金屬的腐蝕與防護 蘇教版.ppt課件

.,選修4化學反應原理專題一化學反應與能量變化,第三單元金屬的腐蝕與防護,.,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，美國明尼蘇達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、金屬的電化學腐蝕和化學腐蝕的本質(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行化學反應而腐蝕損耗的過程.,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).,Mne-Mn+,.,二、金屬腐蝕的分類和原理探究.,(1).化學腐蝕：,金屬跟接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生化學反應而引起的腐蝕.如鐵與氯氣直接反應，鋼管被原油中的含硫化合物腐蝕.特點：反應簡單、金屬與氧化劑之間的氧化還原反應。,(2).電化學腐蝕：,不純的金屬(或合金)跟電解質(zhì)溶液接觸時，會發(fā)生原電池反應，比較活潑的金屬失去電子而被氧化的反應.如鋼鐵在潮濕的空氣中被腐蝕.,1.分類.,.,鐵與酸反應，鐵被腐蝕。腐蝕速率較慢。,鐵作負極，被腐蝕速率較快。,（按下圖進行實驗）請比較下列現(xiàn)象的差異？,圖一,聯(lián)系舊知,.,歸納小結1,金屬的化學腐蝕與電化學腐蝕比較,金屬原子失去電子被氧化而消耗的過程：M-ne-=Mn+,化學腐蝕,電化學腐蝕,金屬和其它物質(zhì)直接接觸發(fā)生氧化還原反應而引起的腐蝕,不純金屬或合金發(fā)生原電池反應，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,發(fā)生原電池反應,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,電化學腐蝕化學腐蝕,往往同時發(fā)生，但電化學腐蝕更普遍，危害更大,.,1、鐵粉中加入炭粉有何作用？,進行P23活動與探究，觀察實驗現(xiàn)象，回答有關問題：,2、兩裝置中的實驗現(xiàn)象有何不同？產(chǎn)生的現(xiàn)象說明什么問題？,繼續(xù)探究,實驗：,.,2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2,4、鋼鐵的電化學腐蝕,右側導管內(nèi)液面上升,右側導管內(nèi)液面下降,有氣體參與反應(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,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2,學生閱讀課本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）,負極：Fe2e=Fe2+,總反應：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）,負極：2Fe-4e=2Fe2+,正極：O2+2H2O+4e=4OH,總反應：2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2,后續(xù)反應：4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3,Fe2O3,.,練習：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，電極反應式為：負極：_,正極：_；,（2）若液面下降，則溶液呈_性，發(fā)生_腐蝕，電極反應式為：負極：_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.請解釋下列有關鐵生銹現(xiàn)象的原因.,1.相對于在內(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，是因為海水中含有較多的氯化鈉等鹽類，導電能力比內(nèi)河的水更強，而在電解質(zhì)溶液中，電化學腐蝕更易進行.,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成了原電池，鐵作電池的負極，因此更容易腐蝕而生銹.,4.當化工廠派出的廢氣為酸性氣體時,工廠附近的鐵制品容易生銹.,因為鐵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)對于不同的金屬而言：與金屬的活潑性有關，一般地，活潑性越強的金屬，越_被腐蝕。(二)對于同種金屬而言：與引起腐蝕的原因有關：一般說來，電解原理引起的腐蝕_原電池原理引起的腐蝕_化學腐蝕_有防腐措施的腐蝕(2)與介質(zhì)條件有關：一般說來同種金屬的腐蝕在強電解質(zhì)中_弱電解質(zhì)中_非電解質(zhì)中(3)與構成微電池兩極的材料有關：兩極材料的活動性差別越大，較活潑金屬被腐蝕的速度越。(4)與環(huán)境溫度有關，溫度越高，金屬腐蝕速度越。注意：在鋼鐵的腐蝕過程中，其電化學腐蝕更嚴重，在電化學腐蝕中，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：,.,練習,2銀質(zhì)獎章較長時間后變黑，形成黑銹，可以采用拋光的方法恢復光澤，拋光的簡單方法是：將變質(zhì)的獎章放入盛有食鹽的鋁鍋中，放置一段時間后，黑銹就被除去,而銀不會損失。（1）形成黑銹的原因：（2）除銹的原理：,4Ag+2H2S+O2=2Ag2S+2H2O,.,防止作為原電池負極,二、金屬的電化學防護,閱讀并思考:金屬被腐蝕與什么物質(zhì)有關？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共同作用的結果,犧牲陽極（負極）的陰極(正極)保護法,外加電流的陰極保護法,改變金屬組成和結構,與活動性更強的金屬形成原電池,被保護金屬作正極,利用電解池原理，被保護金屬作陰極,通過改變結構而改變性質(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層或鍍耐腐蝕金屬,.,金屬的電化學防護,閱讀思考,1、鐵被腐蝕與什么物質(zhì)有關？本質(zhì)是什么？2、怎樣才能防止鐵生銹？最簡單的方法是什么？3、根據(jù)你的生活經(jīng)驗，你知道生活中有哪些措施采用了覆蓋保護層的方法防止鐵生銹的？4、除了覆蓋保護層外，還有哪些保護金屬的方法，分別利用的什么原理？,是空氣中O2與H2O共同作用的結果,本質(zhì)都是鐵失電子被腐蝕。,防止鐵失電子，最簡單就是隔絕空氣和水，覆蓋保護層。,.,生活中常見的通過覆蓋保護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機器中由金屬制成的轉(zhuǎn)動部分，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，最簡單的辦法就是隔絕空氣和水，覆蓋保護層.,小結：,.,3.金屬的常見防護方法.,(1).在金屬表面覆蓋保護層.,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.用化學方法使其表面形成一層致密氧化膜，如烤藍.,(2).改變金屬內(nèi)部組成結構而增強抗腐蝕能力，如制成不銹鋼.,(3).電化學保護法.,a.犧牲陽極的陰極保護法.,b.外加電流的陰極保護法.,.,防腐措施由好到壞的順序如下：外接電源的陰極保護法犧牲陽極的陰極保護法有一般防腐條件保護無防腐條件,.,犧牲陽極的陰極保護法示意圖,形成原電池反應時，讓被保護金屬做正極，不反應，起到保護作用；而活潑金屬反應受到腐蝕.,原理：,.,外加電流的陰極保護法示意圖,原理：,將被保護金屬與另一附加電極作為電解池的兩個極，使被保護的金屬作為陰極，在外加直流電的作用下使陰極得到保護.此法主要用于防止土壤、海水及水中金屬設備的腐蝕.,.,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的是,C.將甲乙作電極組成原電池時甲是負極；,A.甲和乙用導線連接插入稀鹽酸溶液中，乙溶解，甲上有H2氣放出；,B.在氧化還原反應中，甲比乙失去的電子多；,D.同價態(tài)的陽離子，甲比乙的氧化性強；,（C）,例1：,下列制氫氣的反應速率最快的是,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硫酸的反應中加入幾滴CuSO4溶液。,D.,（D）,.,例3、,分析右圖，按要求寫出有關反應方程式：（1）、鐵棒上的電極反應式為：（2）、碳棒上的電極反應式為：（3）、溶液中發(fā)生反應的化學方程式：,鎳鎘可充電電池可發(fā)生如下反應：,Cd+2NiO(OH)+2H2O,由此可知，該電池的負極材料是,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、,.,鹽酸與鋅片反應時，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，產(chǎn)生H2速率相近，試設計一個實驗比較M、N兩種金屬的活潑性。,H+與CH3COO結合生成CH3COOH，使H+濃度減小，從而減慢了反應速率。,Zn置換出Cu形成了原電池，從而加快了反應速率,例6、,例5、,.,及時反饋,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，保利集團在香港拍賣會上花費3000多萬港幣購回在火燒圓明園時流失的國寶：銅鑄的牛首、猴首和虎首，普通銅器時間稍久容易出現(xiàn)銅綠，其主要成分是Cu2(OH)2CO3這三件1760年銅鑄的國寶在240年后看上去仍然熠熠生輝不生銹，下列對起原因的分析，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)境污染日趨嚴重，它們表面的銅綠被酸雨溶解洗去C.銅的金屬活動性比氫小，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)部組織結構防腐,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。專家通過對劍身八個鳥篆銘文的解讀，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,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)設計一個實驗,以研究凹陷食品罐在這些溶液中會否生銹?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)記錄你的結果,并向班上同學介紹你的實驗。,(c)根據(jù)實驗結果,你認為吃凹陷罐頭的食品安全嗎?,.,反思,本節(jié)課你學到了什么？,.,金屬腐蝕全部有害嗎？,閱讀課本拓展視野,.,4.金屬腐蝕的應用,2）利用腐蝕防腐,1）電路板的印制,.,通過本節(jié)課的學習,我們認識到金屬腐蝕的危害極大,運用化學反應原理能對金屬進行有效防護。然而，在復雜多變的自然環(huán)境中并非如此簡單，“金屬的腐蝕與防護”始終是一個世界性的異常棘手的科技難題。防止金屬腐蝕，任重道遠！,結束語,.,謝謝,.,第二節(jié)金屬的腐蝕和防護,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,化學腐蝕,電化學腐蝕,.,1、化學腐蝕,金屬跟接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生化學反應而引起的腐蝕,原理：,氧化還原反應,例如：,鐵與氯氣直接反應,鋼管被原油中的含硫化合物腐蝕,.,2、電化學腐蝕,不純的金屬(或合金)跟電解質(zhì)溶液接觸時，會發(fā)生原電池反應，比較活潑的金屬失去電子而被氧化的反應,原理：,原電池反應,本質(zhì)：,氧化還原反應,例如：,鋼鐵在潮濕的空氣中被腐蝕,.,復習：原電池反應原理,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極,比較