金属的腐蚀与防护

1、1-3 金属的腐蚀与防护,思考 判断右图装置是否为原电池？若是，指出电极名称并写出电极反应式。,负极：Fe -2e = Fe2+ 正极：2H+ +2e = H2,思考 若将Fe棒C棒粉碎掺在一起制成一光亮的Fe-C合金棒，插在HCl里，则是否构成了原电池？若是，电极反应是什么？长期放置，铁棒表面会有什么变化？,铁锈的主要成分 Fe2O3nH2O,铜绿的主要成分Cu2(OH)2CO3,金属腐蚀的类型,化学腐蚀,电化腐蚀 (常见),析氢腐蚀,吸氧腐蚀,一、金属的腐蚀,金属阳离子,失e,被氧化,金属原子,金属腐蚀的本质：,金属腐蚀：,是指金属或合金跟接触的气体或液体发生化学反应（氧化还原）而腐蚀损耗

2、的过程。,阅读教材,金属腐蚀后的特征：,在外形、色泽以及机械性能等方面都发生一定的变化,金属的化学腐蚀与电化学腐蚀比较,金属原子失去电子被氧化的过程 M - ne- = Mn+,化学腐蚀,电化学腐蚀,金属和其它物质(如SO2、Cl2、O2等)直接接触发生氧化还原反应而引起的,不纯金属或合金发生原电池反应，使较活泼的金属失电子被氧化而引起的,直接发生氧化还原反应,发生原电池反应,腐蚀过程无电流产生,有微弱电流产生,金属直接被腐蚀,较活泼金属被腐蚀,电化学腐蚀 化学腐蚀,往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍，危害更大。,为什么钢铁在干燥的空气中不易生锈，而在潮湿的空气中却易生锈呢？,钢铁,潮湿空气,水

3、膜,溶解CO2、 SO2、H2S、尘埃等,钢铁表面形成电解质溶液,钢铁中的铁和碳构成两电极,原电池,金属合金原电池,活泼金属作负极：,杂质(C或较不活泼的金属)作正极,失电子，转移到杂质上,电解质溶液中的物质在杂质上得到电子,钢铁的析氢腐蚀示意图,钢铁的吸氧腐蚀示意图,钢铁表面形成的微小原电池示意图,1.加入炭粉有何作用？两装置中能否形成原电池？,P23 活动与探究 观察实验现象，回答有关问题,2.两装置中现象有何不同？说明什么问题？,2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2,右侧导管内液面上升,右侧导管内液面下降,有气体参与反应(O2),有气体生成(H2),发生吸氧腐蚀,发生析氢腐蚀,水膜酸

4、性很弱或呈中性,水膜酸性较强,O2+2H2O+4e-=4OH-,Fe - 2e- = Fe2+,Fe+2H+=Fe2+H2 ,Fe2+2OH-= Fe(OH)2 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3nH2O+(3-n)H2O,较高,较低,2H2O+2e- =H2+2OH-,1. 相对于在内河行驶的轮船来说，海轮更容易被腐蚀。,2. 1910年遗留在南极的食品罐头盒，其表面至今很少有铁锈出现。,3. 用于连接铜板的铁螺丝容易生锈。,4. 当化工厂排出的废气为酸性时，工厂附近的铁制品容易生锈。,影响了金属腐蚀快慢的因素,P25 交流与讨论,海水中的电解质

5、浓度大于内河水中的电解质浓度。,南极的温度很低。,连接处更易形成原电池反应。,在酸性条件下同时可发生化学腐蚀和电化学腐蚀，反应速度也比在中性或碱性条件下快。,判断金属腐蚀快慢的规律 不纯的金属或合金，在潮湿空气中形成微电池发生电化腐蚀，活泼金属因被腐蚀而损耗，金属腐蚀的快慢与下列二种因素有关： 1）与构成微电池的材料有关，两极材料的活动性差别越大，电动势越大，氧化还原反应的速度越快，活泼金属被腐蚀的速度就越快； 2）与金属所接触的电解质强弱有关，活泼金属在电解质溶液中的腐蚀快于在非电解质溶液中的腐蚀，在强电解质溶液中的腐蚀快于在弱电解质溶液中的腐蚀。,(一)对于不同的金属而言：与金属的活泼性有

6、关，一般活泼性越强的金属，越_被腐蚀。 (二)对于同种金属而言： 1.与引起腐蚀的原因有关：一般说来，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 2. 与介质条件有关：一般说来同种金属的腐蚀，在强电解质中_弱电解质中 _非电解质中 3.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，较活泼金属被腐蚀的速度越 _ 。 4.与环境温度有关，温度越高，金属腐蚀速度越_ 。,容易,快,快,分析 自行车的金属部件都采用什么防护措施,烤蓝,镀铬,烤漆,涂机油,镀锌,二、金属腐蚀的防护,2.改变金属的内部组织结构：如将Cr、Ni等金属加进钢里制成合金钢。,1.金属表面覆盖

7、保护层,原理：隔绝金属与外界空气、电解质溶液的接触。,涂矿物质油脂，油漆或覆盖搪瓷、塑料。,电镀法镀抗蚀金属(Zn,Cr等易氧化形成致密的氧化物薄膜作保护层)。,用化学方法使其表面形成一层致密氧化膜。,（不锈钢、青铜器）,3.电化学保护法 牺牲阳极的阴极保护法,原理（原电池原理）： 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。,4.电化学保护法 外加电源的阴极保护法,原理：将被保护金属与电解池装置的电源负极相连，通电后，电子流向被保护的金属，从而抑制被保护金属失去电子，防止被腐蚀。,小结:金属的电化学防护,牺牲阳极（负极）的阴极(正极)保护法,外加电流

8、的阴极保护法,改变金属组成和结构,与活动性更强的金属形成原电池,被保护金属作正极,利用电解池原理，被保护金属作阴极,通过改变结构而改变性质，如钢中加入镍、铬等耐蚀金属形成不锈钢,隔绝空气和水,在金属制品表面覆盖保护层或镀耐腐蚀金属,练习下列图一、图二是铁钉在水中被腐蚀的实验,2)图1说明原溶液呈 _ 性，铁钉发生 _腐蚀， 电极反应为：,均发生了原电池 反应,中性或弱酸,吸氧,负极：Fe -2e = Fe2+ 正极：2H2O +O2 +2e =4OH-,负极：Fe -2e = Fe2+ 正极：2H+ +2e = H2,较强酸,析氢,1)上述两装置中铁钉发生变化的共性是：,3)图2说明原溶液呈

9、_性，铁钉发生 _腐蚀， 电极反应为：,练习：下列装置中，放置一段时间后，铁的腐蚀速率由慢到快的顺序是,(5) (2) (1) (3) (4),电解原理(作阳极)引起的腐蚀 原电池原理(作负极)引起的腐蚀 化学腐蚀 有原电池原理(作正极)防护措施的腐蚀 有电解池原理(作阴极)防护措施的腐蚀,由快至慢,练习： 银质奖章较长时间后变黑， 形成黑锈，可以采用抛光的方法恢复光泽，抛光的简单方法是：将变质的奖章放入盛有食盐的铝锅中，放置一段时间后，黑锈就被除去,而银不会损失。 （1）形成黑锈的原因： （2）除锈的原理：,4Ag+2H2S+O2=2Ag2S+2H2O,负极： 2Al -6e- = 2Al3+ 正极： 3Ag2S + 6e- = 6Ag+3S2- 总反应：2Al3+ +3S2-+6H2O=3H2S +2Al(OH)3 2Al +3Ag2S+6H2O=3H2S +2Al(OH)3 +6Ag,思考：白铁(镀锌铁)与马口铁(镀锡铁)哪种铁器易生锈？,析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以Fe为例）,2H+ 2e- =H2,O2 + 2H2O + 4e-=4OH-,Fe - 2e- = Fe2+,Fe2+ 2OH- =Fe(OH)2 4