金属的电化学腐蚀与防护

第四节金属的电化学腐蚀与防护我国每年因金属腐蚀造成的损失占国民生产总值(GDP)的2%～

4%，钢铁因腐蚀而报废的数量约占钢铁当年产量的25%-30%。全世界每年因为金属腐蚀造成的直接经济损失约达7000亿美元，是地震、水灾、台风等自然灾害造成损失总和的6倍。资料不纯的金属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而被氧化的腐蚀叫做电化学腐蚀。一、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耗的现象。

2、金属腐蚀的类型（1）化学腐蚀（2）电化学腐蚀金属与接触到的干燥气体（如O2,Cl2,SO2）或非电解质液体(石油)等直接发生化学反应引起的腐蚀叫做化学腐蚀。（更普遍且危害大）1、金属腐蚀：实质：发生氧化还原反应M-ne-=Mn+化学腐蚀和电化学腐蚀的比较化学腐蚀电化学腐蚀条件现象本质区别反应影响因素腐蚀快慢相互关系化学腐蚀和电化学腐蚀同时发生，但电化学腐蚀更普遍

较活泼的金属被氧化金属被氧化

有微弱的电流产生不产生电流

不纯金属跟电解质溶液接触金属跟接触的物质反应随温度升高而加快与原电池的组成有关较慢较快是否发生原电池的反应二、金属的电化学腐蚀1、定义：

不纯的金属（或合金）跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。①不纯的金属（或合金）和电解质溶液接触②发生原电池反应③负极金属失电子被氧化几分钟后,装置中导管中的水柱上升实验4-3将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放入如图所示的试管中。几分钟后，观察导管中水柱的变化，思考引起变化的原因实验拓展：

将上述装置中的饱和食盐水换成饱和氯化铵溶液（酸性）

现象：导管中的水柱下降负极（Fe）：Fe—2e—=Fe2+正极（C）：①水膜酸性较强

2H++2e—=H2

②水膜酸性很弱或呈中性

2H2O+O2+4e—=4OH—

铁钉中含有碳，和周围的电解质溶液接触形成了原电池其中铁作负极,碳作正极钢铁的吸氧腐蚀示意图饱和食盐水钢铁的析氢腐蚀示意图电解质溶液钢铁饱和氯化铵溶液析氢腐蚀吸氧腐蚀条件电极反应负极Fe(-)正极C(+)总反应进一步反应联系钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较水膜呈酸性水膜酸性很弱或呈中性2H+2e=H2+_2Fe-4e=2Fe2+_Fe-2e=Fe2+_O2+2H2O+4e=4OH__2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2Fe+2H=

+Fe

+H22+4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3Fe2O3·nH2O通常两种腐蚀同时存在，但以吸氧腐蚀为主。1．铜制品上的铝质铆钉，在潮湿空气中易腐蚀的原因可描述为（）．

A．形成原电池时铝作负极

B．形成原电池时铜作负极

C．形成原电池时，电流由铝经导线流向铜

D．铝铆钉发生了化学腐蚀2．以下现象与电化腐蚀无关的是（）．

A．黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生铜绿

B．生铁比软铁蕊（几乎是纯铁）容易生锈

C．铁质器件附着铜质配件，在接触处易生铁锈

D．银质奖牌久置后表面变暗练习AD3下列装置中四块相同的Zn片，放置一段时间后腐蚀速率由慢到快的顺序是(4)(2)(1)(3)4、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：（2）、碳棒上的电极反应式为：（3）、溶液中发生反应的化学方程式：2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3O2+2H2O+4e-＝4OH-2Fe–4e-＝2Fe2+5、铜制品在酸雨地区发生电化学腐蚀的电极反应方程式正极负极O2+2H2O+4e-＝4OH-2Cu–4e-＝2Cu2+注意：电化学腐蚀中，，只有在金属活动性顺序中位于氢前面的金属才可能发生析氢腐蚀，而位于氢之后的金属只能发生吸氧腐蚀影响金属腐蚀的因素：1、金属的本性：金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀。如果金属中能导电的杂质不如该金属活泼，则容易形成原电池而使金属发生电化学腐蚀。2、介质：遇潮湿空气、腐蚀性气体、电解质溶液，容易被腐蚀健身器材刷油漆以防锈衣架和电线的外面包上一层塑料层思考与交流：你见过哪些金属防腐的方法？并解释这些方法为什么可以达到防止金属腐蚀的目的。某些工具的“机械转动部位”选用油脂来防锈自行车的钢圈和车铃是在钢上镀上一层既耐腐蚀又耐磨的Cr

此外我们还可以将金属制成不锈钢；或在金属表面镀一层比要保护的金属更活泼的金属。用牺牲锌块的方法来保护船身，锌块必须定期更换锌块用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块必须定期更换镁二、金属的防护方法1、在金属表面覆盖保护层：油、油漆、塑料、搪瓷、镀一层金属2、改变金属的内部组织结构：如制成合金

3、电化学保护法（1）牺牲阳极的阴极保护法（原电池原理）(例：轮船船身上的锌块、地下钢铁管道接镁块)（2）外加电流的阴极保护法

（电解池原理）(将被保护的金属连到电源的负极被保护)（2）外加电流的阴极保护法

辅助阳极（不溶性）（1）牺牲阳极的阴极保护法规律小结

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＞化学腐蚀＞有防腐措施的腐蚀

防腐措施由好到坏的顺序如下：外接电流的阴极保护法＞牺牲阳极的阴极保护法＞有一般防腐条件保护＞无防腐条件练习1．下列方法可用于金属防护的是（）①原电池反应②涂油漆③电镀④置于干燥环境

A．①③④B．①②③

C．②③④D．全部D

2．有关金属腐蚀的论述，正确的是（）．

A．金属的腐蚀一定伴有电流产生

B．Fe在干燥的氯气里比在潮湿的空气里更易被腐蚀

C．发生化学能转变为电能的腐蚀时较活泼的金属总是作正极而被腐蚀

D．发生电化腐蚀时都有能量的转变，且被腐蚀的金属总是失电子D

（2）若液面下降，则溶液呈性，发生腐蚀，电极反应式为：负极：正极：。3

如图,水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：弱酸性或中吸氧2Fe–4e-＝2Fe2+O2+2H2O+4e-＝4OH－酸性析氢Fe–2e-＝Fe2+2H++2e-＝H2↑（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：；4·下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是(5)(2)(1)(3)(4)5.右图装置中，U型管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一段时间。下列有关描述错误的是()A．生铁块中的碳是原电池的正极B．红墨水柱两边的液面变为左低右高C．两试管中相同的电极反应式是：Fe-2e-﹦F