高二化学金属的电化学腐蚀与防护

1、2007年8月2日，美国明尼苏达州一座跨越密西西比河的大桥发生坍塌。事故造成13人死亡。,在大桥桥体内栖息的鸽子在桥梁的关键部位留下了大量的粪便。随着时间的推移，鸽子窝及其排泄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”。,调查人员事后发现造成本次事故的多个原因，比如巨大的交通流量、丢失的各类关键螺栓、以及老化生锈的金属结构等等。还有一个不可忽视的因素，就是,我国作为世界上钢铁产量最多的国家（去年全国生产钢材5.65亿吨），每年被腐蚀的铁占到我国钢铁年产量的十分之一，由于金属腐蚀而造成的损失占国内生产总值的3%，约合人民币10000亿元。,高二化学选修4 第四章 电化

2、学基础,第四节 金属的电化学腐蚀与防护,授课者：秦 飞,几种常见的金属腐蚀, 铁在潮湿的空气中生锈, 铜在潮湿的空气中产生铜绿, 铁被酸雨腐蚀, 镁、铝等活泼金属表面形成氧化膜,金属腐蚀的共同特点,金属原子失电子呈正价，发生氧化反应。,一、金属腐蚀,失电子,氧化反应,2、本质,1、定义,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+, 铁在潮湿的空气中生锈, 铁被酸雨腐蚀,1. 用稀醋酸浸没铁粉,2. 用食盐水润湿试管后加入铁粉,3. 用稀醋酸润湿试管后加入铁粉,铁粉含碳量0.1%,问题讨论,2) 1、2号装置中分别有什么现象？,1) 含碳铁粉与酸或盐溶液

3、构成了何种装置？,构成了原电池装置,你能根据现象写出电极反应吗？,1号：A管中产生气泡，B管中导管内液面下降,2号：A管无明显变化，B管中导管内液面上升,正极：,负极：,1号试管:,电池反应：,析氢腐蚀,发生条件：,A管中产生气泡，B管中导管内液面下降,钢铁处于酸性较强环境中,Fe - 2e- = Fe2+,2H+ + 2e- =H2,Fe + 2H+ = Fe2+ + H2,负极：,正极：,电池反应：,吸氧腐蚀,发生条件：,析氢腐蚀和吸氧腐蚀都属于电化学腐蚀。,2号试管:,A管无明显变化，B管中导管内液面上升,钢铁处于极弱酸性或中性或碱性气氛中,Fe - 2e- = Fe2+,O2 + 2H

4、2O + 4e- = 4OH-,2Fe + O2 + 2H2O = 2Fe(OH)2,4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3 2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O,进一步反应：,3、类型,化学腐蚀,（形成原电池）,一般情况下，金属的电化学腐蚀更为普遍。,（不能形成原电池）,问题讨论,3) 3号装置中发生了电化学腐蚀吗？,3号装置中同时发生了析氢腐蚀和吸氧腐蚀，由于B试管中液面上升，说明吸氧腐蚀为主。,属于哪种电化学腐蚀呢？,根据3号试管中的现象你能给出何种解释？,一般情况下，金属的电化学腐蚀中吸氧腐蚀更为主要。,3、类型,化学腐蚀,1.相对于在内河行驶的轮船来

5、说，海轮更容易被腐蚀。,海水中含有较多盐类，导电能力比内河的水更强，因此，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。,说明在低温下，腐蚀更难进行。,应用拓展,3.当化工厂排出的废气为酸性气体时，工厂附近的铁制品容易生锈。,说明酸性条件下金属更容易被腐蚀。,4.用于连接铜板的铁螺丝容易生锈，而连接锌板的铁螺丝却不易生锈。,空气中的CO2和水蒸气可在活泼性不同的金属表面形成一层水膜，从而构成原电池。前者铁作负极，易失电子，因而易被腐蚀；后者铁作正极，不易失电子，因而不易被腐蚀。,应用拓展,问题讨论,刷漆、涂油、镀膜、制成合金等,金属的一般防腐措施有哪

6、些？,请大家根据金属腐蚀的本质，思考还可以采取什么措施防腐？,防止金属失电子,的电化学保护法,问题讨论,二、金属的电化学防腐,1、原理,防止金属失电子,2、牺牲阳极保护法,形成原电池反应时，让被保护金属做正极，活泼金属做负极。,将被保护金属作为电解池的阴极，另一导电物质作为阳极，在外加直流电的作用下使阴极得到保护。,3.外加电流的阴极保护法,除此以外还有其它防护方法吗？,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,Fe2e-Fe2+,O2+2H2O+4e-4OH,酸性,析氢,Fe2e-Fe2+,2H+2e-H2,2、2000年5月，保利集团在香港拍卖会上花费3000多万港币购回在火烧圆明园时流失的国宝：铜铸的牛首、猴首和虎首，普通铜器时间稍久容易出现铜绿，其主要成分是Cu2(OH)2CO3这三件1760年铜铸的国宝在240 年后看上去仍然熠熠生辉不生锈，下列对起原因的分析，最可能的是 A、它们的表面都电镀上了一层耐腐蚀的黄金； B、环境污染日趋严重，它们表面的铜绿被酸雨溶解洗去； C、铜的金属活动