第四节、金属的电化学腐蚀和防护

1、2022-5-2512022-5-252 金属被腐蚀后，在外形、色泽以及机金属被腐蚀后，在外形、色泽以及机械性能等方面都将发生变化，会使机器设械性能等方面都将发生变化，会使机器设备、仪器、仪表的精密度和灵敏度降低，备、仪器、仪表的精密度和灵敏度降低，影响使用以至报废，甚至发生事故。据报影响使用以至报废，甚至发生事故。据报道，道，全世界每年因金属腐蚀造成的直接经全世界每年因金属腐蚀造成的直接经济损失，约占各国国内生产总值济损失，约占各国国内生产总值(GDP)的的2%4%，超过地震、水灾、台风等自然灾，超过地震、水灾、台风等自然灾害造成损失的总和。害造成损失的总和。你知道吗你知道吗2022-5-2

2、532022-5-254金属的腐蚀金属的腐蚀一、金属的一、金属的电化学电化学腐蚀腐蚀(阅读教材阅读教材Page 84-85) 金属或合金跟周围接触到的气体金属或合金跟周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程，即为金属的腐蚀。程，即为金属的腐蚀。其本质是金属其本质是金属原子失去电子被氧化的过程。原子失去电子被氧化的过程。2022-5-255一、金属的腐蚀类型一、金属的腐蚀类型（2）电化学腐蚀电化学腐蚀：不纯的金属跟电解质不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生溶液接触时，会发生原电池反应原电池反应，比较，比较活泼的金属失电子而被氧化，这种腐蚀活泼的金属失电子

3、而被氧化，这种腐蚀叫做电化学腐蚀叫做电化学腐蚀。（分析课本例子）。（分析课本例子）（1）化学腐蚀化学腐蚀 ： 金属跟接触到的物质金属跟接触到的物质直接发生化学反应直接发生化学反应而引起的腐蚀叫做化而引起的腐蚀叫做化学腐蚀。（参考课本例子）学腐蚀。（参考课本例子）2022-5-256（二）金属的电化学腐蚀（二）金属的电化学腐蚀钢铁的钢铁的析氢腐蚀析氢腐蚀示意示意图图钢铁的钢铁的吸氧腐蚀吸氧腐蚀示意示意图图正极（正极（C）：）：负极（负极（Fe）：）：Fe2e = Fe2+2H+2e = H2 2H2O+O2+4e = 4OH-Fe2e = Fe2+总反应：总反应：Fe +2H+ = Fe2+ +

4、 H22Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2后续反应：后续反应：4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O =4 Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O+(3-x) H2O2022-5-257化学腐蚀与电化学腐蚀化学腐蚀与电化学腐蚀（参考金榜夺冠（参考金榜夺冠P82P82综合拓展）综合拓展）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联系联系金属跟非金属等金属跟非金属等物质物质直接接触直接接触不纯金属或合金不纯金属或合金跟电解质溶液接触跟电解质溶液接触无电流产生无电流产生有有微弱电流微弱电流产生产生金属被氧化金属被氧化较活泼金属较活泼金属被氧化被氧化两者往往同时发生

5、，两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍电化腐蚀更普遍.2022-5-258(1)制成合金（不锈钢）制成合金（不锈钢）改善金属的内部组改善金属的内部组织结构织结构(内因内因)(2)在金属表面覆盖保护层在金属表面覆盖保护层电镀、油漆、钝电镀、油漆、钝化等化等(3)电化学保护法电化学保护法牺牲阳极的阴极保护法、牺牲阳极的阴极保护法、外加直流电源的阴极保护法外加直流电源的阴极保护法二、金属的二、金属的电化学电化学防护防护2022-5-259牺牲阳极保护法：牺牲阳极保护法：形成原电池反应时，让被形成原电池反应时，让被保护金属做正极，不反应，起到保护作用；而活保护金属做正极，不反应，起到保护作用；而活泼金属反

6、应受到腐蚀。如在海轮外壳上或锅炉内泼金属反应受到腐蚀。如在海轮外壳上或锅炉内壁附着活泼金属锌或镁壁附着活泼金属锌或镁; ;2022-5-2510外加电流法的阴极保护法：外加电流法的阴极保护法：将被保护金属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。此作为阴极，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。法主要用于防止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。2022-5-2511 反馈巩固反馈巩固 下列各情况，在其中下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到片腐蚀

7、由快到慢的顺序是慢的顺序是 (5) (2) (1) (3) (4)2022-5-2512电解原理引起的腐蚀；电解原理引起的腐蚀；化学腐蚀化学腐蚀；原电池原理引起的腐蚀；原电池原理引起的腐蚀；有防腐措施的腐蚀有防腐措施的腐蚀. . 请你将在同一电解质溶液中，请你将在同一电解质溶液中，金属腐蚀的速率从大到小排序：金属腐蚀的速率从大到小排序：电解原理引起的腐蚀原电池原理引起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的腐蚀化学腐蚀有防腐措施的腐蚀. .2022-5-2513规律总结规律总结: : 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

8、阴极保护法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有一般防腐条件保护无防腐条件. . 在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下：律如下：电解原理引起的腐蚀原电池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化学腐蚀有防腐措施的腐蚀化学腐蚀有防腐措施的腐蚀. . 参考金榜夺冠参考金榜夺冠P82综合拓展综合拓展2022-5-2514高考零距离高考零距离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当镀锡铁制品的镀层破损时

9、，镀层仍能对铁当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用制品起保护作用C在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法用了牺牲阳极的阴极保护法D可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀连以保护它不受腐蚀A C20082008年广东高考题年广东高考题2022-5-25152022-5-2516如何防止铁的锈蚀是工业上研究的重点内容。为研究如何防止铁的锈蚀是工业上研究的重点内容。为研究铁锈蚀的影响因素，某同学做了如下探究实验：铁锈蚀的影响因素，某同学做了如下探究实验：序序号号内内

10、容容实实 验验 现现 象象1常温下将铁丝放在干燥空气中一个月常温下将铁丝放在干燥空气中一个月干燥的铁丝表面依然光亮干燥的铁丝表面依然光亮2常温下将铁丝放在潮湿空气中一小时常温下将铁丝放在潮湿空气中一小时 铁丝表面依然光亮铁丝表面依然光亮 3常温下将铁丝放在潮湿的空气中一个月常温下将铁丝放在潮湿的空气中一个月铁丝表面已变得灰暗铁丝表面已变得灰暗4将潮湿的铁丝放在常温的氧气流中一小时将潮湿的铁丝放在常温的氧气流中一小时铁丝表面略显灰暗铁丝表面略显灰暗5将潮湿的铁丝放在高于常温的氧气流中将潮湿的铁丝放在高于常温的氧气流中一小时一小时铁丝表面已变得灰暗铁丝表面已变得灰暗6将浸过氯化钠溶液的铁丝放在高于

11、常温的将浸过氯化钠溶液的铁丝放在高于常温的 氧气流中一小时氧气流中一小时铁丝表面灰暗程度铁丝表面灰暗程度比实验比实验5严重严重20082008年海南高考题年海南高考题2022-5-2517回答以下问题：回答以下问题： (1)上述实验中发生了电化学腐蚀的是上述实验中发生了电化学腐蚀的是(填实验填实验序号序号) _; 在电化学腐蚀中，负极反在电化学腐蚀中，负极反应是应是_; 正极反应是正极反应是_； (2)由该实验可知，可以影响铁锈蚀速率的因由该实验可知，可以影响铁锈蚀速率的因素是素是_； (3)为防止铁的锈蚀，工业上普遍采用的方法为防止铁的锈蚀，工业上普遍采用的方法是是_(答两种方法答两种方法)

12、 3、4、5、6 Fe2e =Fe2+ 2H2O +O2 +4e =4OH 温度、氧气的浓度、水、电解质溶液温度、氧气的浓度、水、电解质溶液 在铁器表面涂矿物油、油漆或烧制搪瓷、喷塑；在铁器表面涂矿物油、油漆或烧制搪瓷、喷塑；在铁器表面用电镀、热镀等方法镀上一层不易在铁器表面用电镀、热镀等方法镀上一层不易生锈的金属如锌、锡、铬；制成不锈钢。生锈的金属如锌、锡、铬；制成不锈钢。2022-5-2518【作业作业】 功到自然成功到自然成创新课时作业创新课时作业2022-5-2519在金属表面覆盖保护层在金属表面覆盖保护层:如在钢铁表面涂油如在钢铁表面涂油或油漆等，电镀不活泼金属或油漆等，电镀不活泼金

13、属;改变金属内部的组成和结构改变金属内部的组成和结构:如制成不锈钢如制成不锈钢. 利用原电池原理进行保护利用原电池原理进行保护:如在海轮外壳上如在海轮外壳上附着活泼金属锌或镁附着活泼金属锌或镁;外加电流的阴极保护法外加电流的阴极保护法:即将要保护的金属即将要保护的金属 与直流电源的负极相连，另外附加惰性电极与直流电源的负极相连，另外附加惰性电极与正极相连与正极相连;二、金属的二、金属的电化学电化学防护防护金属防护的几种重要方法金属防护的几种重要方法(阅读教材阅读教材Page 86-87)2022-5-2520教材教材Page 22232022-5-2521钢铁的钢铁的吸氧腐蚀吸氧腐蚀示意图示意

14、图NaCl(aq)钢铁的钢铁的析氢腐蚀析氢腐蚀示意图示意图CH3COOH(aq)2022-5-2522ANaCl正极正极: O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-负极：负极： Fe - 2e- = Fe2+溶液反应：溶液反应： Fe2+ 2OH- =Fe(OH)24Fe(OH)2 +O2 + 2H2O =4 Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3nH2O+(3-n) H2OACH3COOH请写出相应的电极反应式请写出相应的电极反应式:负极：负极： Fe - 2e- = Fe2+正极：正极： 2H+ 2e- =H22022-5-2523 析氢腐蚀析氢腐蚀 吸氧腐蚀吸氧腐蚀条件条件正极正

15、极负极负极 溶液溶液2 2、析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以、析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以FeFe为例）为例） 2H+ 2e- =H2O2+2H2O + 4e- = 4OH- Fe - 2e- = Fe2+ Fe2+ 2OH- =Fe(OH)24Fe(OH)2 +O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3nH2O+(3-n) H2O水膜酸性较强水膜酸性较强水膜酸性很弱或中性水膜酸性很弱或中性(阅读教材阅读教材Page 23)2022-5-2524教材教材Page 242022-5-2525 拓展训练拓展训练 银质奖章较长时间后变黑，形成黑锈银质奖章较长时间后变黑，形成黑锈-4Ag+

16、2H2S+O2=2Ag2S+2H2O，可以采用抛，可以采用抛光的方法恢复光泽，抛光的简单方法是：将光的方法恢复光泽，抛光的简单方法是：将变质的奖章放入盛有食盐的铝锅中，放置一变质的奖章放入盛有食盐的铝锅中，放置一段时间后，黑锈就被除去段时间后，黑锈就被除去,而银不会损失。试而银不会损失。试分析除黑锈的原理。分析除黑锈的原理。负极：负极： 2Al -6e- = 2Al3+正极：正极： 3Ag2S + 6e- = 6Ag+3S2-2022-5-2526在金属表面覆盖保护层在金属表面覆盖保护层:如在钢铁表面涂油如在钢铁表面涂油或油漆等，电镀不活泼金属或油漆等，电镀不活泼金属;改变金属内部的组成和结构

17、改变金属内部的组成和结构:如制成不锈钢如制成不锈钢. 利用原电池原理进行保护利用原电池原理进行保护:如在海轮外壳上如在海轮外壳上附着活泼金属锌或镁附着活泼金属锌或镁;外加电流的阴极保护法外加电流的阴极保护法:即将要保护的金属即将要保护的金属 与直流电源的负极相连，另外附加惰性电极与直流电源的负极相连，另外附加惰性电极与正极相连与正极相连;二、金属的二、金属的电化学电化学防护防护金属防护的几种重要方法金属防护的几种重要方法(阅读教材阅读教材Page 24-25)2022-5-2527牺牲阳极的阴极保护法：牺牲阳极的阴极保护法：2022-5-2528外加电源的阴极保护法：外加电源的阴极保护法： 辅

18、助阳极辅助阳极（不溶性）（不溶性）2022-5-2529 反馈巩固反馈巩固 下列各情况，在其中下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到片腐蚀由快到慢的顺序是慢的顺序是 (5) (2) (1) (3) (4)2022-5-2530电解原理引起的腐蚀；电解原理引起的腐蚀；化学腐蚀化学腐蚀；原电池原理引起的腐蚀；原电池原理引起的腐蚀；有防腐措施的腐蚀有防腐措施的腐蚀. . 请你将在同一电解质溶液中，请你将在同一电解质溶液中，金属腐蚀的速率从大到小排序：金属腐蚀的速率从大到小排序：电解原理引起的腐蚀原电池原理引起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的腐蚀化学腐蚀有防腐措施的腐蚀.

19、.2022-5-2531规律总结规律总结: : 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有一般防腐条件保护无防腐条件. . 在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下：律如下：电解原理引起的腐蚀原电池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化学腐蚀有防腐措施的腐蚀化学腐蚀有防腐措施的腐蚀. .2022-5-2532高考零距离高考零距离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纯银器表面在

20、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当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用制品起保护作用C在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法用了牺牲阳极的阴极保护法D可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀连以保护它不受腐蚀A C20082008年广东高考题年广东高考题2022-5-2533如何防止铁的锈蚀是工业上研究的重点内容。为研究如何防止铁的锈蚀是工业上研究的重点内容。为研究铁锈蚀的影响因素，某同学做了如下探究实验：铁锈蚀的影响因素，某同学做了如下探究实验：序序号号内内 容容实实 验验 现现 象象1常温下将铁丝放在干燥空气中一个月常温下将铁丝放在干燥空气中一个月干燥的铁丝表面依然光亮干燥的铁丝表面依然光亮2常温下将铁丝放在潮湿空气中一小时常温下将铁丝放在潮湿空气中一小时 铁丝表面依然光亮铁丝表面依然光亮 3常温下将铁丝放在潮湿的空气中一个月常温下将铁丝