《金属的腐蚀与防护》课件

《金属的腐蚀与防护》金属的腐蚀金属的腐蚀金属原子金属阳离子失去e－M－ne－＝Mn＋化学腐蚀和电化学腐蚀【自主学习】1.什么是金属腐蚀？2.金属腐蚀的本质是什么？3.金属腐蚀的种类有哪些？金属腐蚀是金属或合金与周围的气体或液体发生氧化还原反应而引起损耗的现象。金属与其表面接触的一些物质（如O2、Cl2、SO2）直接反应而引起的腐蚀。铁与氯气直接反应而被腐蚀1.化学腐蚀金属的腐蚀银器表面变黑（Ag2S）钢铁在潮湿空气中容易生锈钢铁Fe、C水膜电解质溶液CO2、SO2、H2S在钢铁表面形成无数微小原电池2.电化学腐蚀金属的腐蚀当不纯的金属与电解质溶液接触时发生原电池反应，比较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀。实验探究

取两支试管，分别加入两颗锌粒和等体积、等浓度的稀盐酸。向左边的试管中滴加1~2滴硫酸铜溶液，观察现象。解释产生不同现象的原因。结论：电化学腐蚀比化学腐蚀的速率大。锌和稀盐酸锌和稀盐酸CuSO4化学腐蚀电化学腐蚀在酸性环境中，由于在腐蚀过程中不断有H2放出，所以叫做析氢腐蚀。负极：Fe－2e－＝Fe2＋正极：2H＋＋2e－＝H2↑总反应：

Fe＋2H＋＝Fe2＋＋H2↑金属的腐蚀（1）析氢腐蚀2.电化学腐蚀根据电解质溶液性质不同分为：析氢腐蚀和吸氧腐蚀

如果钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性，但溶有一定量的氧气，此时就会发生吸氧腐蚀。钢铁等金属的腐蚀主要是吸氧腐蚀。负极：2Fe－4e－＝2Fe2＋正极：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－总反应：2Fe＋2H2O＋O2＝2Fe(OH)2后续反应：4Fe(OH)2＋2H2O＋O2＝4Fe(OH)3Fe2O3•xH2O铁锈的主要成分金属的腐蚀（2）吸氧腐蚀2.电化学腐蚀实验探究

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。有气体参加反应，发生吸氧腐蚀。一段时间金属的防护发蓝处理涂机油喷漆镀锌不锈钢1.改变金属材料的组成2.在金属表面覆盖保护层实验探究资料卡片Fe2+与K3[Fe(CN)6]溶液（黄色）反应生成KFe[Fe(CN)]6沉淀（带有特征蓝色）。这是检验溶液中Fe2+的常用方法。

在含NaCl的琼脂溶液中滴入5~6滴酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液，混合均匀后倒入两个培养皿中。分别将裹有锌皮的铁钉和缠有铜丝的铁钉放入两个培养皿中，观察并解释实验现象。裹有锌皮的铁钉缠有铜丝的铁钉实验探究裹有锌皮的铁钉缠有铜丝的铁钉锌作负极：2Zn－4e－＝2Zn2＋铁作正极：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－铁作负极：2Fe－4e－＝2Fe2＋铜作正极：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－思考与讨论白铁皮：薄钢板表面镀上一层锌马口铁：薄钢板表面镀上一层锡若表面出现破损时，请分析并说明白铁皮、马口铁的腐蚀情况。破损时，锌作负极而被腐蚀破损时，铁作负极而被腐蚀金属活动性：Zn>Fe>Sn（1）牺牲阳极法被保护金属作为正极（阴极）活泼金属作为负极（阳极）金属的防护3.电化学防护法被保护金属作为阴极惰性电极作为辅助阳极外接直流电源（2）外加电流法金属的防护3.电化学防护法金属腐蚀快慢的判断方法下图各烧杯中盛有稀盐酸，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序是怎样的？①②③④⑤⑥电解池的阳极原电池的负极化学腐蚀原电池的正极电解池的阴极＞＞＞＞金属活动性差别越大，活泼性强的金属腐蚀越快牺牲阳极法外加电流法腐蚀由快到慢：①②③④⑤⑥随堂练习1.下列关于金属腐蚀的说法正确的是A.金属在潮湿空气中腐蚀的实质是：M＋nH2O===M(OH)n+1/2H2↑B.金属的化学腐蚀的实质是：M－ne－===Mn＋，电子直接转移给氧化剂C.金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行D.在潮湿的环境中，金属的电化学腐蚀一定是析氢腐蚀随堂练习2.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－===Fe2+D.a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀随堂练习3.铜板上铁铆钉的吸氧腐蚀原理如图所示。下列说法正确的是A.正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑B.此过程中还涉及反应4Fe(OH)2＋2H2O＋O2

===4Fe(OH)3C.此过程中Fe、Cu均被腐蚀D.此过程中电流从Fe流向Cu随堂练习4.下列有关金属铁的腐蚀与防护，说法正确的是A.在钢铁表面进行发蓝处理，生成四氧化三铁薄膜保护金属B.当镀锡铁和镀锌铁镀层破损时，后者更易被腐蚀C.铁与电源正极连接可实现电化学保护D.阳极氧化处理铝制品生成致密的保护膜属于电化学保护法随堂练习5.下列对如图所示的实验装置的判断错误的是A.若X为碳棒，开关K置于A处可减缓铁的腐蚀B.若X为锌棒，开关K置于A或B处均可减缓铁

的腐蚀C.若X为锌棒，开关K置于B处时，为牺牲阳极法D.若X为碳棒，开关K置于B处时，铁电极上发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑【答案】1.B2.B3.B4.A5.D任务一化学腐蚀与电化学腐蚀的比较[问题探究]1.与铜质水龙头连接处的钢质水管易生锈,为什么?答案

铁与铜及空气中的水蒸气构成原电池,发生电化学腐蚀,增大腐蚀速率,铁作负极,易失电子,所以易生锈。2.你认为在硫酸厂附近的金属发生的主要是哪一类腐蚀?答案

析氢腐蚀;硫酸厂附近空气中的二氧化硫的含量较高,导致金属接触到的溶液酸性较强,所以易发生析氢腐蚀。[深化拓展]化学腐蚀与电化学腐蚀的区别与联系类型化学腐蚀电化学腐蚀(主要)定义金属与其表面接触的一些物质(如O2、Cl2、SO2等)直接反应而引起的腐蚀当不纯的金属与电解质溶液接触时会发生原电池反应,比较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀吸氧腐蚀(主要)析氢腐蚀条件金属与某些单质或某些非电解质直接接触水膜中溶有O2,呈极弱酸性或中性水膜酸性较强现象无电流产生有微弱电流产生类型化学腐蚀电化学腐蚀(主要)反应式(以铁腐蚀为例)2Fe+3Cl2===2FeCl3负极:Fe-2e-===Fe2+正极:2H2O+O2+4e-===4OH-正极:2H++2e-===H2↑联系两种腐蚀往往同时发生,只是电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍,危害更大[素能应用]典例1下列有关金属腐蚀的说法中正确的是(

)A.金属腐蚀指不纯金属与接触到的电解质溶液进行化学反应而损耗的过程B.电化学腐蚀指在外加电流的作用下不纯金属发生化学反应而损耗的过程C.钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀,负极吸收氧气,产物最终转化为铁锈D.金属的电化学腐蚀和化学腐蚀本质相同,但电化学腐蚀伴有电流产生答案

D解析

金属腐蚀的本质,主要是金属原子失电子被氧化,腐蚀的内因是金属的化学性质比较活泼,外因是金属与空气、水和其他腐蚀性的物质接触,腐蚀主要包括化学腐蚀和电化学腐蚀,所以A错误;电化学腐蚀指不纯金属发生原电池反应而损耗的过程,不需要外加电流,所以B错误;钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀,正极吸收氧气,所以C错误;只有选项D正确。金属腐蚀类型的判断方法(1)根据是否发生原电池反应来判断。发生原电池反应引起的金属腐蚀,属于电化学腐蚀,否则属于化学腐蚀。(2)根据金属的活动性及电解质溶液的酸性强弱判断,位于金属活动性顺序中氢前面的金属,在酸性较强的电解质溶液中发生析氢腐蚀,在中性或酸性较弱的电解质溶液中发生吸氧腐蚀;位于金属活动性顺序氢后面的金属只可能发生吸氧腐蚀。变式训练1(2019江苏卷)将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后,置于如图所示装置中,进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是(

)A.铁被氧化的电极反应式为Fe-3e-===Fe3+B.铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能C.活性炭的存在会加速铁的腐蚀D.以水代替NaCl溶液,铁不能发生吸氧腐蚀答案

C解析

题述条件下铁粉发生了吸氧腐蚀,Fe失电子生成Fe2+,A项错误;在铁的腐蚀过程中,化学能会转换为电能和热能,B项错误;活性炭与Fe、NaCl溶液构成原电池,可加快铁的腐蚀速率,C项正确;以水代替NaCl溶液,水虽是一种弱电解质,但也能使铁发生吸氧腐蚀,只是速率会变慢,D项错误。任务二金属腐蚀快慢的判断及金属的防护[问题探究]1.镀锌铁和镀锡铁均是在铁片表面覆盖了保护层,当保护层损坏时,哪类铁腐蚀速率较大?答案

镀锡铁。2.在同一电解质溶液中,对于电解原理引起的腐蚀(金属作电解池的阳极)、原电池原理引起的腐蚀(金属作原电池的负极)、化学腐蚀、有防护措施的腐蚀,这些腐蚀由快到慢的顺序是怎样的?答案

在同一电解质溶液中:电解原理引起的腐蚀(金属作电解池的阳极)>原电池原理引起的腐蚀(金属作原电池的负极)>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。[深化拓展]1.金属的防护措施2.牺牲阳极法与外加电流法的比较

类型牺牲阳极法外加电流法是否外接电源否是所用的原理原电池原理电解原理两个电极的材料正极:被保护金属负极:比被保护金属活泼的金属被保护金属与外接电源的负极相连作阴极,惰性电极与外接电源正极相连作阳极保护效果外加电流法的保护效果比牺牲阳极法的保护效果更好[素能应用]典例2如图,各烧杯中盛有海水,铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为(

)A.②①③④

B.④③①②C.④②①③

D.③②④①答案

C解析

②③④实质均为原电池装置。③中Fe为正极被保护;②④中Fe为负极,均被腐蚀,但相对来说,Fe和Cu的金属活动性的差别比Fe和Sn的大,故铁铜原电池中Fe被腐蚀得快;①中发生化学腐蚀。不同条件下金属腐蚀快慢的判断(1)同一种金属在不同电解质溶液中腐蚀由快到慢的顺序为(其他条件相同):强电解质溶液>弱电解质溶液>非电解质溶液。(2)无保护措施的金属腐蚀>有一定保护措施的金属腐蚀>原电池正极金属的腐蚀>电解池阴极金属腐蚀。(3)对同一种电解质溶液来说,电解质溶液浓度越大,腐蚀一般越快。典例3钢铁很容易生锈而被腐蚀,每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一。(1)钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀,该腐蚀过程中的电极反应式为

。

(2)为了减小某水库铁闸门被腐蚀的速率,可以采用图甲所示的方案,其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用

(填写字母序号)。该防护方法属于

法。

A.铜 B.钠 C.锌 D.石墨(3)图乙所示的方案也可以减小铁闸门的腐蚀速率,其中铁闸门应该连接在直流电源的

极。该防护方法称为

。

答案

(1)负极:2Fe-4e-===2Fe2+,正极:O2+2H2O+4e-===4OH-(2)C牺牲阳极(3)负外加电流法解析

(1)发生吸氧腐蚀时,负极上Fe失电子,正极上O2得到电子。(2)铁闸门上连接一块比铁活泼的金属如锌,则锌会失去电子而溶解,Fe被保护,属于牺牲阳极法,Na会与水反应生成NaOH,达不到保护铁闸门的