金屬腐蝕的快慢速度

1、化學(xué)能與電能化學(xué)能與電能金屬腐蝕的快慢速度金屬腐蝕的快慢速度內(nèi)容講解內(nèi)容講解一、電化學(xué)基本內(nèi)容一、電化學(xué)基本內(nèi)容1、定義：、定義：研究化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)換的研究化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)換的裝置、過(guò)程和效率的科學(xué)。裝置、過(guò)程和效率的科學(xué)。2、根據(jù)反應(yīng)產(chǎn)物與電流的關(guān)系，電化學(xué)、根據(jù)反應(yīng)產(chǎn)物與電流的關(guān)系，電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程（及其裝置）可以分為兩類(lèi)：反應(yīng)過(guò)程（及其裝置）可以分為兩類(lèi)：產(chǎn)生電流的反應(yīng)產(chǎn)生電流的反應(yīng)借助電流發(fā)生的反應(yīng)借助電流發(fā)生的反應(yīng)：化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能：化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能：電能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能：電能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能電解池電解池1.1.能量轉(zhuǎn)化能量轉(zhuǎn)化 能轉(zhuǎn)化為能轉(zhuǎn)化為 能能2.2.電極名稱(chēng)電極名稱(chēng) 3.3.電

2、子流向電子流向 極到極到 極極_極到極到 極極 3.3.電流方向電流方向 極到極到 極極_極到極到 極極 5.5.離子運(yùn)動(dòng)方離子運(yùn)動(dòng)方向向 陽(yáng)離子陽(yáng)離子 極，極，（記憶方法：（記憶方法： ）陰離子陰離子 極極. . （記憶方法：（記憶方法： ）化學(xué)化學(xué)電電陰極陰極陽(yáng)極陽(yáng)極負(fù)負(fù)正正負(fù)負(fù)正正陽(yáng)陽(yáng)陰陰陰極上有電子陰極上有電子陽(yáng)極上缺電子陽(yáng)極上缺電子陰陰陽(yáng)陽(yáng)陰陰陽(yáng)陽(yáng)電解池電解池6.6.工工作作原原理理 陰極：電子陰極：電子 的一極，的一極， 電子，發(fā)生電子，發(fā)生 反反應(yīng)應(yīng)陽(yáng)極：電子陽(yáng)極：電子 的一極，的一極， 電子，發(fā)生電子，發(fā)生 反反應(yīng)應(yīng)7.7.構(gòu)構(gòu)成成條條件件 流入流入失去失去氧化氧化流出流出得到

3、得到還原還原兩電極插入兩電極插入電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液或熔融的或熔融的電解質(zhì)電解質(zhì)形成閉合回路形成閉合回路有外加直流電源有外加直流電源有兩個(gè)電極有兩個(gè)電極（一）電極的分類(lèi)：（一）電極的分類(lèi)：1、按照電源：、按照電源： 2、按照活潑性：、按照活潑性： 陽(yáng)極陽(yáng)極陰極陰極惰性電極：惰性電極：C、Pt、Au活性電極：活性電極： Ag及及Ag之前的金屬之前的金屬陽(yáng)極：陽(yáng)極： 離子，離子，陰極：陰極： 離子，離子，（二）放電順序：（二）放電順序：活性電極活性電極 S2- I- Br- Cl- OH- 含氧酸根含氧酸根 F-Ag+Fe3+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+H+活潑金屬陽(yáng)離子活潑金屬陽(yáng)

4、離子陽(yáng)陽(yáng)陰陰正常濃度時(shí)正常濃度時(shí)H+正常濃度小，正常濃度小，F(xiàn)e2+、Zn2+濃度濃度一直保持很大時(shí)濃度濃度一直保持很大時(shí)2H+Cl Cl2 + H2 Cu2+2ClCu +Cl2 （三）電解的類(lèi)型及電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)（三）電解的類(lèi)型及電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)（寫(xiě)出下列裝置的電極反應(yīng)式、總反應(yīng)式（寫(xiě)出下列裝置的電極反應(yīng)式、總反應(yīng)式pH變化、復(fù)原方法）變化、復(fù)原方法）惰性電極：惰性電極：2Cl 2eCl22H+ +2e H2 2HCl Cl2 + H2 電解電解濃度：濃度：pH：復(fù)原：復(fù)原：減小減小增大增大HCl氣體氣體陽(yáng)極：陽(yáng)極：陰極：陰極：總反應(yīng)：總反應(yīng)：電解電解2Cl 2eCl2Cu2+ +2e C

5、u CuCl2Cu +Cl2 電解電解陽(yáng)極：陽(yáng)極：陰極：陰極：總反應(yīng)：總反應(yīng)：電解電解濃度：濃度：pH：減小減小增大增大復(fù)原：復(fù)原：CuCl2固體固體電解自身型電解自身型2NaCl+2H2O2NaOH+ Cl2 + H2 2Cl+2H2OCl2 + H2 + 2OH陽(yáng)極：陽(yáng)極：陰極：陰極：總反應(yīng)：總反應(yīng)：2Cl 2eCl22H+ +2e H2 電解電解電解電解濃度：濃度：pH：減小減小增大增大復(fù)原：復(fù)原： HCl氣體氣體放氫生堿型放氫生堿型NaCl溶液換成溶液換成MgCl2溶液呢？溶液呢？陽(yáng)極：陽(yáng)極：陰極：陰極：總反應(yīng)：總反應(yīng)：MgCl2+2H2OMg(OH）2+ Cl2 + H2 Mg2+2

6、Cl+2H2OCl2 + H2 + Mg（OH)22Cl 2eCl22H+ +2e H2 電解電解電解電解4AgNO3 +2H2O 4Ag+O2 +4HNO3 4Ag+ +2H2O 4Ag+O2 +4H+ 陽(yáng)極：陽(yáng)極：陰極：陰極：總反應(yīng)：總反應(yīng)：陽(yáng)極：陽(yáng)極：陰極：陰極：總反應(yīng)：總反應(yīng)：4OH4e2H2O +O22Cu2+ +4e2Cu2CuSO4 +2H2O 2Cu+O2 +2H2SO4 2Cu2+ +2H2O 2Cu+O2 +4H+ 電解電解電解電解電解電解電解電解4OH4e2H2O +O24Ag+ +4e4Ag濃度：濃度：pH：減小減小減小減小復(fù)原：復(fù)原： CuO固體固體放氧生酸型放氧生酸

7、型濃度：濃度：pH：減小減小減小減小復(fù)原：復(fù)原： Ag2O固體固體4OH4e2H2O +O24H+ +4e2H2 2H2O O2 +2H2 電解電解陽(yáng)極：陽(yáng)極：陰極：陰極：總反應(yīng)：總反應(yīng)：濃度：濃度：pH：增大增大不變不變復(fù)原：復(fù)原：H2O4OH4e2H2O +O24H+ +4e2H2 2H2O O2 +2H2 電解電解陽(yáng)極：陽(yáng)極：陰極：陰極：總反應(yīng)：總反應(yīng)：濃度：濃度：pH：增大增大減小減小復(fù)原：復(fù)原：H2O4OH4e2H2O +O24H+ +4e2H2 2H2O O2 +2H2 電解電解陽(yáng)極：陽(yáng)極：陰極：陰極：總反應(yīng)：總反應(yīng)：濃度：濃度：pH：增大增大增大增大復(fù)原：復(fù)原：H2O電解水型電解

8、水型將以上裝置中的惰性電極換為將以上裝置中的惰性電極換為Cu電極？電極？如何快速改寫(xiě)如何快速改寫(xiě)?所有裝置的所有裝置的陽(yáng)極陽(yáng)極反應(yīng)進(jìn)改為：反應(yīng)進(jìn)改為： Cu 2e- = Cu2+ 陰極陰極反應(yīng)不變反應(yīng)不變總反應(yīng)做相應(yīng)的變化總反應(yīng)做相應(yīng)的變化:2、Cu+2H+ H2 + Cu2+ 電解電解7、 Cu+2H+ H2 + Cu2+ 電解電解3、Cu+2H2O H2 + Cu(OH)2電解電解1、無(wú)、無(wú)4、無(wú)、無(wú)5、Cu +2 Ag+ = Cu2+ + 2Ag電解電解6、Cu+2H2O H2 + Cu(OH)2電解電解8、Cu+2H2O H2 + Cu(OH)2電解電解書(shū)寫(xiě)步驟及注意事項(xiàng)：書(shū)寫(xiě)步驟及注

9、意事項(xiàng)：1、看清電極材料、看清電極材料2、找出溶液中的陽(yáng)離子和陰離子、找出溶液中的陽(yáng)離子和陰離子3、根據(jù)、根據(jù)放電順序放電順序及及電極材料電極材料確定放電微粒確定放電微粒4、電極反應(yīng)式一定為離子方程式：、電極反應(yīng)式一定為離子方程式：不考慮不考慮放電微粒來(lái)源以及后續(xù)反應(yīng)放電微粒來(lái)源以及后續(xù)反應(yīng)5、總反應(yīng)式：、總反應(yīng)式：考慮考慮放電微粒的來(lái)源，滿(mǎn)足離子方程式的書(shū)寫(xiě)規(guī)則放電微粒的來(lái)源，滿(mǎn)足離子方程式的書(shū)寫(xiě)規(guī)則6、兩極相加、兩極相加不一定為總反應(yīng)不一定為總反應(yīng)7、總反應(yīng)總反應(yīng)寫(xiě)條件：電解寫(xiě)條件：電解+ +- -OHOH- -NaNa+ +陰極陰極 陽(yáng)極陽(yáng)極電解飽和食鹽水電解飽和食鹽水只允許陽(yáng)離子通過(guò)只

10、允許陽(yáng)離子通過(guò)陽(yáng)離子交換膜陽(yáng)離子交換膜H2O+少量少量NaOH飽和飽和NaClNaOH溶液溶液淡鹽水淡鹽水H2Cl22Cl- - 2e- =Cl22H+2e- = H2H+從何來(lái)？從何來(lái)？1、電解飽和食鹽水、電解飽和食鹽水陰極材料：陰極材料： 電極反應(yīng)：電極反應(yīng)： 。 陽(yáng)極材料陽(yáng)極材料 ： 電極反應(yīng)：電極反應(yīng)： ?？偡磻?yīng)：總反應(yīng)： 。設(shè)備設(shè)備 。2H+2e- = H22Cl- - 2e- = Cl22NaCl+2H2O =2NaOH+Cl2+H2電解電解陽(yáng)離子交換膜電解槽陽(yáng)離子交換膜電解槽避免避免Cl2和和NaOH反應(yīng)反應(yīng)只允許陽(yáng)離子自由通過(guò)只允許陽(yáng)離子自由通過(guò)Ti Fe 而阻止陰離子和氣體通

11、過(guò)。而阻止陰離子和氣體通過(guò)。 （四）電解原理應(yīng)用（四）電解原理應(yīng)用氯堿工業(yè)氯堿工業(yè)陽(yáng)極陽(yáng)極 放電，產(chǎn)生放電，產(chǎn)生 。開(kāi)始時(shí)陰極區(qū)需要加入。開(kāi)始時(shí)陰極區(qū)需要加入 。電解過(guò)程：電解過(guò)程：陰極陰極 放電，產(chǎn)生放電，產(chǎn)生 ，使，使 濃度增大，濃度增大，即陰極區(qū)產(chǎn)生即陰極區(qū)產(chǎn)生 。H+Cl-OH-H2Cl2NaOHH2開(kāi)始時(shí)陰極區(qū)需要加入開(kāi)始時(shí)陰極區(qū)需要加入 。H2O 少量少量NaOH增強(qiáng)導(dǎo)電性增強(qiáng)導(dǎo)電性NaCl溶液溶液NaCl精煉：精煉：電解過(guò)程中電解過(guò)程中Na+定向移向：定向移向： 。陰極陰極加入加入NaOH溶液溶液加入加入BaCl2溶液溶液加入加入Na2CO3溶液溶液過(guò)濾過(guò)濾加入鹽酸加入鹽酸用用

12、的原理在金屬表面鍍上一層金屬或合金的過(guò)程。的原理在金屬表面鍍上一層金屬或合金的過(guò)程。實(shí)質(zhì)是實(shí)質(zhì)是 .鍍層金屬作鍍層金屬作 極，鍍件作極，鍍件作 極，極，電鍍液電鍍液 。Fe上鍍上鍍Cu原理：原理： 作陰極，作陰極， ； 作陽(yáng)極，作陽(yáng)極， 。電鍍液的濃度在電鍍過(guò)程中電鍍液的濃度在電鍍過(guò)程中 。2、電鍍：、電鍍：電解電解稱(chēng)為鍍件稱(chēng)為鍍件稱(chēng)為鍍層稱(chēng)為鍍層陰陰陽(yáng)陽(yáng)含有含有鍍層金屬離子鍍層金屬離子的溶液的溶液FeCuCu2+ 2e- = Cu Cu2e- = Cu2+不變不變注意：注意： 離子濃度會(huì)影響放電順序離子濃度會(huì)影響放電順序當(dāng)當(dāng)FeFe2+2+、ZnZn2+2+濃度一直保持很大時(shí)，將優(yōu)先于濃度一

13、直保持很大時(shí)，將優(yōu)先于H H+ +放電放電從而實(shí)現(xiàn)鍍鐵、鍍鋅從而實(shí)現(xiàn)鍍鐵、鍍鋅鍍層金屬在陽(yáng)極溶解然后在鍍件上析出鍍層金屬在陽(yáng)極溶解然后在鍍件上析出實(shí)質(zhì)是用實(shí)質(zhì)是用 原理，使粗金屬先原理，使粗金屬先 再再 的過(guò)程的過(guò)程精煉銅的原理：粗銅作精煉銅的原理：粗銅作 極，極， ； 精銅作精銅作 極，極， ； 電解液含有電解液含有 。比銅活動(dòng)性強(qiáng)的雜質(zhì)形成比銅活動(dòng)性強(qiáng)的雜質(zhì)形成 ， 比銅活動(dòng)性弱的雜質(zhì)形成比銅活動(dòng)性弱的雜質(zhì)形成 。3、精煉：、精煉：電解電解溶解溶解在純金屬上析出在純金屬上析出陰陰陽(yáng)陽(yáng)Cu2+ 2e- = Cu Cu2e- = Cu2+Cu2+陽(yáng)極泥陽(yáng)極泥金屬陽(yáng)離子進(jìn)入溶液金屬陽(yáng)離子進(jìn)入溶液

14、電解液的濃度在電解過(guò)程中電解液的濃度在電解過(guò)程中 。減小減小Fe、Zn等活潑金屬溶解時(shí)，析出等活潑金屬溶解時(shí)，析出Cu，使，使Cu2+濃度減小濃度減小 2NaCl = 2Na+Cl24、活潑金屬的冶煉、活潑金屬的冶煉（1）制鈉：）制鈉：陽(yáng)極：陽(yáng)極：陰極：陰極：總反應(yīng)：總反應(yīng)：2Na+ + 2e = 2Na2Cl 2e = Cl2MgCl2 = Mg+Cl2（2）制鎂：）制鎂：注意注意:不用不用MgO， MgO熔點(diǎn)太高熔點(diǎn)太高陽(yáng)極：陽(yáng)極：陰極：陰極：Mg2+ + 2e = Mg2Cl 2e = Cl2（熔融）（熔融）（熔融）（熔融）電解電解電解電解2Al2O3 = 4Al+3O2（3）制鋁：）制

15、鋁：總反應(yīng)：總反應(yīng)：陽(yáng)極：陽(yáng)極：陰極：陰極：4Al3+ + 12e = 4Al6O2 12e = 3O2（熔融）（熔融）電解電解注意注意: 不用不用AlCl3，熔融熔融AlCl3不導(dǎo)電不導(dǎo)電K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag電解法電解法還原法還原法熱分解法熱分解法不同金屬冶煉方法的選擇不同金屬冶煉方法的選擇K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag簡(jiǎn)單，實(shí)用，節(jié)省的原則簡(jiǎn)單，實(shí)用，節(jié)省的原則同一種金屬可能有不同的冶煉方法同一種金屬可能有不同的冶煉方法M - ne- = Mn+六、金屬的腐蝕六、金屬的腐蝕（一）金屬腐蝕：（一）金

16、屬腐蝕： 1、定義：是指金屬或合金跟、定義：是指金屬或合金跟 發(fā)生發(fā)生氧化還原反應(yīng)而腐蝕損耗的過(guò)程。氧化還原反應(yīng)而腐蝕損耗的過(guò)程。 接觸到的氣體或液體接觸到的氣體或液體2、本質(zhì)：、本質(zhì)： （ 反應(yīng)）反應(yīng)）氧化氧化3、類(lèi)型：直接反應(yīng)、類(lèi)型：直接反應(yīng) 腐蝕；原電池反應(yīng)腐蝕；原電池反應(yīng) 腐蝕腐蝕化學(xué)化學(xué)電化學(xué)電化學(xué)金屬與接觸到的金屬與接觸到的 （如（如 、 、 等）等）直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。（二）化學(xué)腐蝕：（二）化學(xué)腐蝕：干燥的氧化劑干燥的氧化劑O2Cl2SO21、定義：、定義：不純不純的金屬跟的金屬跟電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液接觸時(shí)，會(huì)發(fā)生接觸時(shí)，會(huì)發(fā)生 反反應(yīng)，應(yīng)

17、， 的的金屬失去電子金屬失去電子而被而被 。如。如 在潮濕的空在潮濕的空氣中生銹。氣中生銹。2、類(lèi)型：、類(lèi)型：（三）電化學(xué)腐蝕：（三）電化學(xué)腐蝕：原電池原電池氧化氧化較活潑較活潑生鐵生鐵析氫腐蝕析氫腐蝕 吸氧腐蝕吸氧腐蝕 條件條件 水膜呈水膜呈水膜呈水膜呈負(fù)極（負(fù)極（FeFe）正極（正極（C C）總反應(yīng)總反應(yīng)較強(qiáng)酸性較強(qiáng)酸性中性、堿性、弱酸性中性、堿性、弱酸性2H+2e-H2O2 + 4e- + 2H2O 4 OH-Fe2e-Fe2+Fe2e-Fe2+Fe+2H+ Fe2+H22Fe+2H2Fe+2H2 2O+OO+O2 22Fe(OH)2Fe(OH)2 24Fe(OH)4Fe(OH)2 2+

18、2H+2H2 2O+OO+O2 2=4Fe(OH)=4Fe(OH)3 3FeFe2 2O O3 3 n nH H2 2O O（鐵銹鐵銹）電化腐蝕電化腐蝕 化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕 條件條件 不純金屬或合金不純金屬或合金與與 接觸接觸與與 直接接觸直接接觸 有無(wú)電流有無(wú)電流本質(zhì)本質(zhì) 聯(lián)系聯(lián)系 兩種腐蝕往往兩種腐蝕往往 發(fā)生，但發(fā)生，但 腐蝕更普遍，腐蝕更普遍，速度快，危害更重。速度快，危害更重。 3、化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的比較：、化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的比較：電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液氧化劑氧化劑無(wú)無(wú)弱電流弱電流較活潑的金屬被氧化較活潑的金屬被氧化 金屬被氧化金屬被氧化 同時(shí)同時(shí)電化學(xué)電化學(xué)使它使它隔離隔離_、_等物質(zhì)等物質(zhì)(四四)金屬的防護(hù)金屬的防護(hù) 1、改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)制成合金（不銹鋼）制成合金（不銹鋼）2、在金屬表面覆蓋保護(hù)層，、在金屬表面覆蓋保護(hù)層，空氣空氣水水噴油漆、涂油脂、電鍍、表面鈍化、搪瓷等。噴油漆、涂油脂、電鍍、表面鈍化、搪瓷等。3、金屬的電化學(xué)防護(hù)、金屬的電化學(xué)防護(hù)（1）犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法）犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法被保護(hù)的金屬做正極，被保護(hù)的金屬做正極， 活潑金屬保護(hù)不活潑金屬活潑金屬保護(hù)不活潑金屬（2）外加直流電源的陰極保護(hù)法）外加直流電源的陰極保護(hù)法被保護(hù)的金屬做陰極