金属的电化学腐蚀

金属的电化学腐蚀第1页，共48页，2023年，2月20日，星期四请比较下列Fe腐蚀的快慢？铁与酸反应，铁被腐蚀。铁与碳形成原电池铁作负极被腐蚀。腐蚀速率较慢。腐蚀速率较快。第2页，共48页，2023年，2月20日，星期四金属的腐蚀现象非常普遍：1、钢铁生锈：铁锈的主要成分：金属腐蚀的不利后果有哪些？Fe2O3·XH2OCu2(OH)2CO32、铜器表面生成铜绿：铜绿的主要成分：第3页，共48页，2023年，2月20日，星期四

2007年8月1日，美国明尼苏达州一座跨越密西西比河的大桥发生坍塌。事故造成6人死亡。第4页，共48页，2023年，2月20日，星期四金属制品的腐蚀金属腐蚀给生产生活带来很多不便，造成了巨大的经济损失。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。我国因金属腐蚀造成的损失占国民生产总值(GNP)的4%，钢铁因腐蚀而报废的数量约占钢铁当年产量的25%-30%。金属腐蚀还可能造成环境污染。第5页，共48页，2023年，2月20日，星期四①定义：是指金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。②实质：是金属原子失去电子被氧化为离子的过程，即金属发生了氧化反应

1、金属的腐蚀第6页，共48页，2023年，2月20日，星期四

由于与金属接触的介质不同，发生腐蚀的化学原理也不同，一般可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。第7页，共48页，2023年，2月20日，星期四2、化学腐蚀①定义：

金属跟接触到的物质（如O2、Cl2、SO2等）直接发生化学反应而引起的腐蚀叫做化学腐蚀。②特点：只有电子得失，但不形成电流。③

举例

2Fe+3Cl22FeCl3

点燃第8页，共48页，2023年，2月20日，星期四

一般情况下，温度的升高会加快化学反应速率。因此，温度对化学腐蚀的影响较明显。第9页，共48页，2023年，2月20日，星期四家用燃气灶放在南极已差不多90年食品罐头第10页，共48页，2023年，2月20日，星期四3、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，相对活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。第11页，共48页，2023年，2月20日，星期四②特点：伴有微弱的电流产生。③举例：钢铁的吸氧腐蚀，析氢腐蚀第12页，共48页，2023年，2月20日，星期四科学探究现有洁净无锈的铁钉，试管、植物油、NaCl溶液、CH3COOH溶液和煮沸后迅速冷却的蒸馏水，你也可以选用其他物品，设计实验探究铁钉锈蚀需要哪些条件，以及在什么条件下锈蚀速率快。不同条件下铁钉的腐蚀第13页，共48页，2023年，2月20日，星期四实验方案CH3COOH溶液煮沸后迅速冷却的蒸馏水NaCl溶液煮沸后迅速冷却的蒸馏水植物油记录结论有气泡产生，反应速率快相当长时间铁钉未被腐蚀铁钉被腐蚀最快由于无O2，较长时间铁钉未被腐蚀铁钉渐渐生锈铁钉被腐蚀无现象由于无O2，铁钉未被腐蚀无现象由于无O2、H2O铁钉不能被腐蚀植物油第14页，共48页，2023年，2月20日，星期四钢铁的电化学腐蚀CFe2e-O2OH-Fe2＋钢铁水膜形成电解质溶液（吸氧腐蚀）第15页，共48页，2023年，2月20日，星期四a.吸氧腐蚀负极2Fe–4e-

=2Fe2+正极：2H2O+O2+4e-=4OH-总反应式：2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2CFeNaClAO2第16页，共48页，2023年，2月20日，星期四钢铁在干燥的空气里长时间不易被腐蚀,但在潮湿的空气里却很快被腐蚀,这是什么原因呢?

在潮湿的空气里,钢铁表面吸附了一层薄薄的水膜。水能电离出少量的H+和OH-,同时由于空气中CO2的溶解,使水里的H+增多：H2O+CO2H2CO3H+

+HCO3

-这样在钢铁表面形成了一层电解质溶液的薄膜,它跟钢铁里的铁和少量的碳构成无数微小的原电池。在潮湿的空气里,钢铁表面吸附了一层薄薄的水膜。水能电离出少量的H+和OH-,同时由于空气中CO2的溶解,使水里的H+增多：H2O+CO2H2CO3H+

+HCO3

-这样在钢铁表面形成了一层电解质溶液的薄膜,它跟钢铁里的铁和少量的碳构成无数微小的原电池。第17页，共48页，2023年，2月20日，星期四钢铁的电化学腐蚀（析氢腐蚀）CFe2e-Fe2+H+H2水膜形成电解质溶液第18页，共48页，2023年，2月20日，星期四b.析氢腐蚀（溶液酸性较强）负极：正极：Fe+2H+=Fe2++H2↑Fe–2e－=Fe2+2H++2e－=H2↑电池总反应:CFeH+注意：两种腐蚀一般同时进行，吸氧腐蚀为主第19页，共48页，2023年，2月20日，星期四2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3Fe2++2OH-

=Fe(OH)24、铁锈的形成铁锈的成分Fe2O3·xH2OFe(OH)3·yH2OFe2O3·xH2O简写：第20页，共48页，2023年，2月20日，星期四化学腐蚀电化学腐蚀

条件现象本质关系金属与氧化剂直接接触不纯金属与电解质溶液接触无电流有微弱电流金属被氧化较活泼金属被氧化都是金属被氧化（两种腐蚀同时发生,但以电化学腐蚀为主，且快）第21页，共48页，2023年，2月20日，星期四烧过菜的铁锅如果未及时洗净（残液中含NaCl），第二天便出现红棕色锈斑（主要成分为Fe2O3•nH2O）。请问这种腐蚀是化学腐蚀还是电化学腐蚀?为什么?解析：属于电化学腐蚀。因为铁锅是由生铁做成的,铁锅生锈是因为Fe-NaCl-C形成原电池。铁作负极，失去电子变成亚铁离子，从而被腐蚀。第22页，共48页，2023年，2月20日，星期四思考与交流讨论自行车的不同构件如链条、钢圈、支架和齿轮等分别采取了什么防锈措施？给链条涂上机油,将钢圈表面镀上一层铬,给支架烤上一层漆,将齿轮镀上一层铬并涂上机油。第23页，共48页，2023年，2月20日，星期四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。第24页，共48页，2023年，2月20日，星期四思考与交流请根据生活常识以及下图总结金属防护常用的方法，并解释这些方法为什么可以达到防止金属腐蚀的目的。第25页，共48页，2023年，2月20日，星期四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第26页，共48页，2023年，2月20日，星期四某些工具的“机械转动部位”选用油脂来防锈，为什么不能用油漆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第27页，共48页，2023年，2月20日，星期四二、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、在要保护的金属上连接一种比该金属更易失去电子的金属4、缓蚀剂法：如将金属表面进行钝化处理第28页，共48页，2023年，2月20日，星期四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，不反应，起到保护作用；而活泼金属反应受到腐蚀。第29页，共48页，2023年，2月20日，星期四你还知道哪些防止金属腐蚀的方法？请举例说明。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第30页，共48页，2023年，2月20日，星期四外加电流的阴极保护法

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。此法主要用于防止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。第31页，共48页，2023年，2月20日，星期四规律在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢：防腐措施由好到坏的顺序如下：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＞无防腐条件规律第32页，共48页，2023年，2月20日，星期四烤蓝涂机油烤漆涂凡士林镀锌镀铬[交流研讨]你知道自行车的金属部件采用了什么样的防护措施吗?第33页，共48页，2023年，2月20日，星期四方法防腐效果价格镀塑差便宜涂油漆一般便宜镀锡好中等镀铬好昂贵镀锌很好中等使用不锈钢很好昂贵铁器烤蓝好中等金属常用防腐蚀方法的比较第34页，共48页，2023年，2月20日，星期四1．解释下列现象：(1)马口铁(镀Sn铁皮)做的罐头，打开后为什么极易生锈?(2)轮船船壳的水线以下部分，为什么要装上一定数量Zn块?(3)烧过菜的铁锅未及时洗净(残液NaCl)，第二天便出现红褐色锈斑。练习第35页，共48页，2023年，2月20日，星期四Cc练习2.下列制氢气的反应速率最快的是()A.纯锌和1mol/L硫酸B.纯锌和18mol/L硫酸C.粗锌和1mol/L硫酸D.粗锌和18mol/L硫酸3.下列叙述中可说明金属甲比乙活泼性强的是()A.甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲上有H2气放出；B.在氧化–还原反应中，甲比乙失去的电子多C.将甲乙作电极组成原电池时甲是负极D.同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强第36页，共48页，2023年，2月20日，星期四答案第37页，共48页，2023年，2月20日，星期四第38页，共48页，2023年，2月20日，星期四1、如图所示，各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是（）A、②>①>③B、③>②>①C、②>③>①FeFeFeSnZnA课堂练习第39页，共48页，2023年，2月20日，星期四2、下列事实不能用电化学理论解释的是（）A、轮船吃水线以下的船壳上装一定数量的锌块B、铝片不用特殊方法保护C、纯锌与稀硫酸反应时，滴入少量的CuSO4溶液后速率加快D、镀锌铁（在铁上镀一层锌）比镀锡耐用B第40页，共48页，2023年，2月20日，星期四3、有a、b、c、d四种金属。将a与b连接起来，浸入电解质溶液中，b不易腐蚀。将a、d分别投入等浓度的盐酸中，d比a反应强烈。将铜浸入b的盐溶液里，无明显变化。如果把铜浸入c的盐溶液里，有金属c析出。据此判断它们的活动性顺序由强到弱的为：()A．a>c>d>bB．d>a>b>cC．d>b>a>cD．b>a>d>cB第41页，共48页，2023年，2月20日，星期四中性或碱吸氧2Fe–4e-＝2Fe2+O2+2H2O+4e-＝4OH－酸析氢Fe–2e-＝Fe2+2H++2e-＝H2↑练习4、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：

；（2）若液面下降，则溶液呈

性，发生

腐蚀，电极反应式为：负极：

，极：

。第42页，共48页，2023年，2月20日，星期四4、下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序__________________(5)>(2)>(1)>(3)>(4)练习第43页，共48页，2023年，2月20日，星期四5、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________________________练习(4)>(2)>(1)>(3)第44页，共48页，2023年，2月20日，星期四6、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：________________________