2016_2017学年高中化学3.2金属的腐蚀和防护课件新人教版选修.pptx

1、目标导航,预习导引,目标导航,预习导引,一,二,三,四,一、金属的腐蚀 1.定义 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.本质 金属原子失去电子变成阳离子的过程。 3.分类 由于金属接触的介质不同,发生腐蚀的化学原理不同,一般可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。 (1)化学腐蚀:金属或合金跟接触到的物质(如O2、Cl2、SO2等)直接发生化学反应而引起的腐蚀。一般情况下,温度越高,金属腐蚀速率越快。 (2)电化学腐蚀:不纯的金属或合金跟电解质溶液接触时,会发生原电池反应,比较活泼的金属失去电子而被氧化。,目标导航,预习导引,一,二,三,四,二、电化学腐蚀 1.钢铁发生电化

2、学腐蚀的情况有两种:析氢腐蚀和吸氧腐蚀。 2.若钢铁表面形成的一层电解质溶液的薄膜的酸性很弱或呈中性,则发生吸氧腐蚀。 3.若钢铁表面形成的一层电解质溶液的薄膜的酸性较强,则发生析氢腐蚀。 4.从本质上看化学腐蚀、电化学腐蚀的共同之处都是金属原子失去电子变成金属离子的过程。在金属腐蚀过程中金属被氧化。,目标导航,预习导引,一,二,三,四,为什么说电化学腐蚀是造成钢铁腐蚀的主要原因? 提示:由于钢铁直接接触化学物质而发生化学腐蚀的机会并不多,而接触电解质溶液的机会却比较多,且钢铁本身又是铁碳合金。因此,易于形成原电池而发生电化学腐蚀。,目标导航,预习导引,一,二,三,四,三、影响金属腐蚀的因素

3、影响金属腐蚀的因素包括金属的本性和介质两个方面。 1.金属越活泼,就越容易失去电子而被腐蚀。如果金属中能导电的杂质不如该金属活泼,则容易形成原电池,使金属发生电化学腐蚀。 2.如果金属在潮湿的空气中,接触腐蚀性气体或电解质溶液,都容易被腐蚀。,目标导航,预习导引,一,二,三,四,四、金属的防护方法 1.给金属加保护层,常用的方法有刷油漆、刷油脂、包塑料层、镀金属保护层。 2.电化学保护法 (1)牺牲阳极的阴极保护法:在被保护的金属上连接一种更易失去电子的金属。 (2)外加电流的阴极保护法:把被保护的金属连接到外加电源的负极上。 3.改变金属的内部结构,如将钢铁制成不锈钢。,目标导航,预习导引,

4、一,二,三,四,选择防腐蚀方法时,一般需要考虑哪些问题? 提示:(1)金属制品的使用期限。如果是短期使用,不需采取昂贵的防腐蚀方法。 (2)金属制品的使用环境。不同的环境造成金属腐蚀的因素、金属发生腐蚀的速率不同,使用的防腐蚀方法也不同。 (3)对金属制品外观的要求。,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,一、金属腐蚀的类型及原理,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,3.判断金属电化学腐蚀快慢的方法 不纯的金属(或合金),在潮湿的空气中形成原电池,发生电化学腐蚀,活泼金属因被腐蚀而损耗,金属腐蚀的快慢可从以下两方面进行判断: (1)构成原电池的材料。两极

5、材料的活动性差别越大,氧化还原反应的速率越快,活泼金属被腐蚀的速率就越快。 (2)金属所接触的电解质强弱。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。,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,【例1】 下列关于铜的腐蚀的说法中,正确的是() A.纯铜比杂铜耐腐蚀 B.黄铜制作的鼎容易生锈 C.青铜制作的鼎不易生锈 D.铜在酸性较强的环境中易发生析氢腐蚀 解析:黄铜为Cu-Zn合金,青铜为Cu-Sn合金,在空气中形成水膜后,都可以形成原电池,黄铜中的锌对铜起到了保护作用,铜不易生锈,青铜中的Sn同样对铜起到了保护作用,B项错误,C项正确

6、,依据上述说明即可判断出A项错;铜是金属活动性顺序中位于氢后面的不活泼金属,它不可能发生析氢腐蚀产生氢气,D项错误。 答案:C,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,1.下图所示的是铁钉在水中被腐蚀的实验: (1)钢铁发生析氢腐蚀的条件是,所对应装置图为,铁为原电池的极,其电极反应式为,碳为原电池的极,其电极反应式为; (2)钢铁发生吸氧腐蚀的条件是,所对应装置图为,铁为原电池的极,其电极反应式为,碳为原电池的极,其电极反应式为。,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,解析:钢铁发生析氢腐蚀时,会产生氢气,使试管内气体体积增大;钢铁发生吸氧腐蚀时,会消耗氧

7、气,使试管内的气体减少。观察试管内的气体体积的变化可判断出,甲中发生的反应为吸氧腐蚀,乙中发生的是析氢腐蚀,进而写出各反应的化学方程式。 答案:(1)钢铁表面水膜的酸性较强乙负Fe-2e- Fe2+正2H+2e- H2 (2)钢铁表面水膜的酸性很弱或呈中性甲负2Fe-4e- 2Fe2+正O2+2H2O+4e- 4OH-,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,2.钢铁在锈蚀过程中,下列五种变化可能发生的是 () Fe由+2价转化为+3价O2被还原H+被还原有Fe2O3H2O形成杂质碳被氧化除去 A.B. C.D. 解析:钢铁在锈蚀过程中,Fe作负极失去电子变成Fe2+,Fe2+ Fe(OH)2

8、Fe(OH)3;既可发生吸氧腐蚀,也可发生析氢腐蚀;但杂质碳不能被氧化除去。 答案:C,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,二、金属的防护方法,1.改变金属的内部结构 根据不同的用途选择不同的材料组成耐蚀合金,或在金属中添加合金元素,提高其耐蚀性,可以防止或减缓金属的腐蚀,如把铬、镍等金属元素加入普通钢中制成不锈钢,就大大增强了钢铁的抗腐蚀能力。 2.在金属表面形成保护层 在金属表面覆盖各种保护层,把被保护金属与腐蚀性介质隔开,是防止金属腐蚀的有效方法。工业上普遍使用的保护层有非金属保护层和金属保护层两大类,如涂油漆、包塑料膜、搪瓷、电镀、形成致密氧化膜等。,一,二,知识精要,典题例解,迁移

9、应用,3.电化学保护法 (1)牺牲阳极的阴极保护法 用比被保护金属活泼的金属或合金作负极,连接在被保护金属上,被保护金属作正极而得到保护。(注:在电化学中常将发生氧化反应的电极称为阳极,故原电池中负极也叫阳极,原电池的正极也叫阴极,但通常情况下原电池的两极称为正、负极,一般不称作阴、阳极) (2)外加电流的阴极保护法 将被保护金属与外接直流电源连接,使被保护的金属作为阴极,在外加电流的作用下使阴极得到保护。与牺牲阳极的阴极保护法统称为电化学保护法。,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,【例2】 日常生产、生活中用到许多金属制品,从实用美观角度考虑选择下列合适的金属材料或保护(防腐蚀)方法,将

10、序号填入下表相应空格中。 不锈钢白铁(镀锌铁皮)铝合金镀铬铁管涂漆镶嵌锌块与直流电源负极相连(阴极保护法),一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,思路点拨:影响金属腐蚀的因素包括金属的本性和介质两个方面。就金属的本性来说,金属越活泼,就越容易失去电子而被腐蚀。介质对金属的腐蚀影响也很大,如果金属在潮湿的空气中接触腐蚀性气体或电解质溶液,就容易被腐蚀。 金属的防护就是防止金属的腐蚀。金属的防护要解决的主要矛盾是阻止金属被氧化。 解析:菜刀经常处于潮湿环境,且要求机械强度大、清洁卫生等,故选不锈钢;楼梯扶手、护栏等要求安全美观,经济实惠,故选镀铬铁管;水桶处于潮湿环境,且摩擦碰撞较多,故选镀锌铁皮

11、;航海轮船则采用镶嵌锌块法保护,效果良好;水闸位置固定宜采用阴极保护法;吊车塔架只求坚固防锈且经济,故涂漆保护就可以了;门窗框从轻便美观考虑,可选用铝合金材料。 答案:,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,下列金属防腐蚀的措施中,使用外加电流的阴极保护法的是() A.水中的钢闸门连接电源的负极 B.金属护栏表面涂漆 C.汽车底盘喷涂高分子膜 D.地下钢管连接镁块 解析:形成电解池,被保护的金属作阴极,与电源的负极相连,A项正确。 答案:A,案例探究,思悟升华,为了探究金属腐蚀的条件和快慢,某课外学习小组用不同的细金属丝将三根大小相同的纯铁钉分别固定在下图所示的三个装置内,并将这些装置在相同的环境中放置相同的一段时间。下列对实验结果的描述不正确的是() A.实验结束时,装置甲左侧的液面一定会下降 B.实验结束时,装置甲一定比装置乙左侧的液面低 C.实验结束时,铁钉b腐蚀最严重 D.实验结束时,铁钉c几乎没有被腐蚀,案例探究,思悟升华,思路分析:铁丝所处环境 判断腐蚀类型或是否被保护 判断腐蚀速率。 解析:A项,由于盐酸的挥发,装置甲中铁钉与盐酸酸雾发生置换反应,放出氢气,U形管左侧液面一定会下降;B项,铜丝与铁钉以及盐酸酸雾形成了原电池,发生析氢腐蚀,加快了氢气逸出的速率,导致装置