选修四第四章第四节金属的电化学腐蚀与防护(多图)

1、第四章第四章 电化学基础电化学基础第四节第四节 金属的电化学腐蚀与防护金属的电化学腐蚀与防护钢钢铁铁生生锈锈第 2 页金属的电化学腐蚀与防护铜铜器器生生锈锈第 3 页金属的电化学腐蚀与防护金属腐蚀金属腐蚀我国是世界上钢铁产量最多的国家，每年被腐蚀的铁占到我国钢我国是世界上钢铁产量最多的国家，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总值的2%4%；约合人民币约合人民币3000亿元亿元 。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

2、致为该国国民生产总值的为该国国民生产总值的4%左右左右。另据统计，金属腐蚀的年损失远远超过水灾、火灾、风灾和地震另据统计，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。和爆炸等造成的间接损失。观察数据第 4 页金属的电化学腐蚀与防护 指金属或合金跟接触的气体或液体发生氧化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。还原反应而腐蚀损耗的过程。（氧化反应）（氧化反应）金属腐蚀金属腐蚀的类型的类型1 1、化学腐蚀、化学腐蚀2 2、电化学腐蚀、

3、电化学腐蚀一、金属的电化学腐蚀金属腐蚀的本质金属腐蚀的本质金属腐蚀金属腐蚀M ne- Mn+金属阳离子金属阳离子失失e-氧化反应氧化反应金属原子金属原子指金属与接触到得干燥气体指金属与接触到得干燥气体(如如O2、Cl2、SO2等等)或非电或非电解质液体解质液体(如石油如石油)等等直接发发生化学反应而引起的腐蚀。生化学反应而引起的腐蚀。燃气灶的中心部位易生锈燃气灶的中心部位易生锈食品罐头食品罐头放在南极放在南极8080多年却很少生锈多年却很少生锈化学腐蚀的影响因素化学腐蚀的影响因素 金属越活泼，越易被腐蚀金属越活泼，越易被腐蚀 金属所处的环境温度越高，腐蚀速度越快金属所处的环境温度越高，腐蚀速度

4、越快 氧化剂浓度越大，腐蚀速度越快氧化剂浓度越大，腐蚀速度越快海边的铁制品比较容易生锈海边的铁制品比较容易生锈钢铁钢铁潮湿空气潮湿空气水膜水膜CO2、 SO2、H2S电解质溶液电解质溶液铁铁C 原电池原电池观察生活第 7 页金属的电化学腐蚀与防护发生条件：发生条件：中性或酸性很弱中性或酸性很弱条件下条件下2. 电化学腐蚀电化学腐蚀 吸氧腐蚀吸氧腐蚀负极：负极： 2Fe - 4e- = 3Fe2+正极：正极： O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-总反应：总反应： 2Fe+ O2+2H2O =2Fe(OH)2 一般，水膜的一般，水膜的酸性很弱酸性很弱或或呈呈中性，中性，但溶有一定量的氧但溶有

5、一定量的氧气，就易发生气，就易发生。2. 电化学腐蚀电化学腐蚀 吸氧腐蚀吸氧腐蚀进一步反应：进一步反应：4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4 Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O + (3-x) H2O最终生成最终生成Fe2O3xH2O，是铁锈的主要成分是铁锈的主要成分吸吸氧氧腐腐蚀蚀2H+ 2e- =H2 Fe - 2e- = Fe2+Fe + 2H+ =Fe2+ + H2负极：负极：正极：正极：总反应：总反应：发生条件发生条件: :当钢铁处于当钢铁处于酸酸性性环境中环境中析氢腐蚀和吸氧腐蚀都属于电化学腐蚀析氢腐蚀和吸氧腐蚀都属于电化学腐蚀2. 电化学腐蚀电化学腐

6、蚀 析氢腐蚀析氢腐蚀化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀条件条件现象现象本质本质影响影响因素因素联系联系金属与干燥气体或非金属与干燥气体或非电解质液体直接接触电解质液体直接接触不纯金属或合金与电解不纯金属或合金与电解质溶液接触质溶液接触无电流产生无电流产生有微弱电流产生有微弱电流产生金属被氧化金属被氧化较活泼金属被氧化较活泼金属被氧化与接触物质的氧化性与接触物质的氧化性及温度有关及温度有关与电解质溶液的酸碱与电解质溶液的酸碱性及金属活性有关性及金属活性有关两者往往同时发生，两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍电化学腐蚀更普遍总结感悟交流与讨论交流与讨论铁生锈除了必须有空气及水的参与外，还受其他一

7、些因素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。请解释下列有关铁生锈现象的原因。的影响。请解释下列有关铁生锈现象的原因。1.相对于在内河行驶的轮船来说，海轮更容易被腐蚀。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，而在的水更强，而在电解质溶液电解质溶液中，电化学腐蚀更容易进行。中，电化学腐蚀更容易进行。2.用于连接铜板的铁螺丝容易生锈。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，铁作是由于铁与铜及空气中的水蒸汽构成了原电池，铁作原原电池的负极电

8、池的负极，因此铁易被腐蚀而生锈。，因此铁易被腐蚀而生锈。3.当化工厂派出的废气为酸性气体时当化工厂派出的废气为酸性气体时,工厂附近的铁制工厂附近的铁制品容易生锈。品容易生锈。说明铁制品在说明铁制品在酸性条件酸性条件下比在中性条件下更容易被腐蚀。下比在中性条件下更容易被腐蚀。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，

9、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.铜制品在经常下酸雨的地区电化学腐蚀严重。写出此电铜制品在经常下酸雨的地区电化学腐蚀严重。写出此电化学腐蚀的电极反应式：化学腐蚀的电极反应式：正极：正极：_，负极：负极：_。O22H2O4e=4OH课堂练习课堂练习2Cu4e=2Cu2解析要注意铜的电化学腐蚀与铁的区别，铜不能要注意铜的电化学腐蚀与铁的区别，铜不能还原还原H，故不可能发生析氢腐蚀，只能发生吸氧腐，故不可能发生析氢腐蚀，只能发生吸氧腐蚀；酸雨是一个干

10、扰因素，只是使电解质溶液中的蚀；酸雨是一个干扰因素，只是使电解质溶液中的离子浓度增大，反应加快。离子浓度增大，反应加快。1、用压强传感器探究生铁在、用压强传感器探究生铁在pH=2和和pH=4醋酸溶液醋酸溶液中发生腐蚀的装置及得到的图象如下，以下结论错中发生腐蚀的装置及得到的图象如下，以下结论错误的是误的是( ) A.溶液溶液pH2时，生铁发生析氢腐蚀时，生铁发生析氢腐蚀B.在酸性溶液中生铁可能发生吸氧腐蚀在酸性溶液中生铁可能发生吸氧腐蚀C.析氢腐蚀和吸氧腐蚀的速率一样快析氢腐蚀和吸氧腐蚀的速率一样快D.两溶液中负极反应均为：两溶液中负极反应均为：Fe-2e-=Fe2+C2 2、如图两套实验装置

11、，都涉及金属的腐蚀反应，假、如图两套实验装置，都涉及金属的腐蚀反应，假设其中的金属块和金属丝都是足量的请同学们仔设其中的金属块和金属丝都是足量的请同学们仔细观察，判断下列说细观察，判断下列说法正确的是（法正确的是（ ） A A装置装置在反应过程中自始至终只生成红棕色气体在反应过程中自始至终只生成红棕色气体B B装置装置开始阶段铁丝只发生析氢腐蚀开始阶段铁丝只发生析氢腐蚀C C装置装置在反应过程中能产生氢气在反应过程中能产生氢气D D装置装置在反应结束时溶液中的金属阳离子只有在反应结束时溶液中的金属阳离子只有CuCu2+2+C1.金属的防护就是防止金属的腐蚀，要解决的主要问题是 。金属防护的方法

12、：(1)改变金属的 ，使金属性质改变，增强其本身的抗腐蚀能力，成为耐腐蚀金属使金属不被氧化内部结构二、金属的防护二、金属的防护制成合金(2)使金属与化学物质 ，在金属表面覆盖油漆、镀层金属、氧化膜等保护层。相互隔离在钢铁表面涂矿物性油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等物质。二、金属的防护二、金属的防护用电镀的方法，在钢铁制品表面镀上一层不易被腐蚀的金属，如锌、锡、铬、镍等。二、金属的防护二、金属的防护镀镍镀铬马口铁（又名镀锡铁）工业上常利用一些溶液的氧化作用，在机器零件、精密仪器、枪炮等钢铁制件的表面上形成一层致密的黑色的四氧化三铁薄膜。二、金属的防护二、金属的防护 形成原电池反应时，让被保护金属做正

13、极，形成原电池反应时，让被保护金属做正极，活泼金属反应受到腐蚀活泼金属反应受到腐蚀牺牲阳极保护法牺牲阳极保护法负极负极(R)(R)：锌板：锌板正正 极：钢闸门极：钢闸门二、金属的防护二、金属的防护2、电化学保护法 在外加直流电作用下，电子被迫流向被保护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的钢铁设备，使钢铁表面的腐蚀电流降至零或接近等于零等于零外加电流的阴极保护法外加电流的阴极保护法阳极：石墨阳极：石墨阴极：铁闸门阴极：铁闸门二、金属的防护二、金属的防护2、电化学保护法烤蓝烤蓝涂机油涂机油烤漆烤漆涂凡士林涂凡士林镀锌镀锌镀铬镀铬自行车的金属部件采用了

14、什么样的防护措施自行车的金属部件采用了什么样的防护措施? ?1.在如图各烧杯中盛有海水，铁在其中腐蚀速率由在如图各烧杯中盛有海水，铁在其中腐蚀速率由快到慢的顺序是快到慢的顺序是( )A. B. C. D.C判断金属腐蚀快慢的规律判断金属腐蚀快慢的规律1、电解原理引起的腐蚀、电解原理引起的腐蚀 原电池原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀 化学腐蚀化学腐蚀 防腐措施的腐蚀防腐措施的腐蚀2、对同一种金属来说，腐蚀的快慢：、对同一种金属来说，腐蚀的快慢：3、活泼性不同的两金属，活泼性差别越大，腐蚀越、活泼性不同的两金属，活泼性差别越大，腐蚀越慢。慢。4、对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，、对同

15、一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。腐蚀越快。强电解质溶液强电解质溶液 弱电解质溶液弱电解质溶液 非电解质溶液非电解质溶液总结感悟本课小结一、金属的电化学腐蚀一、金属的电化学腐蚀二、金属的防护二、金属的防护外加电流的阴极保护法外加电流的阴极保护法牺牲阳极保护法牺牲阳极保护法吸氧腐蚀吸氧腐蚀析氢腐蚀析氢腐蚀1、化学腐蚀、化学腐蚀2、电化学腐蚀、电化学腐蚀（更普遍）（更普遍）1、物理方法、物理方法2、电化学保护法、电化学保护法活学活用3.下列关于金属的防护方法的说法不正确的是()A.我们使用的快餐杯表面有一层搪瓷，搪瓷层破损后仍能 起到防止铁生锈的作用B.给铁件通入直流电，把铁件与电池负极相连接C.轮船在船壳水线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲 阳极的阴极保护法D.钢铁制造的暖气管管道外常涂有一层较厚的沥青4.美籍华裔化学家钱永健是诺贝尔化学奖获得者。少年时代，他就对化学产生了浓厚的兴趣。16岁时，他凭借一个金