4.4金屬的電化學腐蝕與防護詳解課件

1、第四章 電化學基礎(chǔ) 人教版化學選修4 化學反應原理第四節(jié) 金屬的電化學腐蝕與防護第一課時金屬腐蝕我國作為世界上鋼鐵產(chǎn)量最多的國家（2005年全國生產(chǎn)鋼材37117.02萬噸） ，每年被腐蝕的鐵占到我國鋼鐵年產(chǎn)量的十分之一，因為金屬腐蝕而造成的損失占到國內(nèi)生產(chǎn)總值的2%4%；約合人民幣：3000億元（ 2005年我國國內(nèi)生產(chǎn)總值將達15萬億元） 。根據(jù)各國調(diào)查結(jié)果，一般說來，金屬腐蝕所造成的經(jīng)濟損失大致為該國國民生產(chǎn)總值的4%左右。另據(jù)國外統(tǒng)計，金屬腐蝕的年損失遠遠超過水災、火災、風災和地震（平均值）損失的總和，在這里還不包括由于腐蝕導致的停工、減產(chǎn)和爆炸等造成的間接損失。閱讀：你有何感想？金屬

2、腐蝕的主要害處，不僅在于金屬本身的損失，更嚴重的是金屬制品結(jié)構(gòu)損壞所造成的損失比金屬本身要大到無法估量。腐蝕不僅造成經(jīng)濟損失，也經(jīng)常對安全構(gòu)成威脅。國內(nèi)外都曾發(fā)生過許多災難性腐蝕事故，如飛機因某一零部件破裂而墜毀；橋梁因鋼梁產(chǎn)生裂縫而塌陷；油管因穿孔或裂縫而漏油，引起著火爆炸；化工廠中儲酸槽穿孔泄漏，造成重大環(huán)境污染；管道和設(shè)備跑、冒、滴、漏，破壞生產(chǎn)環(huán)境，有毒氣體如Cl2、H2S、HCN等的泄漏，更會危及工作人員和附近居民的生命安全。是指金屬或合金跟接觸的氣體或液體發(fā)生氧化還原反應而引起損耗的現(xiàn)象。金屬陽離子失e- (氧化反應)3.金屬腐蝕的類型化學腐蝕一、 金屬腐蝕金屬原子2.金屬腐蝕的本

3、質(zhì)：1. 金屬腐蝕:M ne- Mn+什么是金屬腐蝕？本質(zhì)是什么?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叫做化學腐蝕。 (2)電化學腐蝕 不純的金屬跟電解質(zhì)溶液接觸時，會發(fā)生原電池反應，比較活潑的金屬失電子而被氧化的腐蝕叫做電化學腐蝕。二、金屬腐蝕的類型問題討論：鋼鐵及其制品通常為含碳的鐵合金，若在潮濕的環(huán)境里或濕度較大的環(huán)境里長期放置, 常易生銹變紅，原因是什么?聯(lián)系：自然條件下金屬吸附水蒸氣形成水膜易構(gòu)成原電池，電化學腐蝕比化學腐蝕更普遍，腐蝕更快。負極： Fe - 2e- = Fe2+正極： O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-電池反應： 2Fe+

4、 O2+2H2O =2Fe(OH)2總結(jié)：金屬表面吸附的水膜呈中性或酸性很弱條件下，溶有一定量氧氣發(fā)生的電化腐蝕叫吸氧腐蝕。裝置中進一步反應：4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O =4 Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O+(3-x) H2O正極： 2H+ 2e- =H2負極： Fe - 2e- = Fe2+電池反應： Fe + 2H+ =Fe2+ + H2總結(jié)：金屬表面水膜溶解大氣中的酸性氣體，使水膜中含有一定量的H+,使溶液呈一定酸性發(fā)生的電化腐蝕叫析氫腐蝕。問題思考：如果將鐵釘浸沒在一定酸性的電解質(zhì)溶液中電極反應有變化嗎？三、鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較Fe2O3 xH

5、2O(鐵銹)通常兩種腐蝕同時存在，但后者更普遍。析氫腐蝕吸氧腐蝕水膜呈酸性。水膜呈中性或酸性很弱, 且溶有氧氣。Fe-2e-=Fe2+2Fe-4e-=2Fe2+2H+2e-=H2O2+2H2O+4e-=4OH-總反應:Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3條件電極反應聯(lián)系負極Fe(-)正極C(+)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(guān)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。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

6、強，而在電解質(zhì)溶液中，電化學腐蝕更容易進行。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)。是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。交流與討論3.用于連接銅板的鐵螺絲容易生銹。是由于鐵與銅及空氣中的水蒸汽構(gòu)成了原電池，鐵作原電池的負極，因此鐵易被腐蝕而生銹。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。說明鐵制品在酸性條件下比在中性條件下更容易被腐蝕。課堂練習1、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：若液面下降，則溶液呈 性，發(fā)生腐蝕，電極反應式為：負極：

7、正極： 。（2）中性或堿性 吸氧Fe2e-Fe2+O2+2H2O+4e-4OH-酸性析氫Fe2e-Fe2+2H+2e-H2 請大家根據(jù)鐵生銹的原理，思考應采取什么措施防止鐵生銹？交流與討論請大家閱讀課本86-87四、金屬的防護改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)在金屬表面覆蓋保護層電化學防護合金（不銹鋼）利用“原電池”和“電解池”保護金屬電鍍、涂油脂五、金屬的電化學防護 海水鋼閘門 海水鋼閘門 海水鋅板鋼閘門 海水鋅板鋼閘門正極負極 海水鋅板負極e鋼閘門正極 海水鋅板負極ee鋼閘門正極利用“原電池原理”保護_極金屬 正 海水鋅板利用“原電池原理”保護_極金屬負極ee正陽極鋼閘門正極 海水鋅板利用“原電池原理”保

8、護_極金屬負極ee正陽極陰 極鋼閘門正極“犧牲陽極的陰極保護法” 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。輔助陽極（不溶性）外加電流的陰極保護法示意圖五、金屬的電化學防護1. “犧牲陽極的陰極保護法”利用“原電池原理”保護正極金屬2. “外加電流的陰極保護法”利用“_原理”保護_極金屬電解池陰 類型化學腐蝕電化學腐蝕 發(fā)生的條件 電流 本質(zhì) 相互關(guān)系金屬與接觸物直接反應不純金屬或合金與電解質(zhì)溶液形成原電池無電流產(chǎn)生有電流產(chǎn)生金屬被腐蝕較活潑金屬被腐蝕兩者往往同時發(fā)生，但電化學腐蝕更普遍化學腐蝕與電化腐蝕比較課堂鞏固1. 下列各情

9、況，在其中Fe片腐蝕由快到慢的順序是_ 在同一電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕的快慢： 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 防腐條件規(guī) 律2. 下列事實不能用電化學理論解釋的是A. 輪船水線以下的船殼上裝一定數(shù)量的 鋅塊 B. 鋁片不用特殊方法保護 C. 純鋅與稀硫酸反應時，滴入少量硫酸銅溶液后速率加快 D. 鍍鋅鐵比鍍錫鐵耐用B3. 家用炒菜鐵鍋用水清洗放置后，出現(xiàn)紅棕色的銹斑，在此變化過程中不發(fā)生的化學反應是 A.4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3 B.2Fe2H2O

10、O2=2Fe(OH)2 C.2H2OO24e=4OH D.Fe3e=Fe3 D4. 鐵棒與石墨棒用導線連接后浸入0.01molL1的食鹽溶液中，可能出現(xiàn)的現(xiàn)象是 A.鐵棒附近產(chǎn)生OHB.鐵棒被腐蝕C.石墨棒上放出Cl2D.石墨棒上放出O2 B5. 表面鍍有保護金屬層的鐵片，當鍍層有破損時比普通鐵片更易腐蝕的是 A. 白鐵（鍍鋅鐵） B. 馬口鐵（鍍錫鐵） C. 鍍鎳鐵 D. 鍍銅鐵D鋼鐵的析氫腐蝕示意圖鋼鐵的吸氧腐蝕示意圖鋼鐵在潮濕的空氣中發(fā)生的電化學腐蝕的原理：負極（Fe）： Fe2e = Fe2+正極（C）： 2H+2e = H2 析氫腐蝕或2H2O+O2+4e = 4OH 吸氧腐蝕小結(jié)：電化學腐蝕鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較Fe2O3 nH2O（鐵銹）水膜呈酸性水膜呈中性或酸性很弱Fe-2e-=Fe2+2Fe-4e-=2Fe2+2H2O+2e-=H2+2OH-O2+2H2O+4e-=4OH-Fe+2H2O=Fe(OH)2+H22Fe+2H2O+O2