负极失去电子，而铁作正于铁，因此，锌作负极失去电子，而铁作正极，不易被腐蚀。极，不易被腐蚀。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用牺牲镁块的方法来防止地用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块必下钢铁管道的腐蚀，镁块必须定期更换须定期更换这是应用什么原理呢这是应用什么原理呢?辅助阳极（不辅助阳

17、极（不溶性）溶性）3、电化学防护方法、电化学防护方法 电化学腐蚀的原因是在金属表面形成原电电化学腐蚀的原因是在金属表面形成原电池，因此我们可以利用原电池原理来保护池，因此我们可以利用原电池原理来保护金属，以防止金属腐蚀。金属，以防止金属腐蚀。 金属在发生电化学腐蚀的过程中，总是作金属在发生电化学腐蚀的过程中，总是作为原电池负极（阳极）的金属被氧化（失为原电池负极（阳极）的金属被氧化（失去电子）而腐蚀，作为原电池正极（阴极）去电子）而腐蚀，作为原电池正极（阴极）的金属不被腐蚀。因此，使被保护金属作的金属不被腐蚀。因此，使被保护金属作为正极，是有效地保护金属腐蚀的方法之为正极，是有效地保护金属腐蚀

18、的方法之一。一。1）、牺牲阳极阴极保护法）、牺牲阳极阴极保护法 将被保护金属与比其更活泼的金属连接在一起，更活将被保护金属与比其更活泼的金属连接在一起，更活泼的金属（如镁、锌等）作为阳极（负极）不断被腐蚀，可定泼的金属（如镁、锌等）作为阳极（负极）不断被腐蚀，可定期更换，而作为阴极（正极）的金属就能不被腐蚀而得到保护期更换，而作为阴极（正极）的金属就能不被腐蚀而得到保护 辅助阳极辅助阳极（不溶性）（不溶性） 将被保护的钢铁设备作将被保护的钢铁设备作为阴极，另一附加惰性电极为阴极，另一附加惰性电极作为阳极，两者都处在电解作为阳极，两者都处在电解质溶液（如海水）中，接上质溶液（如海水）中，接上外加

19、直流电源。接通后，电外加直流电源。接通后，电子流向被保护的钢铁设备，子流向被保护的钢铁设备，在钢铁表面积累了大量的负在钢铁表面积累了大量的负电荷，从而抑制钢铁失去电电荷，从而抑制钢铁失去电子，阻止钢铁被腐蚀。子，阻止钢铁被腐蚀。 外加电流的阴极保护法外加电流的阴极保护法主要用于防止土壤、海水及主要用于防止土壤、海水及河水中的金属设备的腐蚀。河水中的金属设备的腐蚀。2）、外加电流的阴极保护法）、外加电流的阴极保护法1、下列装置中四块相同的下列装置中四块相同的Zn片，放置一段时间后腐蚀速片，放置一段时间后腐蚀速率由率由慢慢到到快快的顺序是的顺序是(4)(2)(1)(3)例题：例题：2、下列各情况，

20、在其中下列各情况，在其中Fe片腐蚀由片腐蚀由快快到到慢慢的顺序是的顺序是(5)(2)(1)(3)(4) 在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下：慢规律如下： 电解原理引起的腐蚀原电池原理引电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀起的腐蚀 化学腐蚀有防腐措施的化学腐蚀有防腐措施的腐蚀腐蚀 防腐措施由好到坏的顺序如下：防腐措施由好到坏的顺序如下： 外接电流的阴极保护法牺牲阳极的外接电流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阴极保护法有一般防腐条件保护无防腐条件无防腐条件三、金属腐蚀快慢的判断三、金属腐蚀快慢的判断1、下列防腐措施中，属于电化学保护法的是、下列防腐措施中，属于电化学保护法的是（ ） A、用氧化剂使金属表面生成一层致密稳定的、用氧化剂使金属表面生成一层致密稳定的氧化物保护膜氧化物保护膜 B、在金属中加入一些铬或镍支撑金属或合金、在金属中加入一些铬或镍支撑金属或合金 C、在轮船的船壳水线以下部分装上一锌锭、在轮船的船壳水线以下部分装上一锌锭 D、金属表面喷漆、金属表面喷漆C随堂练习随堂练习2. 2. 下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是（下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是（ ）A. A. 纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗B.