金屬的腐蝕與防護(hù) 蘇教版.ppt課件

.,選修4化學(xué)反應(yīng)原理專題一化學(xué)反應(yīng)與能量變化,第三單元金屬的腐蝕與防護(hù),.,鋼鐵生銹,金屬的腐蝕在生活中非常普遍,.,.,鐵銹的主要成分：Fe2O3XH2O,.,銅器生銹,銅器表面生成銅綠,.,銅器表面生成銅綠,主要成分：Cu2(OH)2CO3,.,2007年8月1日，美國(guó)明尼蘇達(dá)州一座跨越密西西比河的大橋發(fā)生坍塌。事故造成6人死亡。,.,一、金屬的電化學(xué)腐蝕,自主探究：閱讀教材P22，回答1、什么是金屬的腐蝕？2、金屬的腐蝕可分為哪幾類？3、金屬的電化學(xué)腐蝕和化學(xué)腐蝕的本質(zhì)是什么？,.,一、金屬腐蝕的概念.,指金屬或合金與周圍接觸到的氣體或液體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而腐蝕損耗的過程.,1.定義：,2.金屬腐蝕后的特征.,在外形、色澤以及機(jī)械性能等方面都發(fā)生一定的變化.,3.金屬腐蝕的本質(zhì)：,金屬本身失去電子變成陽離子的過程(發(fā)生氧化反應(yīng)).,Mne-Mn+,.,二、金屬腐蝕的分類和原理探究.,(1).化學(xué)腐蝕：,金屬跟接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕.如鐵與氯氣直接反應(yīng)，鋼管被原油中的含硫化合物腐蝕.特點(diǎn)：反應(yīng)簡(jiǎn)單、金屬與氧化劑之間的氧化還原反應(yīng)。,(2).電化學(xué)腐蝕：,不純的金屬(或合金)跟電解質(zhì)溶液接觸時(shí)，會(huì)發(fā)生原電池反應(yīng)，比較活潑的金屬失去電子而被氧化的反應(yīng).如鋼鐵在潮濕的空氣中被腐蝕.,1.分類.,.,鐵與酸反應(yīng)，鐵被腐蝕。腐蝕速率較慢。,鐵作負(fù)極，被腐蝕速率較快。,（按下圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)）請(qǐng)比較下列現(xiàn)象的差異？,圖一,聯(lián)系舊知,.,歸納小結(jié)1,金屬的化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕比較,金屬原子失去電子被氧化而消耗的過程：M-ne-=Mn+,化學(xué)腐蝕,電化學(xué)腐蝕,金屬和其它物質(zhì)直接接觸發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起的腐蝕,不純金屬或合金發(fā)生原電池反應(yīng)，使較活潑的金屬失電子被氧化而引起的腐蝕,直接發(fā)生氧化還原反應(yīng),發(fā)生原電池反應(yīng),腐蝕過程無電流產(chǎn)生,有電流產(chǎn)生,金屬直接被腐蝕,較活潑金屬被腐蝕,電化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕,往往同時(shí)發(fā)生，但電化學(xué)腐蝕更普遍，危害更大,.,1、鐵粉中加入炭粉有何作用？,進(jìn)行P23活動(dòng)與探究，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，回答有關(guān)問題：,2、兩裝置中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有何不同？產(chǎn)生的現(xiàn)象說明什么問題？,繼續(xù)探究,實(shí)驗(yàn)：,.,2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2,4、鋼鐵的電化學(xué)腐蝕,右側(cè)導(dǎo)管內(nèi)液面上升,右側(cè)導(dǎo)管內(nèi)液面下降,有氣體參與反應(yīng)(O2),有氣體生成(H2),發(fā)生吸氧腐蝕,發(fā)生析氫腐蝕,水膜酸性很弱或呈中性,水膜酸性較強(qiáng),O2+2H2O+4e-=4OH-,2H+2e-=H2,Fe-2e-=Fe2+,較低,較高,Fe+2H+=Fe2+H2,Fe2+2OH-=Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3nH2O+(3-n)H2O,較高,較低,歸納小結(jié)2,學(xué)生閱讀課本P24后,.,鋼鐵表面形成的微小原電池示意圖,.,1、析氫腐蝕（酸性水溶液）,負(fù)極：Fe2e=Fe2+,總反應(yīng)：Fe+2H+=Fe2+H2,正極：2H+2e=H2,(一)、鋼鐵的腐蝕,.,2、吸氧腐蝕（中性水溶液）,負(fù)極：2Fe-4e=2Fe2+,正極：O2+2H2O+4e=4OH,總反應(yīng)：2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2,后續(xù)反應(yīng)：4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3,Fe2O3,.,練習(xí)：如圖,水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天觀察：,（1）若液面上升，則溶液呈_性，發(fā)生_腐蝕，電極反應(yīng)式為：負(fù)極：_,正極：_；,（2）若液面下降，則溶液呈_性，發(fā)生_腐蝕，電極反應(yīng)式為：負(fù)極：_正極：_。,中性或堿,吸氧,2Fe4e-2Fe2+,O2+2H2O+4e-4OH,酸,析氫,Fe2eFe2+,2H+2e-H2,.,【交流與討論】：,鐵生銹除了必須有空氣及水的參與外，還受其他一些因素的影響.請(qǐng)解釋下列有關(guān)鐵生銹現(xiàn)象的原因.,1.相對(duì)于在內(nèi)河行駛的輪船來說，海輪更容易被腐蝕.,海輪更容易被腐蝕，是因?yàn)楹Ｋ泻休^多的氯化鈉等鹽類，導(dǎo)電能力比內(nèi)河的水更強(qiáng)，而在電解質(zhì)溶液中，電化學(xué)腐蝕更易進(jìn)行.,2.1910年遺留在南極的食品罐頭盒，其表面至今很少有鐵銹出現(xiàn).,由于南極的溫度常年在0以下，說明在較高溫度下，腐蝕更易進(jìn)行.,.,3.用于連接銅板的鐵螺絲容易生銹.,由于鐵與銅及空氣中的水蒸氣構(gòu)成了原電池，鐵作電池的負(fù)極，因此更容易腐蝕而生銹.,4.當(dāng)化工廠派出的廢氣為酸性氣體時(shí),工廠附近的鐵制品容易生銹.,因?yàn)殍F制品在酸性條件下比在中性條件下更易被腐蝕.,.,、金屬腐蝕快慢的判斷,(一)對(duì)于不同的金屬而言：與金屬的活潑性有關(guān)，一般地，活潑性越強(qiáng)的金屬，越_被腐蝕。(二)對(duì)于同種金屬而言：與引起腐蝕的原因有關(guān)：一般說來，電解原理引起的腐蝕_原電池原理引起的腐蝕_化學(xué)腐蝕_有防腐措施的腐蝕(2)與介質(zhì)條件有關(guān)：一般說來同種金屬的腐蝕在強(qiáng)電解質(zhì)中_弱電解質(zhì)中_非電解質(zhì)中(3)與構(gòu)成微電池兩極的材料有關(guān)：兩極材料的活動(dòng)性差別越大，較活潑金屬被腐蝕的速度越。(4)與環(huán)境溫度有關(guān)，溫度越高，金屬腐蝕速度越。注意：在鋼鐵的腐蝕過程中，其電化學(xué)腐蝕更嚴(yán)重，在電化學(xué)腐蝕中，吸氧腐蝕更普遍。,容易,快,快,.,銅板上的鐵鉚釘為什么特別容易生銹？,1銅器上的鐵鉚釘為什么特別容易生銹？,練習(xí)：,.,練習(xí),2銀質(zhì)獎(jiǎng)?wù)螺^長(zhǎng)時(shí)間后變黑，形成黑銹，可以采用拋光的方法恢復(fù)光澤，拋光的簡(jiǎn)單方法是：將變質(zhì)的獎(jiǎng)?wù)路湃胧⒂惺雏}的鋁鍋中，放置一段時(shí)間后，黑銹就被除去,而銀不會(huì)損失。（1）形成黑銹的原因：（2）除銹的原理：,4Ag+2H2S+O2=2Ag2S+2H2O,.,防止作為原電池負(fù)極,二、金屬的電化學(xué)防護(hù),閱讀并思考:金屬被腐蝕與什么物質(zhì)有關(guān)？發(fā)生的主要原理是什么？怎樣才能防止金屬生銹？,主要是空氣中O2與H2O共同作用的結(jié)果,犧牲陽極（負(fù)極）的陰極(正極)保護(hù)法,外加電流的陰極保護(hù)法,改變金屬組成和結(jié)構(gòu),與活動(dòng)性更強(qiáng)的金屬形成原電池,被保護(hù)金屬作正極,利用電解池原理，被保護(hù)金屬作陰極,通過改變結(jié)構(gòu)而改變性質(zhì)，如鋼中加入鎳、鉻等耐蝕金屬形成不銹鋼,隔絕空氣和水,在金屬制品表面覆蓋保護(hù)層或鍍耐腐蝕金屬,.,金屬的電化學(xué)防護(hù),閱讀思考,1、鐵被腐蝕與什么物質(zhì)有關(guān)？本質(zhì)是什么？2、怎樣才能防止鐵生銹？最簡(jiǎn)單的方法是什么？3、根據(jù)你的生活經(jīng)驗(yàn)，你知道生活中有哪些措施采用了覆蓋保護(hù)層的方法防止鐵生銹的？4、除了覆蓋保護(hù)層外，還有哪些保護(hù)金屬的方法，分別利用的什么原理？,是空氣中O2與H2O共同作用的結(jié)果,本質(zhì)都是鐵失電子被腐蝕。,防止鐵失電子，最簡(jiǎn)單就是隔絕空氣和水，覆蓋保護(hù)層。,.,生活中常見的通過覆蓋保護(hù)層防止鐵生銹的方法：1、在鐵的表面噴涂上防腐油漆（如橋梁、汽車、船舶）2、油和油脂可以用來保護(hù)機(jī)器中由金屬制成的轉(zhuǎn)動(dòng)部分，如齒輪。3、用塑料（如聚乙烯、聚氯乙烯等）噴涂或包裹在金屬表面。4、在鐵的表面覆蓋一層搪瓷，如臉盤等金屬器皿。5、在鐵的表面覆蓋一層其他金屬（如鍍錫、鍍鋅）,.,1.影響金屬腐蝕的兩個(gè)因素.,金屬本性介質(zhì),金屬是否活潑，純凈,金屬與哪些物質(zhì)共存,2.金屬腐蝕的本質(zhì)：,金屬原子失去電子成為陽離子的過程.,防止金屬失電子，最簡(jiǎn)單的辦法就是隔絕空氣和水，覆蓋保護(hù)層.,小結(jié)：,.,3.金屬的常見防護(hù)方法.,(1).在金屬表面覆蓋保護(hù)層.,a.涂礦物質(zhì)油脂、油漆或覆蓋搪瓷塑料.,b.鍍抗蝕金屬電鍍、熱鍍、噴鍍法.,c.用化學(xué)方法使其表面形成一層致密氧化膜，如烤藍(lán).,(2).改變金屬內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)而增強(qiáng)抗腐蝕能力，如制成不銹鋼.,(3).電化學(xué)保護(hù)法.,a.犧牲陽極的陰極保護(hù)法.,b.外加電流的陰極保護(hù)法.,.,防腐措施由好到壞的順序如下：外接電源的陰極保護(hù)法犧牲陽極的陰極保護(hù)法有一般防腐條件保護(hù)無防腐條件,.,犧牲陽極的陰極保護(hù)法示意圖,形成原電池反應(yīng)時(shí)，讓被保護(hù)金屬做正極，不反應(yīng)，起到保護(hù)作用；而活潑金屬反應(yīng)受到腐蝕.,原理：,.,外加電流的陰極保護(hù)法示意圖,原理：,將被保護(hù)金屬與另一附加電極作為電解池的兩個(gè)極，使被保護(hù)的金屬作為陰極，在外加直流電的作用下使陰極得到保護(hù).此法主要用于防止土壤、海水及水中金屬設(shè)備的腐蝕.,.,使用馬口鐵:在鐵皮鍍上千分之一厘米的錫,可隔絕空氣與水,.,使用不銹鋼,.,例2：,下列敘述中，可以說明金屬甲比乙活潑性強(qiáng)的是,C.將甲乙作電極組成原電池時(shí)甲是負(fù)極；,A.甲和乙用導(dǎo)線連接插入稀鹽酸溶液中，乙溶解，甲上有H2氣放出；,B.在氧化還原反應(yīng)中，甲比乙失去的電子多；,D.同價(jià)態(tài)的陽離子，甲比乙的氧化性強(qiáng)；,（C）,例1：,下列制氫氣的反應(yīng)速率最快的是,粗鋅和1mol/L硫酸；,B.,A.,純鋅和1mol/L硫酸；,純鋅和18mol/L硫酸；,C.,粗鋅和1mol/L硫酸的反應(yīng)中加入幾滴CuSO4溶液。,D.,（D）,.,例3、,分析右圖，按要求寫出有關(guān)反應(yīng)方程式：（1）、鐵棒上的電極反應(yīng)式為：（2）、碳棒上的電極反應(yīng)式為：（3）、溶液中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：,鎳鎘可充電電池可發(fā)生如下反應(yīng)：,Cd+2NiO(OH)+2H2O,由此可知，該電池的負(fù)極材料是,Cd(OH)2+2Ni(OH)2,放電,充電,A.Cd,（D）,B.NiO(OH),D.Ni(OH)2,C.Cd(OH)2,2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2,4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3,O2+2H2O+4e-4OH-,2Fe4e-2Fe2+,例4、,.,鹽酸與鋅片反應(yīng)時(shí)，若加入可溶性醋酸銅(CH3COO)2Cu，將產(chǎn)生兩種影響生成速率的因素，其一是：，其二是：；,有M、N兩種金屬，分別與鹽酸反應(yīng)，產(chǎn)生H2速率相近，試設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)比較M、N兩種金屬的活潑性。,H+與CH3COO結(jié)合生成CH3COOH，使H+濃度減小，從而減慢了反應(yīng)速率。,Zn置換出Cu形成了原電池，從而加快了反應(yīng)速率,例6、,例5、,.,及時(shí)反饋,1下列各情況，在其中Fe片腐蝕由快到慢的順序是,(5),(2),(1),(3),(4),.,2、下列裝置中四塊相同的Zn片，放置一段時(shí)間后腐蝕速率由慢到快的順序是,(4),(2),(1),(3),.,3.2000年5月，保利集團(tuán)在香港拍賣會(huì)上花費(fèi)3000多萬港幣購(gòu)回在火燒圓明園時(shí)流失的國(guó)寶：銅鑄的牛首、猴首和虎首，普通銅器時(shí)間稍久容易出現(xiàn)銅綠，其主要成分是Cu2(OH)2CO3這三件1760年銅鑄的國(guó)寶在240年后看上去仍然熠熠生輝不生銹，下列對(duì)起原因的分析，最可能的是：A.它們的表面都電鍍上了一層耐腐蝕的黃金B(yǎng).環(huán)境污染日趨嚴(yán)重，它們表面的銅綠被酸雨溶解洗去C.銅的金屬活動(dòng)性比氫小，因此不宜被氧化D.它們是含一定比例金、銀、錫、鋅的合金改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)防腐,D,.,交流研討你知道自行車的金屬部件采用了什么樣的防護(hù)措施嗎?,.,大家討論,越王勾踐劍因何千年不銹,1965年冬天，在湖北省荊州市附近的望山楚墓群中，出土了一把鋒利無比的寶劍。專家通過對(duì)劍身八個(gè)鳥篆銘文的解讀，證明此劍就是傳說中的越王勾踐劍。讓人驚奇的是，這把青銅寶劍穿越了兩千多年的歷史長(zhǎng)河，但劍身絲毫不見銹斑。它千年不銹的原因是什么呢？,.,課后探究活動(dòng),溶液如何影響有凹陷的食品罐?,取一罐蔬菜罐頭和一罐水果罐頭,前者含鹽溶液,后者含糖溶液。,(a)設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn),以研究凹陷食品罐在這些溶液中會(huì)否生銹?如果有腐蝕發(fā)生,比較食品罐在兩種溶液中的腐蝕速度。,(b)記錄你的結(jié)果,并向班上同學(xué)介紹你的實(shí)驗(yàn)。,(c)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,你認(rèn)為吃凹陷罐頭的食品安全嗎?,.,反思,本節(jié)課你學(xué)到了什么？,.,金屬腐蝕全部有害嗎？,閱讀課本拓展視野,.,4.金屬腐蝕的應(yīng)用,2）利用腐蝕防腐,1）電路板的印制,.,通過本節(jié)課的學(xué)習(xí),我們認(rèn)識(shí)到金屬腐蝕的危害極大,運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理能對(duì)金屬進(jìn)行有效防護(hù)。然而，在復(fù)雜多變的自然環(huán)境中并非如此簡(jiǎn)單，“金屬的腐蝕與防護(hù)”始終是一個(gè)世界性的異常棘手的科技難題。防止金屬腐蝕，任重道遠(yuǎn)！,結(jié)束語,.,謝謝,.,第二節(jié)金屬的腐蝕和防護(hù),金屬的腐蝕現(xiàn)象非常普遍：,1、鋼鐵生銹：鐵銹的主要成分：Fe2O3XH2O2、銅器表面生成銅綠：銅綠的主要成分：Cu2(OH)2CO3,金屬腐蝕的不利后果有哪些？,.,一、金屬腐蝕的類型,化學(xué)腐蝕,電化學(xué)腐蝕,.,1、化學(xué)腐蝕,金屬跟接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕,原理：,氧化還原反應(yīng),例如：,鐵與氯氣直接反應(yīng),鋼管被原油中的含硫化合物腐蝕,.,2、電化學(xué)腐蝕,不純的金屬(或合金)跟電解質(zhì)溶液接觸時(shí)，會(huì)發(fā)生原電池反應(yīng)，比較活潑的金屬失去電子而被氧化的反應(yīng),原理：,原電池反應(yīng),本質(zhì)：,氧化還原反應(yīng),例如：,鋼鐵在潮濕的空氣中被腐蝕,.,復(fù)習(xí)：原電池反應(yīng)原理,條件：1、有電解質(zhì)溶液2、有活潑性不同的兩種金屬或其中一種是非金屬3、閉合電路,電極判斷：,比較活潑的一極是負(fù)極,比較