高中化学必修四-4金属的电化学腐蚀与防护课件

金属的腐蚀和防护金属腐蚀的现象锈蚀的大桥锈蚀的闸门锈蚀的轮船锈蚀的楼梯金属腐蚀我国作为世界上钢铁产量最多的国家（2005年全国生产钢材37117.02万吨），每年被腐蚀的铁占到我国钢铁年产量的十分之一，因为金属腐蚀而造成的损失占到国内生产总值的2%~4%；约合人民币：3000亿元（2005年我国国内生产总值将达15万亿元）。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4%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（平均值）损失的总和，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。阅读：你有何感想？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成的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。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，造成重大环境污染；管道和设备跑、冒、滴、漏，破坏生产环境，有毒气体如Cl2、H2S、HCN等的泄漏，更会危及工作人员和附近居民的生命安全。面对这样惊人的数据和金属腐蚀危害事实，大家有没有想过，铁怎么会被腐蚀？怎样防腐？阅读课本P84-P871、什么是金属腐蚀？有哪些类别？2、化学腐蚀和哪些因素有关？3、什么是电化学腐蚀？有哪些类别？分别发生哪些电极反应？知识总结金属阳离子失e-氧化反应（三）金属腐蚀的类型化学腐蚀电化腐蚀一、金属的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+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。知识总结电化学腐蚀的类型析氢腐蚀吸氧腐蚀家用燃气灶放在南极已差不多90年食品罐头一般情况下，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。在新疆吐鲁番和海南省两地，哪个地区铁生锈相对慢一些？为什么？

新疆吐鲁番，因为该地区相对干燥，水分稀少，而海南地区潮湿多雨，温度高，易发生电化学腐蚀。2、电化学腐蚀

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。一、原电池：把化学能转化为电能的装置二、原电池原理原电池负极（较活泼金属）正极（较不活泼金属或非金属导体）三、判断原电池正、负极的方法

较活泼的金属发生氧化反应，电子从较活泼的金属（负极）通过导线流向较不活泼的金属（正极）1、由组成原电池的两极材料判断；2、根据电流方向或电子流动方向判断；3、根据原电池两极发生的变化来判断；4、电极反应现象．复习回忆四、构成原电池的条件:1、自发进行的氧化还原反应2、有两种活动性不同的金属（或一种是非金属导体如碳棒）做电极。（一般负极与电解质发生氧化还原反应）3、两极材料均插入电解质溶液中。4、两极相连形成闭合回路。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总结：铁钉遇到强酸或有O2、H2O存在的情况下，铁均可被腐蚀，遇到电解质时，一般腐蚀速率更快。不会，因为月球上缺少水分和氧气。请你预测一下，铁在月球上会不会生锈？为什么？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。其中铁作负极,碳作正极。OH-Fe2+FeCH2Fe2+O2FeCe-e-e-e-e-e-

在负极，铁失去电子而被氧化成Fe2+：Fe–2e-=Fe2+在正极，有两种情况：

吸氧腐蚀：2H2O+O2+4e-=4OH–

析氢腐蚀：2H++2e-=H2↑吸氧腐蚀与析氢腐蚀（以钢铁为例）类型吸氧腐蚀析氢腐蚀条件正极反应(C)负极反应(Fe)其他反应水膜呈弱酸性或中性O2+2H2O+4e-=4OH-Fe-2e-=Fe2+水膜呈酸性2H++2e-=H2↑Fe-2e-=Fe2+Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓4Fe(OH)2+2H2O+

O2=4Fe(OH)34Fe(OH)3失去部分水转化为铁锈

化学腐蚀和电化学腐蚀都是铁等金属原子失去电子变成阳离子的过程。也就是说,金属在腐蚀过程中,发生了氧化还原反应。金属腐蚀的本质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-C-NaCl形成原电池。铁作负极，失去电子变成亚铁离子，从而被腐蚀。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。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。2、介质：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。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。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你还知道哪些防止金属腐蚀的方法？请举例说明。用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块必须定期更换制成不锈钢，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。2、外加电流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。辅助阳极（不溶性）外加电流的阴极保护法示意图除此以外还有其它防护方法？金属的防护方法1、在金属表面覆盖保护层2、改变金属的内部组织结构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刷油漆、涂机油、加塑料层……不锈钢、马口铁、白口铁……牺牲阳极的阴极保护法……答案一、金属腐蚀的本质：

是金属或合金与周围接触到的气体或液体发生氧化还原反应而引起损耗的过程。

M-ne-=Mn+二、金属腐蚀的类型：（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叫做化学腐蚀。（2）电化学腐蚀

不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失电子而被氧化的腐蚀叫做电化学腐蚀。化学腐蚀和电化学腐蚀的比较相互关系反应现象条件电化学腐蚀化学腐蚀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或合金跟电解质溶液接触金属跟接触的物质反应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。水中溶有O2、CO2、SO2等气体，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。钢铁表面形成的微小原电池示意图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↑

或2H2O+O2+4e—=4OH—思考：你能写出它们的电极反应式？4.钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较Fe2O3·nH2O（铁锈）通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜呈酸性。水膜呈中性或酸性很弱。电极反应负极Fe(-)Fe-2e=Fe2+2Fe-4e=2Fe2+正极C(+)2H2O+2e－

=H2↑+2OH－

O2+2H2O+4e=4OH-总反应:Fe+2H2O==Fe(OH)2+H2↑2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3联系课堂练习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↑金属腐蚀的快慢:电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀同一金属在不同物质中腐蚀的快慢:强电解质＞弱电解质＞非电解质5.金属腐蚀快慢的判断：(1)与构成微电池两极的材料有关。两极材料的活动性差别越大，氧化还原反应的速率越

，活泼金属被腐蚀的速度越

。(2)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。（3）同一种金属的腐蚀：在强电解质中

弱电解质中

非电解质中（4）一般说来：原电池原理引起的腐蚀

化学腐蚀

有防腐措施的腐蚀。注意：在钢铁的腐蚀过程中，其电化学腐蚀更严重，在电化学腐蚀中，吸氧腐蚀更普遍。>>>>>快快>>电解电极产物的判断要判断电极反应的产物，必须掌握离子的放电顺序。判断电极反应的一般规律是：(1)在阳极上①活性材料作电极时：金属在阳极失电子被氧化成阳离子进人溶液，阴离子不容易在电极上放电。②用惰性电极(Pt、Au、石墨、钛等)时：溶液中阴离子的放电顺序（由难到易）是：(2)在阴极上无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应，发生反应的是溶液中的阳离子。阳离子在阴极上放电顺序是：上述顺序基本上是金属活动性顺序，越活泼的金属，其阳离子越难得到电子，但Fe3+氧化性较Cu2+强。课堂练习1、钢铁发生吸氧腐蚀时，发生还原反应的电极反应式是（）A、Fe–2e-=Fe2+B、2H++

2e-=H2↑C、4OH--4e-=2H2O+O2↑D、2H2O+O2+4e-=4OH-

D3、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B5、下列叙述正确的是（）A.锌跟稀硫酸反应制取氢气，加入少量硫酸铜溶液能加快反应速率B.镀层破损后，白口铁(镀锌的铁)比马口铁(镀锡的铁)更易腐蚀C.家用炒菜铁锅出现锈斑的原因是发生了化学腐蚀D.吸氧腐蚀时正极放出氧气，析氢腐蚀时正极放出氢气E.化学腐蚀速率超过电化学腐蚀速率，析氢腐蚀比吸氧腐蚀普遍A6、以下现象与电化学腐蚀无关的是（）A.黄铜(铜锌合金)制作的铜制品不易被腐蚀B.生铁比纯铁容易腐蚀C.铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈D.银制奖牌久置后表面变暗7、下列事实不能用电化学理论解释的是（）A.轮船水线下船壳上装一偶一定数量的锌块B.铝片不用特殊方法保存C.纯锌与稀硫酸反应时，滴入少量的硫酸铜后速率加快D.镀锌铁比镀锡铁耐用DB10、埋在地下的铸铁输油管道，在下列各种情况下，腐蚀最慢的是（）A.在含铁元素较多的酸性土壤中B.在潮湿疏松透气的土壤中C.在干燥致密不透气的土壤中D.在含碳粒较多的潮湿透气的中性土壤中11、(2007广东)为了避免青铜器生成铜绿，以下方法正确的是（）A.将青铜器放在银质托盘上B.将青铜器保存在干燥的环境中C.将青铜器保存在潮湿的空气中D.在青铜器的表面覆盖一层防渗的高分子膜CBD12、下列金属防护的方法不正确的是（）A.对健身器材刷油漆以防锈B.对某些工具的“机械转动部位”选用刷油漆方法来防锈C.用牺牲锌块的方法来保护船身D.自行车的钢圈上镀上一层Cr防锈B13、下列各组金属均有导线相连，并插入对应的液体中，其中能组成原电池的是（）A.Cu|H2SO4（稀）|CB.Cu|AgNO3（aq）|AgC.Zn|CCl4（稀）|CuD.Fe|H2SO4（稀）|Fe14、下列各组金属均有导线相连，并插入稀硫酸溶液中，其中铁被腐蚀的速度由快到慢的顺序是（）①Fe-Fe②Fe-Sn③Fe-Zn④Cu-FeA.②①③④B.③②④①C.④②③①D.④②①③BD16、电工操作中规定，不能把铜线和铝线拧在一起连接线路，这是因为:铜线与铝线拧在一起时，铜与铝组成原电池，铝线被腐蚀而失去导电能力3、在含有H2S气体的空气中，银器表面易变黑（生成了Ag2S），原因是银发生了______（填“析氢”或“吸氧”）腐蚀，其电极反应式为：正极

，负极

，最终在银器表面生成Ag2S的离子方程式是：

。吸氧O2+2H2O+4e-=4OH-

Ag-e-=Ag+

2Ag++H2S=Ag2S+2H+

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：__________________________________________________2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3O2+2H2O+4e-＝4OH-2Fe–4e-＝2Fe2+练习原电池电解池电镀池定义化学能转变成电能的装置。将电能转变成化学能的装置。应用电解原理在某些金属表面镀上一层其它金属的装置。形成条件①活动性不同两电极②电解质溶液③形成闭合回路①两电极接直流电源②电极插人电解质溶液③形成闭合回路①镀层金属接电源正极，待镀金属接电