高二化学金属的电化学腐蚀与防护VIP

1、2007年8月2日，美国明尼苏达州一座跨越密西西比河的大桥发生坍塌。事故造成13人死亡。在大桥桥体内栖息的鸽子在桥梁的关键部位留下了在大桥桥体内栖息的鸽子在桥梁的关键部位留下了大量的粪便。随着时间的推移，鸽子窝及其排泄的大量的粪便。随着时间的推移，鸽子窝及其排泄的粪便加快了大桥金属结构的腐蚀老化速度，最终成粪便加快了大桥金属结构的腐蚀老化速度，最终成为本次垮塌事件的为本次垮塌事件的“帮凶帮凶”。 调查人员事调查人员事后发现造成本次后发现造成本次事故的多个原因，事故的多个原因，比如巨大的交通比如巨大的交通流量、丢失的各流量、丢失的各类关键螺栓、以类关键螺栓、以及老化生锈的金及老化生锈的金属结构等

2、等。还属结构等等。还有一个不可忽视有一个不可忽视的因素，就是的因素，就是v我国作为世界上钢铁产量最多的国家（去我国作为世界上钢铁产量最多的国家（去年全国生产钢材年全国生产钢材5.65亿吨），每年被腐蚀亿吨），每年被腐蚀的铁占到我国钢铁年产量的十分之一，由的铁占到我国钢铁年产量的十分之一，由于金属腐蚀而造成的损失占国内生产总值于金属腐蚀而造成的损失占国内生产总值的的3%，约合人民币，约合人民币10000亿元。亿元。高二化学选修高二化学选修4 第四章第四章 电化学基础电化学基础几种常见的金属腐蚀几种常见的金属腐蚀 铁在潮湿的空气中生锈铁在潮湿的空气中生锈 铜在潮湿的空气中产生铜绿铜在潮湿的空气中产

3、生铜绿 铁被酸雨腐蚀铁被酸雨腐蚀 镁、铝等活泼金属表面形成氧化膜镁、铝等活泼金属表面形成氧化膜金属腐蚀的共同特点金属腐蚀的共同特点金属原子失电子呈正价，发生氧化反应。金属原子失电子呈正价，发生氧化反应。一、金属腐一、金属腐蚀蚀失电子失电子氧化反应氧化反应金属阳离子金属阳离子金属原子金属原子2 2、本质、本质1 1、定义、定义 指金属或合金跟接触的气体或液体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。发生氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。 铁在潮湿的空气中生锈铁在潮湿的空气中生锈 铁被酸雨腐蚀铁被酸雨腐蚀模拟实验室模拟实验室AB水水问题讨论问题讨论构成了原电池装置构成了原电池装置

4、1号：号：A管中产生气泡，管中产生气泡，B管中导管内液面下降管中导管内液面下降2号：号：A管无明显变化，管无明显变化，B管中导管内液面上升管中导管内液面上升正极：正极：负极：负极：1号试管号试管:电池反应：电池反应：析氢腐蚀析氢腐蚀发生条件：发生条件：A管中产生气泡，管中产生气泡，B管中导管内液面下降管中导管内液面下降钢铁处于钢铁处于酸性较强酸性较强环境中环境中Fe - 2e- = Fe2+2H+ + 2e- =H2Fe + 2H+ = Fe2+ + H2负极：负极：正极：正极：电池反应：电池反应：吸氧腐蚀吸氧腐蚀发生条件：发生条件：析氢腐蚀和吸氧腐蚀都属于析氢腐蚀和吸氧腐蚀都属于电化学腐蚀电

5、化学腐蚀。2号试管号试管:A管无明显变化，管无明显变化，B管中导管内液面上升管中导管内液面上升钢铁处于钢铁处于极弱酸性极弱酸性或或中性中性或或碱性碱性气氛中气氛中Fe - 2e- = Fe2+O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-2Fe + O2 + 2H2O = 2Fe(OH)24Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3 2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O进一步反应：进一步反应：3 3、类型、类型化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀析氢腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀金属腐蚀金属腐蚀（形成原电池）（形成原电池）一般情况下，金属的一般情况下，金属的电化学腐蚀电

6、化学腐蚀更为普遍。更为普遍。（不能形成原电池）（不能形成原电池）问题讨论问题讨论一般情况下，金属的一般情况下，金属的电化学腐蚀电化学腐蚀中中吸氧腐蚀吸氧腐蚀更为主要。更为主要。3 3、类型、类型化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀析氢腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀金属腐蚀金属腐蚀1.1.相对于在内河行驶的轮船来说，海轮更容相对于在内河行驶的轮船来说，海轮更容易被腐蚀。易被腐蚀。 海水中含有较多盐类，导电能力比内河海水中含有较多盐类，导电能力比内河的水更强，因此，电化学腐蚀更容易进行。的水更强，因此，电化学腐蚀更容易进行。2. 19102. 1910年遗留在南极的食品罐头盒，其表面年遗留在南极的食

7、品罐头盒，其表面至今很少有铁锈出现。至今很少有铁锈出现。 说明在低温下，腐蚀更难进行。说明在低温下，腐蚀更难进行。应用拓展应用拓展3.3.当化工厂排出的废气为酸性气体时，工厂当化工厂排出的废气为酸性气体时，工厂附近的铁制品容易生锈。附近的铁制品容易生锈。 说明酸性条件下金属更容易被腐蚀。说明酸性条件下金属更容易被腐蚀。4.4.用于连接铜板的铁螺丝容易生锈，而连接用于连接铜板的铁螺丝容易生锈，而连接锌板的铁螺丝却不易生锈。锌板的铁螺丝却不易生锈。 空气中的空气中的CO2和水蒸气可在活泼性不同和水蒸气可在活泼性不同的金属表面形成一层水膜，从而构成原电池。的金属表面形成一层水膜，从而构成原电池。前者

8、铁作负极，易失电子，因而易被腐蚀；前者铁作负极，易失电子，因而易被腐蚀；后者铁作正极，不易失电子，因而不易被腐后者铁作正极，不易失电子，因而不易被腐蚀。蚀。应用拓展应用拓展问题讨论问题讨论金属的一般防腐措施有哪些？金属的一般防腐措施有哪些？烤蓝烤蓝涂机油涂机油烤漆烤漆涂凡涂凡士林士林镀锌镀锌镀铬镀铬 请大家根据金属腐蚀的本质，思考请大家根据金属腐蚀的本质，思考还可以采取什么措施防腐？还可以采取什么措施防腐？问题讨论问题讨论二、金属的电化学防腐二、金属的电化学防腐1 1、原理、原理防止金属失电子防止金属失电子2 2、牺牲阳极保护法、牺牲阳极保护法 形成原电形成原电池反应时，让池反应时，让被保护金

9、属做被保护金属做正极，活泼金正极，活泼金属做负极。属做负极。 将被保护金将被保护金属作为电解池属作为电解池的阴极，另一的阴极，另一导电物质作为导电物质作为阳极，在外加阳极，在外加直流电的作用直流电的作用下使阴极得到下使阴极得到保护。保护。辅助阳极辅助阳极（石墨）（石墨）3.3.外加电流外加电流的阴极保护法的阴极保护法除此以外还有其它防护方法吗？除此以外还有其它防护方法吗？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：

10、 ,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Fe2e-Fe2+O2+2H2O+4e-4OH酸性酸性析氢析氢Fe2e-Fe2+2H+2e-H2 2 2、20002000年年5 5月，保利集团在香港拍卖会上花费月，保利集团在香港拍卖会上花费30003000多多万港币购回在火烧圆明园时流失的国宝：铜铸的牛首、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，其主要成分是要成分是CuCu2 2(OH)(OH)2 2COCO3 3 这三件这三件17601760年铜铸的国宝在年铜铸的国宝在240 240 年后看上去仍然熠熠生辉不生锈，下列对起原因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；、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、环境污染日趋严重，它们表面的铜绿被酸雨溶解洗去；洗去；C、铜的金属活动性比氢小，因此不宜