选修4 第四章 第四节 金属的电化学腐蚀与防护(第1课时)

第四章电化学基础第四节金属的电化学腐蚀与防护2023/1/141江西省鹰潭市第一中学桂耀荣金属的电化学腐蚀2023/1/142江西省鹰潭市第一中学桂耀荣一、金属的电化学腐蚀金属阳离子失e-氧化反应（三）金属腐蚀的类型化学腐蚀电化学腐蚀金属原子（二）金属腐蚀的本质：（一）金属腐蚀：是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。M-ne-=Mn+金属的电化学腐蚀2023/1/143江西省鹰潭市第一中学桂耀荣1、化学腐蚀：金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。影响因素：和接触物质的氧化性及温度有关。2、电化学腐蚀：不纯的金属或合金与电解质溶液接触，会发生原电池反应，比较活泼的金属失电子被氧化的腐蚀。电化学腐蚀的类型析氢腐蚀吸氧腐蚀金属的电化学腐蚀2023/1/144江西省鹰潭市第一中学桂耀荣化学腐蚀与电化学腐蚀的比较:化学腐蚀电化学腐蚀条件现象本质联系金属跟非金属单质直接接触不纯金属或合金跟电解质溶液接触无电流产生有微弱电流产生金属被氧化较活泼金属被氧化两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍且腐蚀速度也快。金属的电化学腐蚀2023/1/145江西省鹰潭市第一中学桂耀荣科学探究：为什么钢铁在干燥的空气中不易生锈，而在潮湿的空气中却易生锈呢？钢铁潮湿空气水膜CO2、SO2、H2S电解质溶液（H+)铁C原电池电解质溶液形成：H++OH-H2O+CO2H++HCO3-H2O钢铁在这过程发生了电化学腐蚀，根据电解质溶液的酸碱性的不同电化学腐蚀可分为两种。2023/1/146江西省鹰潭市第一中学桂耀荣钢铁表面形成的微小原电池示意图2023/1/147江西省鹰潭市第一中学桂耀荣钢铁的析氢腐蚀示意图钢铁的吸氧腐蚀示意图思考：你能写出它们的电极反应式？金属的电化学腐蚀2023/1/148江西省鹰潭市第一中学桂耀荣钢铁的腐蚀吸氧腐蚀析氢腐蚀发生条件钢铁表面吸附的水膜中溶有O2并呈极弱酸性或中性，反应中（）得电子被还原为OH-

。钢铁表面吸附的水膜呈现较强酸性。反应时有

析出。电极反应O2H2负极正极总反应Fe-2e-＝Fe2＋2H++2e-=H2Fe＋2H+=Fe2++H24Fe(OH)2＋O2+2H2O=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3

·xH2O+（3-x）H2O2Fe-4e-＝2Fe2＋O2+2H2O+4e-=4OH-2Fe＋O2+H2O=2Fe(OH)2吸氧腐蚀是金属腐蚀的主要形式，金属活动顺序表位于氢前面或后面的金属都能发生吸氧腐蚀。2023/1/149江西省鹰潭市第一中学桂耀荣思考与交流将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放入如图所示的具支试管中．几分钟后，观察导管中的水柱的变化，思考引起变化的原因？实验4-3实验现象：导管中的水柱上升。2023/1/1410江西省鹰潭市第一中学桂耀荣交流与讨论铁生锈除了必须有空气及水的参与外，还受其他一些因素的影响。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。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，而在电解质溶液中，电化学腐蚀更容易进行。2.1910年遗留在南极的食品罐头盒，其表面至今很少有铁锈出现。是由于南极的温度常年在0℃以下，说明在较高温度下，腐蚀更易进行。金属的电化学腐蚀2023/1/1411江西省鹰潭市第一中学桂耀荣交流与讨论3.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，铁作原电池的负极，因此铁易被腐蚀而生锈。4.当化工厂派出的废气为酸性气体时,工厂附近的铁制品容易生锈。说明铁制品在酸性条件下比在中性条件下更容易被腐蚀。金属的电化学腐蚀2023/1/1412江西省鹰潭市第一中学桂耀荣课堂练习1、如图,水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：（1）若液面上升，则溶液呈性，发生腐蚀,电极反应式为：负极：,正极：若液面下降，则溶液呈性，发生腐蚀，电极反应式为：负极：正极：。（2）中性或碱性吸氧Fe–2e-＝Fe2+O2+2H2O+4e-＝4OH-酸性析氢Fe–2e-＝Fe2+2H++2e-＝H2↑金属的电化学腐蚀2023/1/1413江西省鹰潭市第一中学桂耀荣请大家根据铁生锈的原理，思考应采取什么措施防止铁生锈？交流与讨论请大家阅读课本Ｐ86-87金属的电化学防护2023/1/1414江西省鹰潭市第一中学桂耀荣二、金属的电化学防护影响金属腐蚀的因素包括：金属的

和

。本性介质金属越活泼越容易被腐蚀金属合金中活泼的金属易腐蚀例如：钢铁腐蚀介质对金属腐蚀影响很大：金属在潮湿的空气中、接触腐蚀性气体或电解质溶液，都容易被腐蚀2023/1/1415江西省鹰潭市第一中学桂耀荣思考与交流：根据你的所学知识以及生活经历，说说金属有哪些防护方法？1、改变金属内部组成结构而增强抗腐蚀能力（不锈钢、青铜器）2、在金属表面覆盖保护层（1）涂矿物质油脂，油漆或覆盖搪瓷塑料。（2）镀抗蚀金属－－电镀、喷镀法。（3）用化学方法使其表面形成一层致密氧化膜。3、电化学保护法（1）牺牲阳极的阴极保护法(轮船船身上的锌块、地下钢铁管道接镁块)金属的电化学防护（2）外加直流电源的阴极保护法（原电池原理）（电解池原理）2023/1/1416江西省鹰潭市第一中学桂耀荣牺牲阳极的阴极保护法

形成原电池反应时，让被保护金属做正极（阴极），不反应，起到保护作用；而活泼金属做负极（阳极）反应受到腐蚀。Zn海水2023/1/1417江西省鹰潭市第一中学桂耀荣用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块必须定期更换用牺牲锌块的方法来保护船身，锌块必须定期更换锌块2023/1/1418江西省鹰潭市第一中学桂耀荣将被保护金属与另一惰性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。辅助阳极（不溶性）外加电流的阴极保护法示意图海水2023/1/1419江西省鹰潭市第一中学桂耀荣上述各情况下，其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是

。讨论与交流在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律：电解池阳极的腐蚀＞原电池负极的腐蚀＞化学腐蚀＞有防腐措施的腐蚀5、2、1、3、42023/1/1420江西省鹰潭市第一中学桂耀荣思考1、下列事实不能用电化学原理解释的是（）A铝片不需要特殊的保护方法。B炒过菜的铁锅未清洗易生锈。C轮船水线以下的船壳上镶有一定数量的锌。D镀锌铁比镀锡铁耐腐蚀。2、金属的腐蚀通常分为哪两种？试比较它们的异同A金属的电化学防护2023/1/1421江西省鹰潭市第一中学桂耀荣类型化学腐蚀电化学腐蚀发生的条件电流本质相互关系金属与接触物直接反应不纯金属或合金与电解质溶液形成原电池无电流产生有电流产生金属被腐蚀较活泼金属被腐蚀两者往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍化学腐蚀与电化腐蚀比较金属的电化学防护2023/1/1422江西省鹰潭市第一中学桂耀荣3、2000年5月，保利集团在香港拍卖会上花费3000多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，其主要成分是[Cu2(OH)2CO3]这三件1760年铜铸的国宝在240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A、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洗去C、铜的金属活动性比氢小，因此不宜被氧化；D、它们是含一定比例金、银、锡、锌的合金；（D）金属的电化学防护2023/1/1423江西省鹰潭市第一中学桂耀荣钢铁的析氢腐蚀示意图钢铁的吸氧腐蚀示意图钢铁在潮湿的空气中发生的电化学腐蚀的原理：负极（Fe）：

Fe—2e—=Fe2+正极（C）：

2H++2e—=H2↑

析氢腐蚀

或2H2O+O2+4e—=4OH—

吸氧腐蚀小结：电化学腐蚀金属的电化学防护2023/1/1424江西省鹰潭市第一中学桂耀荣钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较Fe2O3·nH2O（铁锈）水膜呈酸性水膜呈中性或酸性很弱Fe-2e-=Fe2+2Fe-4e-=2Fe2+2H2O+2e-=H2↑+2OH-O2+2H2O+4e-=4OH-Fe+2H2O=Fe(OH)2+H2↑2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3金属的腐蚀以电化腐蚀为主，电化腐蚀又以吸氧腐蚀为主(pH≥5.6时)若pH<5.6时则为析氢腐蚀。析氢腐蚀吸氧腐蚀条件电极反应负极Fe(-)正极C(+)总反应联系金属的电化学防护