金属的腐蚀与防护

1、金属的腐蚀与防护专题一第三单元专题一第三单元根据各国调查结果，一般说来，金属腐蚀所造成的经济根据各国调查结果，一般说来，金属腐蚀所造成的经济损失大致为该国国民生产总值的损失大致为该国国民生产总值的4%左右。另据国外统计，左右。另据国外统计，金属腐蚀的年损失远远超过水灾、火灾、风灾和地震（平均金属腐蚀的年损失远远超过水灾、火灾、风灾和地震（平均值）损失的总和值）损失的总和，在这里还不包括由于腐蚀导致的停工、减，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。产和爆炸等造成的间接损失。金属腐蚀的主要害处，不仅在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

2、成的于金属本身的损失，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到无法估量损失比金属本身要大到无法估量。 腐蚀不仅造成经济损失，也经常对安全构成威胁腐蚀不仅造成经济损失，也经常对安全构成威胁。国内。国内外都曾发生过许多灾难性腐蚀事故，如飞机因某一零部件破外都曾发生过许多灾难性腐蚀事故，如飞机因某一零部件破裂而坠毁；桥梁因钢梁产生裂缝而塌陷；油管因穿孔或裂缝裂而坠毁；桥梁因钢梁产生裂缝而塌陷；油管因穿孔或裂缝而漏油，引起着火爆炸；化工厂中储酸槽穿孔泄漏，造成重而漏油，引起着火爆炸；化工厂中储酸槽穿孔泄漏，造成重大环境污染；管道和设备跑、冒、滴、漏，破坏生产环境，大环境污染；管道和设备跑

3、、冒、滴、漏，破坏生产环境，有毒气体如有毒气体如Cl2、H2S、HCN等的泄漏，更会危及工作人员和等的泄漏，更会危及工作人员和附近居民的生命安全。附近居民的生命安全。 你你知知道道吗吗另外，另外，新技术、新产品乃至新工业的产生往往也新技术、新产品乃至新工业的产生往往也需要首先克服由腐蚀带来的问题需要首先克服由腐蚀带来的问题。历史上，在找到了。历史上，在找到了耐稀硫酸的铅材后，铅室法硫酸工业才得以发展起来；耐稀硫酸的铅材后，铅室法硫酸工业才得以发展起来；发明了不锈钢以后，生产和应用硝酸的工业才蓬勃兴发明了不锈钢以后，生产和应用硝酸的工业才蓬勃兴起；实施登月计划中，也曾遇到过一个严重的腐蚀问起；实

4、施登月计划中，也曾遇到过一个严重的腐蚀问题：用钛合金制成的盛题：用钛合金制成的盛N2O4（氧化剂）的容器在试验（氧化剂）的容器在试验中几小时就破裂了，经查是因为腐蚀所致。后来经过中几小时就破裂了，经查是因为腐蚀所致。后来经过反复试验，在氧化剂中加入缓蚀剂控制腐蚀，才实现反复试验，在氧化剂中加入缓蚀剂控制腐蚀，才实现了人类登上月球的计划。在现代新技术、新产品的发了人类登上月球的计划。在现代新技术、新产品的发展中，也需要不断地解决各种新的、越来越困难的腐展中，也需要不断地解决各种新的、越来越困难的腐蚀问题。蚀问题。 你你知知道道吗吗金属的腐蚀与防护金属的电化学腐蚀金属的电化学腐蚀金属的电化学防护金

5、属的电化学防护巩固练习巩固练习金属的电化学腐蚀金属的电化学腐蚀 阅读课文阅读课文P22，思考下列问题：，思考下列问题： 1、什么是金属腐蚀，它的实质是什么？、什么是金属腐蚀，它的实质是什么？ 2、电化学腐蚀和化学腐蚀原理有何不同？在、电化学腐蚀和化学腐蚀原理有何不同？在两者的腐蚀过程中是否有电流产生？两者的腐蚀过程中是否有电流产生？金属腐蚀金属腐蚀的实质的实质金属的腐蚀金属的腐蚀种类种类原理原理区别区别联系联系金属的电化学腐蚀金属的电化学腐蚀金属原子失去电子被氧化而消耗的过程：金属原子失去电子被氧化而消耗的过程：M-ne-=Mn+。 化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀金属和其它物质金属和其它

6、物质直接接直接接触触发生发生氧化还原反应氧化还原反应而而引起的腐蚀引起的腐蚀不纯金属或合金发生不纯金属或合金发生原电池原电池反应，使反应，使较活泼较活泼的金属失电的金属失电子被氧化而引起的腐蚀子被氧化而引起的腐蚀直接发生氧化还原反应直接发生氧化还原反应发生原电池反应发生原电池反应腐蚀过程无电流产生腐蚀过程无电流产生有电流产生有电流产生金属被腐蚀金属被腐蚀较活泼较活泼金属被腐蚀金属被腐蚀往往同时发生，往往同时发生，但但电化学电化学腐蚀腐蚀更普遍更普遍，速率，速率更快更快。 金属的电化学腐蚀金属的电化学腐蚀活动与探究活动与探究进行进行P22活动与探究，观活动与探究，观察实验现象，回答有关问题：察实

7、验现象，回答有关问题：1、铁粉中加入炭粉有何作用？两装置中均能形成原、铁粉中加入炭粉有何作用？两装置中均能形成原电池吗？电池吗？2、两装置中的实验现象有何不同？产生的现象说明、两装置中的实验现象有何不同？产生的现象说明什么问题？什么问题？a中导管中水柱上升，说明试管内气体体积减小，中导管中水柱上升，说明试管内气体体积减小，有气体参加反应有气体参加反应；b中导管水柱下降，说明试管中导管水柱下降，说明试管内内有气体生成有气体生成。O2H23、试写出、试写出a、b中的电极反应和电池反应，以及溶中的电极反应和电池反应，以及溶液中生成铁锈的反应。填写下表：液中生成铁锈的反应。填写下表：ab条条 件件正极

8、反应正极反应负极反应负极反应电池反应电池反应溶液反应溶液反应水膜酸性较强水膜酸性较强水膜酸性很弱或呈中性水膜酸性很弱或呈中性2H+2e-=H2O2+2H2O+4e-=4OH-析氢腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀Fe - 2e- = Fe2+Fe - 2e- = Fe2+Fe+O2+2H2O = 2Fe(OH)2Fe +2H+ = Fe2+H2Fe2+2OH-=Fe(OH)2(析氢腐蚀）析氢腐蚀）4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3nH2O+(3-n)H2O观察右图装置，按题意填写下列空白：观察右图装置，按题意填写下列空白： （1）若试管内液面下降，则溶液）

9、若试管内液面下降，则溶液X显显_性，铁钉发生性，铁钉发生_腐蚀，其腐蚀，其负极电极反应为负极电极反应为_；正极电极反应为正极电极反应为_。（2）若试管内液面上升，则溶液）若试管内液面上升，则溶液X显显_性，铁钉发生性，铁钉发生_腐蚀，其腐蚀，其负极电极反应为负极电极反应为_；正极反应为正极反应为_。酸酸析氢析氢Fe - 2e- = Fe2+2H+2e-=H2弱酸或中弱酸或中吸氧吸氧O2+2H2O+4e-=4OH-Fe - 2e- = Fe2+交流与讨论交流与讨论P241、海轮更容易被腐蚀，是因为海水中含有较多的、海轮更容易被腐蚀，是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

10、电氯化钠等盐类，导电能力比内河的水更强，而在电解质溶液中，电化学腐蚀更易进行。解质溶液中，电化学腐蚀更易进行。2、由于南极的温度常年在、由于南极的温度常年在0以下，说明在较高温以下，说明在较高温度下，腐蚀更易进行。度下，腐蚀更易进行。3、是由于铁与铜及空气中的水蒸气构成了原电池，、是由于铁与铜及空气中的水蒸气构成了原电池，铁作电池的负极，因此更容易腐蚀而生锈。铁作电池的负极，因此更容易腐蚀而生锈。4、因为铁制品在酸性条件下比在中性条件下更易、因为铁制品在酸性条件下比在中性条件下更易被腐蚀。被腐蚀。影响金属腐蚀的因素影响金属腐蚀的因素 1.温度温度：温度越高，腐蚀越快：温度越高，腐蚀越快 2.氢

11、离子难浓度或者氧气浓度氢离子难浓度或者氧气浓度：浓度越大，：浓度越大，腐蚀越快腐蚀越快 3.溶液中自由移动离子浓度溶液中自由移动离子浓度：浓度越大，腐：浓度越大，腐蚀越快蚀越快 4.外电场外电场：形成原电池的负极：形成原电池的负极 形成电解池的阳极形成电解池的阳极金属的电化学防护金属的电化学防护阅读思考阅读思考 1、铁被腐蚀与什么物质有关？本质是什么？、铁被腐蚀与什么物质有关？本质是什么？ 2、怎样才能防止铁生锈？最简单的方法是什、怎样才能防止铁生锈？最简单的方法是什么？么？ 3、根据你的生活经验，你知道生活中有、根据你的生活经验，你知道生活中有哪些哪些措施采用了覆盖保护层的方法防止铁生锈的？

12、措施采用了覆盖保护层的方法防止铁生锈的？ 4、除了覆盖保护层外，还有哪些保护金属的、除了覆盖保护层外，还有哪些保护金属的方法，分别利用的什么原理？方法，分别利用的什么原理？是空气中是空气中O2与与H2O共同共同作用的结果作用的结果本质都是铁失本质都是铁失电子被腐蚀。电子被腐蚀。防止铁失电子，最简防止铁失电子，最简单就是隔绝空气和水，单就是隔绝空气和水，覆盖保护层。覆盖保护层。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Zn,Cr等易氧化形成致密的氧化物薄膜作保护层

13、。等易氧化形成致密的氧化物薄膜作保护层。电化学保护法，即将金属作为电化学保护法，即将金属作为原电池的正极原电池的正极或或电解池的阴极电解池的阴极而受到保护。而受到保护。1、金属防护的几种重要方法、金属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。2、牺牲阳极的阴极保护法：、牺牲阳极的阴极保护法：原理原理 ：形成原电池反应时，让被保护金属做正极，不反形成原电池反应时，让被保护金属做正极，不反应，起到保护作用；而活泼金属反应受到腐蚀。应，起到保护作用；而活泼金属反应受到腐蚀。牺牲阳极牺牲阳极的的阴极保护法阴极保护法示意图示意图3、外加电源

14、的阴极保护法：、外加电源的阴极保护法： 辅助阳极辅助阳极（不溶性）（不溶性）将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极，使被保将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极，使被保护的金属作为阴极，在外加直流电的作用下使阴极得到保护。护的金属作为阴极，在外加直流电的作用下使阴极得到保护。此法主要用于防止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。此法主要用于防止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。小结小结 在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下：在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下：电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防腐措施的腐蚀腐蚀有防腐措施

15、的腐蚀 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：外接电源的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法有外接电源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无防腐条件一般防腐条件保护无防腐条件2：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，甲比乙失去的电子多；D.同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强；同价态

16、的阳离子，甲比乙的氧化性强；（C）1 ：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 硫酸；硫酸；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 ）课堂练习：课堂练习：3：下列各情况，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)4：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

17、是(4)(2)(1)(3)5、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：镍镍镉可充电电池可发生如下反应：镉可充电电池可发生如下反应：Cd+2NiO(OH)+2H2O由此可知，该电池的负极材料是由此可知，该电池的负极材料是Cd(OH)2+2Ni(OH)2放电放电充电充电A. Cd, （ D ）B. NiO(OH), D. Ni(OH)2C. Cd(OH)22Fe+2H2O+O2= 2 Fe

18、(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3O2+2H2O+4e-4OH-2Fe4e-2Fe2+6、盐酸与锌片反应时，若加入可溶性醋酸铜盐酸与锌片反应时，若加入可溶性醋酸铜(CH3COO)2Cu，将产生两种影响生成速率的因素，其，将产生两种影响生成速率的因素，其一是：一是： ， 其二是：其二是： ；有有M、N两种金属，分别与盐酸反应，产生两种金属，分别与盐酸反应，产生H2速率相近，速率相近，试试设计一个实验比较设计一个实验比较M、N两种金属的活泼性。两种金属的活泼性。H+与与CH3COO结合生成结合生成CH3COOH，使，使H+浓度减浓度减小，从而小，从而减慢减慢了反应速率。了

19、反应速率。Zn置换出置换出Cu形成了原电池，从而形成了原电池，从而加快加快了反应速率了反应速率8、7、小结：小结：防止金属腐蚀的措施防止金属腐蚀的措施能防止金属腐蚀的原理能防止金属腐蚀的原理在金属制品表面覆盖保在金属制品表面覆盖保护层或镀护层或镀不活泼不活泼金属金属牺牲阳极的阴牺牲阳极的阴极保护法极保护法外加电流的阴外加电流的阴极保护法极保护法改变金属组成和结构改变金属组成和结构与活动性更强的金属与活动性更强的金属形成原电池作正极形成原电池作正极利用电解池原理，被利用电解池原理，被保护金属作阴极保护金属作阴极改变结构改变性质，如改变结构改变性质，如不锈钢中加入镍、铬等不锈钢中加入镍、铬等耐蚀金属形成合金耐蚀金属形成合金隔绝空气和水隔绝空气和水或形成原电池作正极或形成原电池作正极金属腐蚀全部有害吗？金属腐蚀全部有害吗？阅读课本拓展视野阅读课本拓展视野1下列叙述中正确的是（下列叙述中正确的是（ ） 锌跟稀硫酸制取氢气，加入少量硫酸铜溶液能加快锌跟稀硫酸制取氢气，加入少量硫酸铜溶液能加快反应速率反应速率 镀层破坏后，白铁（镀锌的铁）比马口铁（镀锡的镀层破坏后，白铁（镀锌的铁）比马口铁（镀锡的铁）更易腐蚀铁）更易腐蚀 钢铁表面