高中化学人教选修4 第四节 金属的电化学腐蚀与防护

1、第四节 金属的电化学腐蚀与防护11.1.认识金属腐蚀的危害并能解释金属发生电化学腐蚀的原认识金属腐蚀的危害并能解释金属发生电化学腐蚀的原因。因。2.2.知道金属腐蚀的防护方法。知道金属腐蚀的防护方法。2钢铁生锈钢铁生锈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3铜器生锈铜器生锈铜器表面生成铜绿铜器表面生成铜绿4我国作为世界上钢铁产量最多的国家，每年被腐蚀的铁我国作为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的损失占到国内生产总值的2%2%4%4%。金属腐蚀的主要害处，

2、不仅在于金属本身的损失，更严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。成威胁。 面对这样惊人的数据和金属腐蚀危害的事实，大家有没面对这样惊人的数据和金属腐蚀危害的事实，大家有没有想过，铁怎么会被腐蚀？怎样防腐蚀？有想过，铁怎么会被腐蚀？怎样防腐蚀？5阅读课本回答以下问题：阅读课本回答以下问题：1.1.什么是金属腐蚀？其本质是什么？什么是金属腐蚀？其本质是什么？2.2.金属的腐蚀可分为化学腐蚀

3、和电化学腐蚀，两者有何不金属的腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀，两者有何不同？同？金属的电化学腐蚀金属的电化学腐蚀6金属的腐蚀金属的腐蚀金属与周围的气体或液体物质发生氧化还原反应而引起损金属与周围的气体或液体物质发生氧化还原反应而引起损耗的现象。耗的现象。其本质是金属原子失去电子被氧化的过程。其本质是金属原子失去电子被氧化的过程。M - neM - ne- - M Mn n+ +7化学腐蚀化学腐蚀金属跟接触到的干燥气体（如金属跟接触到的干燥气体（如O O2 2、ClCl2 2、SOSO2 2等）等）或非电解质液体（如石油）等直接发生化学反或非电解质液体（如石油）等直接发生化学反应而引起的腐蚀。应

4、而引起的腐蚀。电化学腐蚀电化学腐蚀不纯的金属或合金与电解质溶液接触时，会发生原电池反不纯的金属或合金与电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失电子被氧化而消耗的过程叫做金属应，比较活泼的金属失电子被氧化而消耗的过程叫做金属的电化学腐蚀。的电化学腐蚀。8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跟干燥气体或非电解质液金属跟干燥气体或非电解质液体直接接触体直接接触不纯金属或合金跟电解质溶液不纯金属或合金跟电解质溶液接触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及

5、温度与接触物质的氧化性及温度有关有关与电解质溶液的酸碱性及金与电解质溶液的酸碱性及金属活性有关属活性有关两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍化学腐蚀与电化学腐蚀的区别化学腐蚀与电化学腐蚀的区别9钢铁生锈的条件钢铁生锈的条件10负极负极 正极正极AO O2 2电解质溶电解质溶液液FeFeC Ce e- -e e- -金属发生电化学腐蚀的条件金属发生电化学腐蚀的条件1.1.不纯的金属不纯的金属2.2.潮湿的环境潮湿的环境（1 1）吸附水膜）吸附水膜（2 2）溶解气体）溶解气体11钢铁在干燥的空气里长时间不易被腐蚀钢铁在干燥的空气里长时间不易被腐蚀, ,但在潮湿的空但

6、在潮湿的空气里却很快被腐蚀气里却很快被腐蚀, ,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, ,钢铁表面吸附了一层薄薄的水膜。水钢铁表面吸附了一层薄薄的水膜。水中溶有中溶有O O2 2、COCO2 2、SOSO2 2等气体，这样在等气体，这样在钢铁表面形成了一钢铁表面形成了一层电解质溶液的薄膜层电解质溶液的薄膜, ,它跟钢铁里的铁和少量的它跟钢铁里的铁和少量的碳构成碳构成无数微小的原电池无数微小的原电池。12钢铁的析氢腐蚀钢铁的析氢腐蚀13钢铁的吸氧腐蚀钢铁的吸氧腐蚀14钢铁的钢铁的析氢腐蚀析氢腐蚀示意图示意图钢铁的钢铁的吸氧腐蚀吸氧腐蚀示意图示意图O O2 2+4e+4e

7、- -+2H+2H2 2O=4OHO=4OH- -电解质溶液电解质溶液钢铁钢铁负极（负极（FeFe）：）：Fe - 2eFe - 2e- -= Fe= Fe2+2+正极（正极（C C）：）：2H2H+ +2e+2e- -=H=H2 2钢铁的电化学腐蚀原理钢铁的电化学腐蚀原理15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)总反应总反应进一步反应进一步反应联系联系水膜呈酸性水膜呈酸性水膜呈弱酸性或呈中性水膜呈弱酸性或呈中性2Fe+2H2Fe+2H2 2O+OO+O2 2=2Fe(OH)=2Fe(OH)2 24Fe(OH)4Fe(OH)2 2+

8、2H+2H2 2O+OO+O2 2=4Fe(OH)=4Fe(OH)3 3FeFe2 2O O3 3nHnH2 2O O通常两种腐蚀同时存在通常两种腐蚀同时存在, ,但以吸氧腐蚀为主但以吸氧腐蚀为主Fe-2eFe-2e- - =Fe=Fe2+2+2Fe-4e2Fe-4e- - =2Fe =2Fe2+2+2H2H+ + +2e+2e- -=H=H2 2O O2 2+4e+4e- -+2H+2H2 2O=4OHO=4OH- -Fe+2HFe+2H+ +=Fe=Fe2+2+H+H2 216将用酸洗除锈的铁钉，在饱和食盐水中浸泡后放在如图所示将用酸洗除锈的铁钉，在饱和食盐水中浸泡后放在如图所示的装置中，

9、几分钟后观察导管中水柱的变化的装置中，几分钟后观察导管中水柱的变化实验现象：实验现象：几分钟后几分钟后,装置中的装置中的导管中水柱上升导管中水柱上升说明装置中有气体参加反应。说明装置中有气体参加反应。结论：结论：17改变金属内部的组织结构，制成合金改变金属内部的组织结构，制成合金( (如不锈钢）。如不锈钢）。 在金属表面覆盖保护层。如油漆、油脂等，电镀在金属表面覆盖保护层。如油漆、油脂等，电镀ZnZn、CrCr等易氧化形成致密的氧化物薄膜作保护层。等易氧化形成致密的氧化物薄膜作保护层。电化学保护法，即将金属作为原电池的正极或电解池电化学保护法，即将金属作为原电池的正极或电解池的阴极而受到保护。

10、的阴极而受到保护。金属金属防护的几种重要方法防护的几种重要方法原理：原理：隔绝金属与外界空气、电解质溶液的接触。隔绝金属与外界空气、电解质溶液的接触。2021-12-2218原理：原理：形成原电池时，让被保护金属作正极形成原电池时，让被保护金属作正极( (阴极阴极) )，不反，不反应受到保护；而活泼金属作负极应受到保护；而活泼金属作负极( (阳极阳极) )，反应受到，反应受到腐蚀。腐蚀。1.1.牺牲阳极的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法金属的电化学防护金属的电化学防护 19牺牲阳极的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法2021-12-2220牺牲阳极的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法21辅助阳极辅助阳极

11、（不溶性）（不溶性）2.2.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（如钢闸门）做阴极，用惰性将被保护的钢铁设备（如钢闸门）做阴极，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的钢铁设备，使钢铁表面的腐蚀电流降至零或接被保护的钢铁设备，使钢铁表面的腐蚀电流降至零或接近等于零。近等于零。2021-12-2222下列各情况下，其中下列各情况下，其中FeFe片腐蚀由快到慢的顺序是片腐蚀由快到慢的顺序是 。(5)(5) (2)(2) (1)(1) (3)(3) (4)(4)23金属腐蚀快慢的判断金属腐蚀快慢的判断(1)(

12、1)与构成微电池两极的材料有关。两极材料的活动性差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别越大，氧化还原反应的速率越 ，活泼金属被腐蚀，活泼金属被腐蚀的速度越的速度越 。(2)(2)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 化化学腐蚀学腐蚀 有防护措施的腐蚀。有防护措施的腐蚀。(3)(3)同一种金属的腐蚀：在强电解质中同一种金属的腐蚀：在强电解质中_弱电解质中弱电解质中_非电解质中。非电解质中。(4)(4)一般说来：原电池原理引起的腐蚀一般说来：原电池原理引起的腐蚀 化学腐蚀化学腐蚀_有防有防护护措施的腐蚀。措施的腐蚀。

13、 快快快快 24化学腐蚀化学腐蚀金属的腐蚀金属的腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀改变结构改变结构加保护层加保护层金属金属金属的防护金属的防护电化学防护电化学防护析氢腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀原电池正极原电池正极电解池阴极电解池阴极被氧化被氧化防止防止氧化氧化251.1.钢铁锈蚀过程中可能发生的变化是钢铁锈蚀过程中可能发生的变化是( ) ( ) FeFe由单质转化为由单质转化为+2+2价；价；FeFe由由+2+2价转化为价转化为+3+3价；价；产生氢气；产生氢气；产生氧气；产生氧气；杂质杂质C C被氧化除去；被氧化除去；Fe(OH)Fe(OH)3 3失水变成失水变成FeFe2 2O O3 33H3H2

14、 2O.O.A.A. B. B. C. C.只有只有 D. D.全部全部A A262.2.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.与直流电源的负极相连接与直流电源的负极相连接 B.B.与直流电源的正极相连接与直流电源的正极相连接C.C.与铜板相连接与铜板相连接 D.D.与锌板相连接与锌板相连接ADAD273.3.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.A.黄铜黄铜( (铜锌合金铜锌合金) )制作的锣不易产生铜绿制作的锣不易产生铜绿B.B.生铁比纯铁容易生锈生铁比纯铁容易生锈C.C.铁质配件附有铜质配件，在接触处易生铁锈铁质配件