中學(xué)化學(xué)-金屬的腐蝕和防護(hù)

1、新課標(biāo)人教版選修新課標(biāo)人教版選修2第二節(jié)第二節(jié) 金屬的腐蝕和防護(hù)金屬的腐蝕和防護(hù)2007年年8月月1日，美國(guó)明尼蘇達(dá)州一座日，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。事跨越密西西比河的大橋發(fā)生坍塌。事故造成故造成6人死亡。人死亡。2007年年9月月1日，在巴基斯坦卡拉奇，日，在巴基斯坦卡拉奇，人們?cè)趪^(guān)坍塌的大橋。當(dāng)天，卡拉人們?cè)趪^(guān)坍塌的大橋。當(dāng)天，卡拉奇的一座公路大橋發(fā)生坍塌，導(dǎo)致至奇的一座公路大橋發(fā)生坍塌，導(dǎo)致至少少4人喪生，受困人數(shù)不明。人喪生，受困人數(shù)不明。 資料：資料：中國(guó)航天工業(yè)總公司第三十一研究所近日公布了中國(guó)航天工業(yè)總公司第三十一研究所近日公布了一組數(shù)據(jù)：一組數(shù)據(jù)：

2、全球每年鋼鐵腐蝕的經(jīng)濟(jì)損失約全球每年鋼鐵腐蝕的經(jīng)濟(jì)損失約10000億美元，億美元，占各國(guó)國(guó)民生產(chǎn)總值占各國(guó)國(guó)民生產(chǎn)總值GNP的的2%4%，在美國(guó)，在美國(guó)，每年因鋼鐵腐蝕造成的損失就占國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的每年因鋼鐵腐蝕造成的損失就占國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的3%，大約三分之一的化學(xué)設(shè)備因局部腐蝕而停，大約三分之一的化學(xué)設(shè)備因局部腐蝕而停工。我國(guó)鋼鐵腐蝕經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)工。我國(guó)鋼鐵腐蝕經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)2800億人民幣，億人民幣，約占國(guó)民生產(chǎn)總值約占國(guó)民生產(chǎn)總值GNP的的4%，每年約有，每年約有30%的的鋼鐵因腐蝕而報(bào)廢。腐蝕給人類(lèi)造成的損失是驚鋼鐵因腐蝕而報(bào)廢。腐蝕給人類(lèi)造成的損失是驚人的人的第二節(jié)第二節(jié) 金屬的腐蝕和防護(hù)

3、金屬的腐蝕和防護(hù)金屬的腐蝕現(xiàn)象非常普遍：金屬的腐蝕現(xiàn)象非常普遍：1、鋼鐵生銹：、鋼鐵生銹：鐵銹的主要成分：鐵銹的主要成分：Fe2O3XH2O2、銅器表面生成銅綠：、銅器表面生成銅綠：銅綠的主要成分：銅綠的主要成分：Cu2(OH)2CO3金屬腐蝕的不利后果有哪些？金屬腐蝕的不利后果有哪些？見(jiàn)教材見(jiàn)教材P49圖片圖片一一.金屬的腐蝕（1）定義）定義: 金屬或合金與周?chē)佑|到的氣金屬或合金與周?chē)佑|到的氣體或液體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而腐蝕損耗的體或液體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而腐蝕損耗的過(guò)程過(guò)程.（2）本質(zhì)）本質(zhì):金屬失去電子被氧化。金屬失去電子被氧化。一一.金屬的腐蝕金屬的腐蝕金屬的腐蝕化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕定義:原理:

4、影響因素:金屬跟氧化劑直接發(fā)生氧化還原反應(yīng)金屬和接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕金屬活潑性金屬所處環(huán)境的溫度氧化劑濃度（3）類(lèi)型）類(lèi)型:1、化學(xué)腐蝕、化學(xué)腐蝕金屬跟接觸到的物質(zhì)金屬跟接觸到的物質(zhì)直接直接發(fā)生化學(xué)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕反應(yīng)而引起的腐蝕原理：原理：氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)例如：例如： 鐵與氯氣直接反應(yīng)鐵與氯氣直接反應(yīng)鋼管被原油中的含硫鋼管被原油中的含硫化合物腐蝕化合物腐蝕一般情況下，溫度越高，金屬腐蝕越快。2、電化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕不純的金屬不純的金屬(或合金或合金)跟電解質(zhì)跟電解質(zhì)溶液接觸時(shí)，會(huì)發(fā)生溶液接觸時(shí)，會(huì)發(fā)生原電池原電池反反應(yīng)，比較活潑的金屬失去電子應(yīng)，比較活潑

5、的金屬失去電子而被氧化的反應(yīng)而被氧化的反應(yīng)原理：原理：原電池反應(yīng)原電池反應(yīng)本質(zhì)：本質(zhì)：氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)例如：例如：鋼鐵在潮濕的空氣中被腐蝕鋼鐵在潮濕的空氣中被腐蝕定義：定義：怎么才能構(gòu)成一個(gè)原電池？形成原電池形成原電池的條件的條件能發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng)能發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng)有電解質(zhì)溶液有電解質(zhì)溶液活動(dòng)性不同的兩極活動(dòng)性不同的兩極形成閉合電路形成閉合電路復(fù)復(fù)習(xí)習(xí)H2SO4溶液溶液總反應(yīng)：總反應(yīng)：2H+2e-=H2Zn2e-=Zn2+Zn+2H+=Zn2+H2Zn+H2SO4=ZnSO4+H2(離子方程式）離子方程式）（化學(xué)方程式）（化學(xué)方程式）電極反應(yīng)電極反應(yīng)正極：正極：負(fù)極：負(fù)極：

6、（氧化反應(yīng)）（氧化反應(yīng)）（還原反應(yīng)）（還原反應(yīng)）ZnCu原電池復(fù)習(xí)原電池復(fù)習(xí):實(shí)驗(yàn)方案記錄結(jié)論植物油植物油CaCl2固體固體NaCl溶液溶液CH3COOH溶液溶液煮沸后迅煮沸后迅速冷卻的速冷卻的蒸溜水蒸溜水相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間，鐵丁間，鐵丁未被腐蝕未被腐蝕有氣體產(chǎn)有氣體產(chǎn)生，反應(yīng)生，反應(yīng)速度快速度快鐵丁鐵丁漸漸漸漸生銹生銹無(wú)現(xiàn)象無(wú)現(xiàn)象由于無(wú)氧由于無(wú)氧和水，鐵和水，鐵釘不被腐釘不被腐蝕蝕上層植物上層植物油，下層油，下層煮沸后迅煮沸后迅速冷卻的速冷卻的蒸溜水蒸溜水無(wú)現(xiàn)象無(wú)現(xiàn)象無(wú)現(xiàn)象無(wú)現(xiàn)象由于無(wú)水，由于無(wú)水，鐵釘不被鐵釘不被腐蝕腐蝕鐵釘被腐鐵釘被腐蝕蝕鐵釘被腐鐵釘被腐蝕最快蝕最快由于無(wú)氧，由于無(wú)氧，較

7、長(zhǎng)時(shí)間鐵較長(zhǎng)時(shí)間鐵釘不被腐蝕釘不被腐蝕由于無(wú)氧，由于無(wú)氧，鐵釘不被鐵釘不被腐蝕腐蝕不同條件下鐵釘?shù)匿P蝕總結(jié)：總結(jié)：鐵釘遇到強(qiáng)酸或有鐵釘遇到強(qiáng)酸或有O2、H2O存在的條件下，均可存在的條件下，均可被腐蝕。遇到電解質(zhì)時(shí)，一般腐蝕速度更快。被腐蝕。遇到電解質(zhì)時(shí)，一般腐蝕速度更快?？茖W(xué)探究科學(xué)探究電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕（1）原理：原電池反應(yīng)）原理：原電池反應(yīng)在在電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液中，較活潑金屬失去中，較活潑金屬失去電子而被腐蝕，較不活潑金屬或非電子而被腐蝕，較不活潑金屬或非金屬得到電子的氧化還原反應(yīng)。金屬得到電子的氧化還原反應(yīng)。鋼鐵腐蝕的主要原因鋼鐵腐蝕的主要原因討論：鋼鐵的腐蝕討論：鋼鐵的腐蝕鋼鐵在

8、潮濕的空氣中更容易腐蝕鋼鐵在潮濕的空氣中更容易腐蝕原因：原因：水電離出少量的水電離出少量的H+和和OH-，同時(shí)空氣中溶解同時(shí)空氣中溶解CO2的水分的水分酸性增強(qiáng)（形成電解質(zhì)溶液）酸性增強(qiáng)（形成電解質(zhì)溶液）Fe和和C構(gòu)成原電池的兩極構(gòu)成原電池的兩極Fe：負(fù)極：負(fù)極C：正極：正極電解質(zhì)：電解質(zhì)：H2O+CO2=H2CO3 H+HCO3鋼鐵的鋼鐵的吸氧腐蝕吸氧腐蝕示意示意圖圖金屬腐蝕知識(shí)金屬腐蝕知識(shí)中性中性溶液或溶液或酸性很弱酸性很弱鋼鐵的鋼鐵的析氫腐蝕析氫腐蝕示意示意圖圖金屬腐蝕知識(shí)金屬腐蝕知識(shí)酸性較強(qiáng)酸性較強(qiáng)中性中性溶液或溶液或酸性很弱酸性很弱吸氧腐蝕吸氧腐蝕（鋼鐵腐蝕的主要情況）（鋼鐵腐蝕的主

9、要情況）2H2O+O2+4e =4OHFe2e=Fe2+正極：得電子正極：得電子負(fù)極：失電子負(fù)極：失電子（2）類(lèi)型之一：）類(lèi)型之一：2H+ + 2e=H2酸性較強(qiáng)酸性較強(qiáng)析氫腐蝕析氫腐蝕Fe2e=Fe2+正極：正極：負(fù)極：負(fù)極：（2）類(lèi)型之二：）類(lèi)型之二：Fe2O3 nH2O（鐵銹鐵銹）通常兩種腐蝕同時(shí)存在，但以后者更普遍。通常兩種腐蝕同時(shí)存在，但以后者更普遍。2H+2e-=H2O2+2H2O+4e-=4OH-水膜呈水膜呈酸性酸性。水膜呈水膜呈中性中性或或酸性很弱酸性很弱。CO2+H2O=H2CO3 =H+HCO 3- 負(fù)極負(fù)極Fe(- )Fe-2e-=Fe2+2Fe-4e-=2Fe2+正極正

10、極C(+)總反應(yīng)總反應(yīng):Fe+2H+=Fe2+ H2 2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3（3）鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較）鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較析氫腐蝕析氫腐蝕吸氧腐蝕吸氧腐蝕條件條件電極反應(yīng)電極反應(yīng)聯(lián)系聯(lián)系1銅制品上的鋁質(zhì)鉚釘，在潮濕空氣中易腐蝕的原因可描述為（ ） A形成原電池時(shí)鋁作負(fù)極 B形成原電池時(shí)銅作負(fù)極 C形成原電池時(shí)，電流由鋁經(jīng)導(dǎo)線(xiàn)流向銅 D鋁鉚釘發(fā)生了化學(xué)腐蝕2以下現(xiàn)象與電化腐蝕無(wú)關(guān)的是（ ） A黃銅（銅鋅合金）制作的銅鑼不易產(chǎn)生銅綠 B生鐵比軟鐵蕊（幾乎是純鐵）容易生銹 C鐵質(zhì)器件附著銅質(zhì)配件，在接觸處易生鐵

11、銹 D銀質(zhì)獎(jiǎng)牌久置后表面變暗練練 習(xí)習(xí)AD思考與交流思考與交流仔細(xì)觀(guān)察圖仔細(xì)觀(guān)察圖3-16，討論自行車(chē)的不同部件如鏈條、，討論自行車(chē)的不同部件如鏈條、鋼圈、支架和齒輪等分別采取了什么防銹措施。鋼圈、支架和齒輪等分別采取了什么防銹措施。主要采取在金屬構(gòu)件的表面上加防主要采取在金屬構(gòu)件的表面上加防護(hù)層的方法。如在鏈條和齒輪上涂護(hù)層的方法。如在鏈條和齒輪上涂機(jī)油；在車(chē)架和擋泥板上烤一層漆；機(jī)油；在車(chē)架和擋泥板上烤一層漆；將車(chē)座彈簧用一層將車(chē)座彈簧用一層“烤藍(lán)烤藍(lán)”（四氧（四氧化三鐵保護(hù)層）保護(hù)；將車(chē)把、鋼化三鐵保護(hù)層）保護(hù)；將車(chē)把、鋼圈和車(chē)輻條進(jìn)行電鍍（車(chē)把、鋼圈圈和車(chē)輻條進(jìn)行電鍍（車(chē)把、鋼圈一般采

12、用三層電鍍：底層鍍銅、中一般采用三層電鍍：底層鍍銅、中間鍍鎳、表層鍍鉻，車(chē)輻條表面一間鍍鎳、表層鍍鉻，車(chē)輻條表面一般鍍鋅）等等。另外用不銹鋼制作般鍍鋅）等等。另外用不銹鋼制作車(chē)輻條，用鋁合金代替鋼鐵制作一車(chē)輻條，用鋁合金代替鋼鐵制作一些構(gòu)件等也是防止自行車(chē)的金屬構(gòu)些構(gòu)件等也是防止自行車(chē)的金屬構(gòu)件生銹的常用方法。件生銹的常用方法。二、金屬的防護(hù)1.影響金屬腐蝕的因素（1）金屬的本性：金屬越活潑，就越容易：金屬越活潑，就越容易失去電子而被腐蝕，如果金屬中能導(dǎo)電的失去電子而被腐蝕，如果金屬中能導(dǎo)電的雜質(zhì)不如該金屬活潑，則容易形成原電池雜質(zhì)不如該金屬活潑，則容易形成原電池而使金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕。而使金

13、屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕。（2） 介質(zhì)：介質(zhì)對(duì)金屬腐蝕的影響也很大，介質(zhì)對(duì)金屬腐蝕的影響也很大，如果金屬在潮濕的空氣中、接觸腐蝕性氣如果金屬在潮濕的空氣中、接觸腐蝕性氣體或電解質(zhì)溶液，都容易被腐蝕。體或電解質(zhì)溶液，都容易被腐蝕。二、金屬的防護(hù)二、金屬的防護(hù)1、影響金屬腐蝕的因素包括：、影響金屬腐蝕的因素包括：金屬的金屬的 和和 。本性本性介質(zhì)介質(zhì)金屬越活潑越容易被腐蝕金屬越活潑越容易被腐蝕金屬合金中活潑的金屬易腐蝕金屬合金中活潑的金屬易腐蝕例如：鋼鐵腐蝕例如：鋼鐵腐蝕介質(zhì)對(duì)金屬腐蝕影響很大：介質(zhì)對(duì)金屬腐蝕影響很大：金屬在潮濕的空氣中、接觸腐蝕性金屬在潮濕的空氣中、接觸腐蝕性氣體或電解質(zhì)溶液，都容易被腐

14、蝕氣體或電解質(zhì)溶液，都容易被腐蝕小小結(jié)結(jié)思考與交流思考與交流1、請(qǐng)根據(jù)生活常識(shí)以及圖、請(qǐng)根據(jù)生活常識(shí)以及圖3-18總結(jié)金屬防護(hù)常用的總結(jié)金屬防護(hù)常用的方法，并解釋這些方法為什么可以達(dá)到防止金屬腐方法，并解釋這些方法為什么可以達(dá)到防止金屬腐蝕的目的。蝕的目的。2、你還知道哪些防止金屬腐蝕的方法？舉例說(shuō)明。、你還知道哪些防止金屬腐蝕的方法？舉例說(shuō)明。健身器材如何防銹？刷油漆刷油漆衣架和電線(xiàn)如何防銹？外面包上一層塑料層外面包上一層塑料層某些工具的“機(jī)械傳動(dòng)部位” ，能用油漆來(lái)防銹嗎？不能用油漆來(lái)防銹，而是選用油脂不能用油漆來(lái)防銹，而是選用油脂應(yīng)選用什么呢？應(yīng)選用什么呢？ 自行車(chē)如何防生銹？是在金屬表

15、面鍍上一層耐腐蝕的金屬，如自行車(chē)的鋼圈和車(chē)鈴是在鋼上鍍上一層既耐腐蝕又耐磨的Cr 自行車(chē)的車(chē)把、車(chē)輻條、鋼圈和車(chē)鈴防銹措施是什么？船身如何防腐蝕的？用犧牲鋅塊的方法來(lái)保護(hù)用犧牲鋅塊的方法來(lái)保護(hù)船身上裝鋅塊船身上裝鋅塊2.金屬的防護(hù)方法（1）改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，如：把鉻、鎳等合金元素加入普通鋼中制成不銹鋼。（2）在金屬表面覆蓋保護(hù)層，從而使金屬制品跟周?chē)橘|(zhì)隔離開(kāi)來(lái)，這是一種普遍采用的防護(hù)方法。如：涂油漆或油脂、噴漆或噴塑、覆蓋搪瓷或塑料等物質(zhì)；鍍Zn、鍍Sn、鍍Cr或Ni等, 這些物質(zhì)能氧化而形成一層致密的氧化膜。 （3）利用原電池的反應(yīng)原理，在要保護(hù)的金屬上連接一種比該金屬更易失去電子的

16、金屬。此外，減少腐蝕介質(zhì)的濃度，控制環(huán)境的溫度和濕度，在介質(zhì)此外，減少腐蝕介質(zhì)的濃度，控制環(huán)境的溫度和濕度，在介質(zhì)中添加能降低腐蝕速率的物質(zhì)（成為緩蝕劑）等都能減少和防中添加能降低腐蝕速率的物質(zhì)（成為緩蝕劑）等都能減少和防止金屬腐蝕止金屬腐蝕二二.金屬防護(hù)金屬防護(hù)2.金屬腐蝕的本質(zhì)金屬腐蝕的本質(zhì)金屬原子金屬原子失去電子失去電子成為陽(yáng)離子的成為陽(yáng)離子的過(guò)程過(guò)程金屬越活潑，就越容易失去電子而被腐蝕，金屬越活潑，就越容易失去電子而被腐蝕，如果如果在要保護(hù)的金屬上連接一塊比該金如果如果在要保護(hù)的金屬上連接一塊比該金屬更活潑的金屬或合金，當(dāng)形成原電池發(fā)生屬更活潑的金屬或合金，當(dāng)形成原電池發(fā)生反應(yīng)時(shí)，更活

17、潑的金屬失去電子發(fā)生反應(yīng)而反應(yīng)時(shí)，更活潑的金屬失去電子發(fā)生反應(yīng)而使要保護(hù)的金屬得到了保護(hù)。使要保護(hù)的金屬得到了保護(hù)。犧犧牲牲金金屬屬保保護(hù)護(hù)法法思考與交流思考與交流如何選用防銹方法如何選用防銹方法閱讀教材閱讀教材P52各種防銹方法都有不同的保護(hù)作用、優(yōu)缺點(diǎn)和價(jià)格等。我們?cè)诟鞣N防銹方法都有不同的保護(hù)作用、優(yōu)缺點(diǎn)和價(jià)格等。我們?cè)跊Q定使用哪種方法是，要考慮以下幾種因素：決定使用哪種方法是，要考慮以下幾種因素：1、在什么場(chǎng)合使用？、在什么場(chǎng)合使用？2、外觀(guān)是否很重要？、外觀(guān)是否很重要？3、使用期限要多久？、使用期限要多久？4、經(jīng)濟(jì)上是否合算？、經(jīng)濟(jì)上是否合算？結(jié)合教材結(jié)合教材P53表格表格假如你是設(shè)計(jì)

18、師，正計(jì)劃用鋼材假如你是設(shè)計(jì)師，正計(jì)劃用鋼材建造一座大橋，并研究防止鋼橋建造一座大橋，并研究防止鋼橋生銹的方法。已知這座橋要使用生銹的方法。已知這座橋要使用許多年，而且建在風(fēng)景區(qū)內(nèi)。你許多年，而且建在風(fēng)景區(qū)內(nèi)。你有三個(gè)選擇：有三個(gè)選擇：a.涂上油漆涂上油漆b.使用鍍鉻的鋼使用鍍鉻的鋼c.使用不銹鋼使用不銹鋼你優(yōu)先選擇哪種方法，優(yōu)缺點(diǎn)是什么？你優(yōu)先選擇哪種方法，優(yōu)缺點(diǎn)是什么？這三種防銹方法都有優(yōu)缺點(diǎn) 方法a（涂油漆）的優(yōu)點(diǎn)是成本低，缺點(diǎn)是油漆層容易脫落，保護(hù)作用一般，不太適合大橋要使用多年的要求，而且也不適合在風(fēng)景區(qū)使用。方法方法b（使用鍍鉻的鋼）的優(yōu)點(diǎn)是保護(hù)作用（使用鍍鉻的鋼）的優(yōu)點(diǎn)是保護(hù)作用優(yōu)良，外表美觀(guān)，適合在風(fēng)景區(qū)使用。缺點(diǎn)優(yōu)良，外表美觀(guān)，適合在風(fēng)景區(qū)使用。缺點(diǎn)是成本高。是成本高。方法方法c（使用不銹鋼）的優(yōu)點(diǎn)是是保護(hù)作用（使用不銹鋼）的優(yōu)點(diǎn)是是保護(hù)作用優(yōu)良，外表美觀(guān)，缺點(diǎn)是成本較高，應(yīng)酌情優(yōu)良，外表美觀(guān)，缺點(diǎn)是成本較高，應(yīng)酌情考慮。考慮。使用馬口鐵:在鐵皮鍍上千分之一厘米的錫,可隔絕空氣與水使使用用不不銹銹鋼鋼在在金金屬屬表表面面烤烤漆漆練練 習(xí)習(xí)1下列方法可用于金屬防護(hù)的是