金属的电化学腐蚀及其防护

专题1第三单元金属的腐蚀与防护2017.10.16铁锈的主要成分：Fe2O3·XH2O铁生锈（铁锈主要成分Fe2O3.xH2O）金属的腐蚀在生活中非常普遍钢铁生锈铁锈的主要成分：Fe2O3·XH2O铜器生锈铜器表面生成铜绿铜绿的的主要成分：Cu2(OH)2CO3看后：你有何感想？资料：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为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。美国明尼苏达州跨河大桥

2007年8月1日１８：0５分突然垮塌事故后果：13人死亡，100多人受伤1.巨大交通流量2.丢失的各类关键螺栓3.老化生锈的金属结构4.桥体内栖息的鸽子及其日积月累的大量排泄物

美国明尼苏达州首府的跨河大桥突然垮塌后，调查人员研究发现了造成本次事故的多个原因，比如整天川流不息的巨大交通流量、丢失的各类关键螺栓、以及老化生锈的金属结构等等。不过，还有一个因素同样不能忽视，那就是在大桥桥体内栖息的鸽子及其日积月累的大量排泄物。据美联社报道，从20多年前开始，桥梁检测人员就发现，这座倒塌大桥内部生活着大量鸽子，科学家介绍说，鸽子粪便内含有酸性物质和盐类。这些物质被雨水溶解后，就会与桥梁金属部件发生电化学反应，其结果就是让金属结构腐蚀生锈。如此反复，持续时间长了，经常遭到鸽子粪便“空袭”的大桥金属结构和混凝土部件慢慢就会变得日益脆弱和不堪重负了。鸽子的粪便加快了大桥金属结构的腐蚀老化速度，最终成为本次垮塌事件的“帮凶”。事故调查一、金属的腐蚀：1、定义：是指金属或合金与周围环境中的物质发生化学反应而腐蚀损耗的现象。3、类型：化学腐蚀和电化学腐蚀。2、本质：金属原子失电子被氧化为离子：R-ne-=Rn+金属单质变成金属化合物（按下图进行实验）请比较实验现象的差异？联系旧知化学腐蚀电化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀条件现象本质联系金属与其他物质直接接触，如酸、SO2、Cl2、O2等）。不纯金属或合金发生原电池反应。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，更快。2、金属腐蚀的类型（书P23）钢铁及其制品通常为含碳的铁合金，它们是如何发生电化学腐蚀生成红红的铁锈的呢？你思考过吗向铁粉中加入少量的炭粉，混合均匀后，撒入内壁分别用氯化钠和稀醋酸润湿过的两支试管分别标记为a、b中，按书P24图1-27装置好仪器。3分钟后，打开止水夹，观察、比较导管中水柱（小试管中加入品红溶液）的变化。活动探究（书P23）注：具支试管中留有少量的a氯化钠溶液和b稀醋酸。实验现象装置b中的导管中水柱下降。正极：2H++2e-=H2

↑负极：Fe-2e-=Fe2+电池反应：Fe+2H+=Fe2++H2↑酸性下：析氢腐蚀装置a的导管中水柱上升;负极：2Fe-4e-=2Fe2+正极：O2+2H2O+4e-=4OH-电池反应：2Fe+

O2+2H2O

=2Fe(OH)2碱性和中性下吸氧腐蚀4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3铁锈：Fe2O3·nH2O生活中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—例4：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烤蓝涂机油烤漆涂凡士林镀锌镀铬二、金属的电化学防护1、生活中金属防护二、金属的防护2、覆盖保护层法：涂油、涂漆、覆盖塑料；镀不活泼金属等；1、改变金属组成或结构的方法：如制成不绣钢合金。3、电化学保护法：（1）金属作为原电池的正极，牺牲负极（2）金属作为电解池的阴极（牺牲阳极的阴极保护法）（外加电流的阴极保护法）二、金属的防护（1）牺牲阳极的阴极保护法（原电池的牺牲负极保护正极）3、电化学保护法：负极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二、金属的防护辅助阳极（不溶性）（2）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。总结规律三、防腐措施由好到坏的顺序

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＞无防腐条件电解池的阴极保护法原电池的牺牲负极保护正极法一般的防护方法练习：下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是：认识：有关金属腐蚀的快慢：(1)电解池阳极金属引起的腐蚀

原电池的负极引起的腐蚀

化学腐蚀

有防腐措施的腐蚀。(2)对于原电池负极引起的腐蚀：若两极材料的活动性差别越大，则腐蚀的速度越

。(3)同一种金属的腐蚀：在强电解质中

弱电解质中

非电解质中练习：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+铁的吸氧腐蚀1、如图,水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：（1）若试管中液面上升，则溶液呈性，发生腐蚀,电极反应式为：负极：正极：若试管液面下降，则溶液呈性，发生