苏教版 金属的腐蚀与防护资料

1、专题1 第三单元 金属的腐蚀和防护,只有铁制品会生锈吗？,铁器品易生锈,除了金、铂之外，大多数金属都会发生腐蚀。,铜的表面形成“铜绿”；银饰表面失去光泽。,为什么要关注金属的腐蚀和防护？,损失有时是无可估计的。 例如：工厂停产、桥梁或建筑物损坏甚至坍塌、地下管道泄漏或导致其他安全事故。,据报道，全世界每年因金属腐蚀造成的直接经济损失约达7000亿美元，约占各国国内生产总值（GDP）的2% 4%，超过地震等自然灾害造成的损失的总和,必须重视！,金属的电化学腐蚀,阅读教材P23，回答 1、什么是金属的腐蚀？ 2、金属的腐蚀的本质是什么？ 3、金属的腐蚀可分为哪几类？,一、金属的腐蚀,1、什么是金属

2、腐蚀？,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、金属腐蚀的本质是什么?,是金属本身失去电子变成阳离子的过程 （发生氧化反应）。,M - ne- = Mn+,3、金属腐蚀的类型有哪些？,金属与其他物质(如SO2、Cl2、O2等)直接接触发生氧化还原反应而引起的腐蚀。,不纯的金属或合金在跟电解质溶液接触时，发生原电池反应，使比较活泼的金属失去电子被氧化而引起的腐蚀。,化学腐蚀： 电化学腐蚀：,(次要),(更普遍、腐蚀速率更大),根据与金属接触的介质不同,我们知道，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。那么，空气中的氧气和水是怎样使钢铁生锈的呢？,

3、P23 你知道吗？,钢铁在这过程发生了电化学腐蚀。,如何具备形成原电池的条件？,钢铁,潮湿空气,水膜,CO2、 SO2、H2S,电解质溶液（H+),铁,C,又根据电解质溶液的酸碱性的不同电化学腐蚀可分为两种。,原电池,故溶液常呈弱酸性。,析氢腐蚀,吸氧腐蚀,二、钢铁的电化学腐蚀,1、铁粉中加入炭粉有何作用？两装置中均能形成原电池吗？,2、两装置中的实验现象有何不同？产生差异的可能原因？,实验：,a,Fe+C氯化钠溶液,Fe+C稀醋酸溶液,观察水柱的变化与试管中的现象。,P23活动与探究,b,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

4、氢腐蚀,二、钢铁的电化学腐蚀,二、钢铁的电化学腐蚀,1.吸氧腐蚀（酸性很弱或中性环境）,O2+2H2O+4e-=4OH-,2Fe - 4e- = 2Fe2+,4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3nH2O+(3-n)H2O,负极,正极,Fe,C,（氧化反应）,（还原反应）,电池反应式：,2Fe +O2+2H2O=2Fe(OH)2,然后,Fe(OH)2被进一步氧化，,铁锈的主要成分,吸氧腐蚀,二、钢铁的电化学腐蚀,2.析氢腐蚀（酸性较强的环境）,Fe - 2e- = Fe2+,Fe(OH)2Fe(OH)3Fe2O3nH2O（铁锈）,负极,正极,Fe,C,

5、电池反应式：,然后，随着氢气的析出，溶液的pH 上升，Fe2+2OH-=Fe(OH)2,2H+2e-=H2,（氧化反应）,（还原反应）,Fe+2H+=Fe2+H2,析氢腐蚀,钢铁的两种电化学腐蚀的比较,水膜呈较强酸性,水膜呈中性、弱酸性或碱性,Fe-2e-=Fe2+,2Fe-4e-=2Fe2+,O2+2H2O+4e-=4OH-,2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2,Fe2O3 nH2O,4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3,金属的电化学腐蚀以吸氧腐蚀为主(pH5.6时)；若pH5.6时则为析氢腐蚀。,练习：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

6、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：_ 正极：_。,中性或碱,吸氧,2Fe 4e-2Fe2+,O2+2H2O+4e-4OH,酸,析氢,Fe 2eFe2+,2H+2e-H2,P25交流与讨论,铁生锈除了必须有空气和水的参与之外，还受其他因素的影响。请解释下列有关铁生锈现象的原因。,1.相对于在内河行驶的轮船来讲，海轮更容易被腐蚀。,因为海水中含有较多的氯化钠等盐类，导电能力比内河的水更强，在电解质溶液中，电化学腐蚀更容易进行 。,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.,由于南极的

7、温度常年在0以下，说明在较低温度下，腐蚀较不易进行.,3.用于连接铜板的铁螺丝容易生锈。,是由于铁与铜及空气中的水蒸汽构成了原电池，而铁比铜活泼，作原电池的负极，易被腐蚀而生锈。,电极材料的影响,4.当化工厂排出的废气为酸性时，工厂附近的钢铁设施容易生锈。,电解质溶液为酸性，pH较小时，析氢腐蚀更容易进行。,P25 金属的电化学防护,完成表1-5,表1-5防止金属腐蚀的措施和原理,表面覆盖保护层，隔绝空气和水,你能举出其他类似的例子吗？,在金属制品表面镀一层其他金属,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,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,1、在金属表面覆盖

8、保护层,涂油或刷油漆、加塑料层、镀不活泼金属,三、钢铁的电化学防护,3、电化学保护法(利用原电池原理),2、改变金属的内部组织结构,添加其他元素形成耐腐蚀合金（如制成不锈钢）,（1）牺牲阳极保护法,（2）外加电流的阴极保护法,（1）牺牲阳极保护法： 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；而阳极的活泼金属则受到腐蚀。,3、电化学保护法(利用原电池原理),这种方法常用于保护海轮外壳、水中的钢桩、水中钢铁闸门等。,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,用牺牲锌块的方法来保护钢闸们，锌块必须定期更换,将被保

9、护的钢铁设备（如钢闸门）做阴极，用惰性电极做阳极，在海水中，在外加直流电作用下，电子被迫流向被保护的钢铁设备，使其表面累积大量负电荷，抑制其失去电子，阻止其被腐蚀。,（2）外加电流的阴极保护法：,这种方法常用于防止土壤、海水及河水中的金属设备的腐蚀。,外加电流的阴极保护法示意图,马口铁和白铁皮用的是哪种方法防腐？ 哪种铁更不容易被腐蚀？,马口铁即镀锡铁皮。,防腐原理：都是在金属表面覆盖保护层。,白铁皮即镀锌铁皮。,？提示：较活泼的金属较先被腐蚀！,当镀层被破坏时，哪一种情况下，铁较不容易被腐蚀？,白铁皮（即镀锌铁皮）中的铁较不容易被腐蚀。,马口铁（镀锡铁皮）,白铁皮(镀锌铁皮),形成Fe-Sn

10、原电池,形成Fe-Zn原电池,先腐蚀铁而易出现透孔现象,先腐蚀锌保护铁,金属腐蚀全部有害吗？,阅读课本拓展视野,2）利用腐蚀防腐,1）电路板的印制,四、金属腐蚀原理的应用,如将铝片浸入浓硫酸或浓硝酸中使其生成致密氧化膜而钝化。,操作：在铜片需要刻蚀的地方蘸上Fe3+ 溶液，将铜单质氧化成铜离子，反应的离子方程式为： 2Fe3+ + Cu=2Fe2+ +Cu2+,如将铁放入NaOH和NaNO3混合溶液中使其生成致密氧化膜而防止腐蚀。,“烤蓝”,未经烤蓝处理,经过烤蓝处理,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-=Fe 2+ B、 2H + + 2e-

11、 =H2 C、 4OH - - 4e-= 2H2O + O2 D、 2H2O + O2 + 4e- = 4OH -,D,2、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、 B、 C、,Fe,Fe,Fe,Sn,Zn,A,3.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,4、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,A,5、下列防腐措施中，属于电化学保护法的是（ ） A.用氧化剂使金属表面生成一层致密稳定的氧化物保护膜 B.在金属中加入一些铬或镍制成合金 C.在轮船的船壳水线以下部分装上一些锌 D.金属表面喷漆,C,6、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（ ）