化学选修四金属腐蚀与防护

1、第四节 金属的电化学腐蚀与防护,第四章：电化学基础,金属的腐蚀在生活中非常普遍,钢铁生锈,铜器生锈,铜器表面生成铜绿,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GNP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？,指金属或合金与周围接触到的气体

2、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？,金属跟接触到的物质（如SO2、Cl2、O2等） 直接发生化学反应而引起的腐蚀。,不纯金属或合金跟电解质溶液接触时， 发生原电池反应而引起的腐蚀，比较活泼的金属失去电子被氧化。,化学腐蚀： 电化学腐蚀：,(次要),(主要),根据与金属接触的介质不同,升温可加快金属腐蚀,化学腐蚀：,家用燃气灶的中心部位很容易生锈,食品罐头放在南极80多年了，却很少生锈,海边的铁制品比较容易生锈。,为什么钢铁在干燥的空气中不易生锈，而在潮

3、湿的空气中却易生锈呢？,钢铁,潮湿空气,水膜,CO2、 SO2、H2S,电解质溶液（H+),铁,C,原电池,电解质溶液形成：,H+OH-,H2O+CO2,H+HCO3-,H2O,钢铁在这过程发生了电化学腐蚀。,根据电解质溶液的酸碱性的不同电化学腐蚀可分为两种。,实验,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,Fe2O3 nH2O,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

4、氧腐蚀为主(pH5.6时) 若pH5.6时则为析氢腐蚀。,金属与接触 物直接反应,不纯金属或合金与电解质溶液形成原电池,无电流产生,有电流产生,金属被腐蚀,较活泼金属 被腐蚀,两者往往同时发生，但电化腐蚀更普遍。,化学腐蚀与电化学腐蚀比较,总结：,1.埋在地下的输油铸铁管道，在下列各种 情况下被腐蚀速率最慢的是 ( ) A在潮湿疏松的土壤中； B在含铁元素较多的酸性土壤中； C在干燥致密不透气的土壤中； D在含碳较多的潮湿透气的中性土壤,C,课堂练习,2.下列现象与电化学腐蚀无关的是（ ） A黄铜制作的铜锣不易产生铜绿 B生铁比软铁芯（几乎是纯铁）容易 生锈 C铁制器件附有铜制配件，在接触处

5、易生铁锈 D银质奖章久置表面变暗,D,课堂练习,若液面上升，则溶液呈 ， 发生 腐蚀,电极反应式为： 负极： , 正极： 。,3.如图, 水槽中试管内有一枚铁 钉，放置数天观察：,(2)若液面下降，则溶液呈 ， 发生 腐蚀，电极反应式为： 负极： ， 正极： 。,弱酸性或中性,吸氧,2Fe 4e2Fe2+,O2+2H2O+4e4OH,较强酸性,析氢,Fe 2eFe2+,2H+2eH2,二、金属的防护,(1)制成合金（不锈钢） 改善金属的内部组织结构(内因),(2)在金属表面覆盖保护层 电镀、油漆、钝化等,(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,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；而活泼金属反应受到腐蚀。,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。,外加电流的阴极保护法示意图,交流研讨 自行车的金属部件采用了什么样的防护措施?,4.下列装置中四块相同的Zn片，放置一段