选修4_《金属的电化学腐蚀与防护》课件.ppt

1、第四章 电化学基础,第四节 金属的电化学腐蚀与防护,金属的腐蚀在生活中非常普遍,Fe2O3XH2O,钢铁 生锈,铜绿：Cu2(OH)2CO3,铜器生锈,中国航天工业总公司第三十一研究所近日公布了一组数据： 全球每一分钟就有1吨钢腐蚀成铁锈. 全球每年钢铁腐蚀的经济损失约10000亿美元，占各国国民生产总值的2%4%，在美国，每年因钢铁腐蚀造成的损失就占国内生产总值的3%，大约三分之一的化学设备因局部腐蚀而停工。我国钢铁腐蚀经济损失高达2800亿人民币，约占国民生产总值(GNP)的4%，每年约有30%的钢铁因腐蚀而报废。腐蚀给人类造成的损失是惊人的。,资料：,一、金属的腐蚀,1.什么是金属腐蚀？

2、,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?,金属单质失去电子变成阳离子的过程（发生氧化反应）。,M - ne- = Mn+,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。,3.金属腐蚀的类型,金属跟接触到的干燥气体（如SO2、Cl2、O2等）或非电解质溶液（石油）等直接发生化学反应而引起的腐蚀。,不纯的金属与电解质溶液接触时，发生原电池

3、反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化的腐蚀。,(1)化学腐蚀：,根据与金属接触的介质不同,(2)电化学腐蚀：,化学腐蚀和电化学腐蚀的比较,化学腐蚀和电化学腐蚀同时发生， 但电化学腐蚀更普遍,钢铁腐蚀,水膜呈强酸性,水膜呈中性或弱酸性,Fe-2e-=Fe2+,2Fe-4e-=2Fe2+,O2+2H2O+4e-=4OH-,2H+2e-=H2,2H+Fe=Fe2+H2 ,2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2,4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3,金属的腐蚀以电化腐蚀为主， 电化腐蚀又以吸氧腐蚀为主,1. 以下现象与电化腐蚀无关的是( ) A. 黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜锈

4、 B. 生铁比软铁芯(几乎是纯铁)容易生锈 C. 铁质器件附有铜质配件，在接触处易生锈 D. 银质奖牌久置后表面变暗,D,巩固练习：,1.如图所示，甲、乙两试管中各放一枚铁钉，甲试管中为NaCl溶液，乙试管为NH4Cl溶液(溶液呈弱酸性).数天后观察到的现象是： ， 甲中正极反应为_. 乙中正极反应为 . 试管中残留气体平均相对分子质量 的变化为甲 ，乙 .,O2+2H2O+4e-4OH-,2H+2e = H2,减少,减少,Fe被腐蚀,U型管中甲端的液面高于乙端的液面,巩固练习：,甲 乙,2.在含有H2S气体的空气中，银器表面易变黑（生成了Ag2S），原因是银发生了_（填“析氢”或“吸氧”）腐

5、蚀，其电极反应式为： 正极 ， 负极 ， 最终在银器表面生成Ag2S的离子方程式是： 。,吸氧,O2+2H2O+4e- = 4OH-,Ag-e- = Ag+,2Ag+H2S=Ag2S+2H+,三、金属的防护 (1)在金属表面覆盖保护层喷漆、涂油脂、电镀、表面钝化等 (2)改善金属的内部组织结构(内因) 制成合金（不锈钢） (3)电化学保护法牺牲阳极的阴极保护法、外加直流电源的阴极保护法,思考鉴于金属发生腐蚀的原因，我们可以从 哪些方面设想解决问题的思路 ？,思路一：直接隔离 选用适当的材料使金属与空气或其他腐蚀性试剂隔离开，以阻止金属的腐蚀。,1、给金属穿上“保护膜” 例如：喷涂漆；涂油脂；表

6、面钝化； 电镀(在钢铁表面形成铬等耐腐蚀性较强的金属镀层)等。,二、金属的防护,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,某些工具的“机械转动部位”选用油脂来防锈,思路二：改变本质 即改变金属的内部组织结构，使其具有较强的抗腐蚀性能。,2、加入其他金属改变其组成(合金) 在钢铁中加入一定比例的铬和镍（如14%8%Cr，7%9%Ni），改变钢铁内部的组成和结构，可极大程度地提高钢铁抗腐蚀性能，这就是常见的“不锈钢”(合金)。,二、金属的防护,思路三：因势利导 电化学腐蚀还是用电化学方法来解决，不回避金属与氧化剂的直接接触，采用还原性更强的物质或其他替代方式来满足氧化剂对电子的需求，从

7、而保护主体金属构件免受腐蚀。,3、电化学防护法重点掌握,牺牲阳极的阴极保护法 外加直流电源的阴极保护法,二、金属的防护,牺牲阳极的阴极保护法： 形成原电池反应时，让被保护金属做正极（阴极），不反应，起到保护作用；而活泼金属反应受到腐蚀。,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,外加电流的阴极保护法： 将被保护的钢铁设备（如钢闸门）做阴极，用惰性电极做辅助阳极，在外加直流电作用下，电子被迫流向被保护的钢铁设备，使钢铁表面的腐蚀电流降至零或接近等于零。,金属常用防腐蚀方法的比较,1.下列叙述正确的是（ ） A.原电池中阳离子向负极移动 B.原电池的负极发生氧化反应 C.马口铁（

8、镀锡）的表面一旦破损， 铁腐蚀加快 D.白铁（镀锌）的表面一旦破损， 铁腐蚀加快 2.自来水管与下列材料做成的水龙头连接， 锈蚀最快的铁水管连接的是 （ ） A、铜水龙头 B、铁水龙头 C、塑料水龙头 D、陶瓷水龙头,B C,A,巩固练习：,5.金属腐蚀快慢的判断： (1)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，氧化还原反应的速率越 ，活泼金属被腐蚀的速度越 。 (2) 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。,快,快,反馈练习 1.下列情况下，海水中铁腐蚀最快的是( ),B,2.下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序_,(5)(2)(1)(3)

9、(4),练习,1.下列叙述正确的是（ ） A、构成原电池正极和负极的材料必须 是两种金属 B、由Cu、Zn作电极与CuSO4溶液组成的 原电池中Cu是负极。 C、马口铁（镀锡铁）破损时与电解质 溶液接触，锡先被腐蚀。 D、铜锌原电池工作时，若有13g锌被 溶解，电路中就有0.4mol电子通过,D,拓展练习：,2.下列说法正确的是 ( ) A钢铁因含杂质而容易发生电化腐蚀，所以 合金都不耐腐蚀 B原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因， 故不能用来减缓金属的腐蚀 C钢铁电化腐蚀的两种类型主要区别在于 水膜的pH不同，引起的正极反应不同 D无论哪种类型的腐蚀，其实质都是金属 被氧化,C D,3. 铜制

10、品上的铝质铆钉，在潮湿空气中易 腐蚀的原因可描述为 ( ) A. 形成原电池铝作负极 B. 形成原电池时铜作负极 C. 形成原电池时，电流由铝经导线流向铜 D. 铝质铆钉发生了化学腐蚀 4.为保护地下钢管不被腐蚀，可采用的方法是 A.与直流电源负极相连接 B.与直流电源的正极相连接 C.与铜板相连接 D.与锌板相连接,A,A D,6.下列事实不能用电化学理论解释的是 A. 轮船水线以下的船壳上镶嵌有一定量的锌块 B镀锌的铁制品比镀锡的铁制品耐用 C. 铝片不用特殊方法保存 D常温下铝跟稀硫酸快速反应，跟浓硫酸几 乎不反应 7.下列叙述中不正确的是（ ） A、金属的电化腐蚀比化学腐蚀普遍 B、钢铁在干燥空气里不易腐蚀 C、用铝质铆钉铆接铁板，铁板易被腐蚀 D、原电池中电子由正极流入负极,C D,C D,8.钢铁锈蚀过程中可能发生的变化是 Fe由单质转化为+2价； Fe由+2价转化为+3价； 产生氢气；产生氧气； 杂质C被氧化除去； Fe（OH）3失水变成F