選修四金屬電化學(xué)腐蝕與防護

2007年8月1日，美國明尼蘇達(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。請比較下列Fe腐蝕的快慢？鐵與酸反應(yīng)，鐵被腐蝕。鐵與碳形成原電池鐵作負(fù)極被腐蝕。腐蝕速率較慢。腐蝕速率較快。金屬的腐蝕現(xiàn)象非常普遍：1、鋼鐵生銹：鐵銹的主要成分：金屬腐蝕的不利后果有哪些？Fe2O3·XH2OCu2(OH)2CO32、銅器表面生成銅綠：銅綠的主要成分：金屬制品的腐蝕金屬腐蝕給生產(chǎn)生活帶來很多不便，造成了巨大的經(jīng)濟損失。全世界每年因為金屬腐蝕造成的直接經(jīng)濟損失約達(dá)7000億美元，是地震、水災(zāi)、臺風(fēng)等自然災(zāi)害造成損失總和的6倍。我國因金屬腐蝕造成的損失占國民生產(chǎn)總值(GNP)的4%，鋼鐵因腐蝕而報廢的數(shù)量約占鋼鐵當(dāng)年產(chǎn)量的25%-30%。金屬腐蝕還可能造成環(huán)境污染。資料在線一、金屬腐蝕的本質(zhì)：

是金屬或合金與周圍接觸到的氣體或液體發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起損耗的過程。

M-ne-=Mn+二、金屬腐蝕的類型：（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)而引起的腐蝕叫做化學(xué)腐蝕。（2）電化學(xué)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(yīng)，比較活潑的金屬失電子而被氧化的腐蝕叫做電化學(xué)腐蝕?；瘜W(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的比較相互關(guān)系反應(yīng)現(xiàn)象條件電化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕同時發(fā)生，但電化學(xué)腐蝕更普遍較活潑的金屬被氧化金屬被氧化有微弱的電流產(chǎn)生不產(chǎn)生電流不純金屬或合金跟電解質(zhì)溶液接觸金屬跟接觸的物質(zhì)反應(yīng)鋼鐵在干燥的空氣里長時間不易被腐蝕,但在潮濕的空氣里卻很快被腐蝕,這是什么原因呢?

在潮濕的空氣里,鋼鐵表面吸附了一層薄薄的水膜。水中溶有O2、CO2、SO2等氣體，這樣在鋼鐵表面形成了一層電解質(zhì)溶液的薄膜,它跟鋼鐵里的鐵和少量的碳構(gòu)成無數(shù)微小的原電池。鋼鐵表面形成的微小原電池示意圖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(xué)腐蝕的原理：負(fù)極（Fe）：

Fe—2e—=Fe2+正極（C）：

2H++2e—=H2↑

或2H2O+O2+4e—=4OH—4.鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較Fe2O3·nH2O（鐵銹）通常兩種腐蝕同時存在，但以后者更普遍。析氫腐蝕吸氧腐蝕條件水膜呈酸性。水膜呈中性或酸性很弱。電極反應(yīng)負(fù)極Fe(-)Fe-2e=Fe2+2Fe-4e=2Fe2+正極C(+)2H++2e－

=H2↑O2+2H2O+4e=4OH-總反應(yīng):Fe+2H+==Fe2++H2↑2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3聯(lián)系金屬腐蝕的快慢:電解原理引起的腐蝕＞原電池原理引起的腐蝕＞化學(xué)腐蝕＞有防護措施的腐蝕同一金屬在不同物質(zhì)中腐蝕的快慢:強電解質(zhì)＞弱電解質(zhì)＞非電解質(zhì)5.金屬腐蝕快慢的判斷：(1)與構(gòu)成微電池兩極的材料有關(guān)。兩極材料的活動性差別越大，氧化還原反應(yīng)的速率越

，活潑金屬被腐蝕的速度越

。(2)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。（3）同一種金屬的腐蝕：在強電解質(zhì)中

弱電解質(zhì)中

非電解質(zhì)中（4）一般說來：原電池原理引起的腐蝕

化學(xué)腐蝕

有防腐措施的腐蝕。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。>>>>>快快>>[反饋練習(xí)]1.下列情況下，海水中鐵腐蝕最快的是()B2．如圖所示，甲、乙兩試管中各放一枚鐵釘，甲試管中為NaCl溶液，乙試管為NH4Cl溶液(溶液呈弱酸性).數(shù)天后觀察到的現(xiàn)象是

，甲中正極反應(yīng)為_______________.乙中正極反應(yīng)為

.O2+2H2O+4e-＝4OH-2H++2e-=H2↑Fe被腐蝕,U型管中甲端的液面高于乙端的液面思考與交流

請根據(jù)生活常識以及下圖總結(jié)金屬防護常用的方法，并解釋這些方法為什么可以達(dá)到防止金屬腐蝕的目的。健身器材刷油漆以防銹衣架和電線的外面包上一層塑料層某些工具的“機械轉(zhuǎn)動部位”選用油脂來防銹，為什么不能用油漆自行車的鋼圈和車鈴是在鋼上鍍上一層既耐腐蝕又耐磨的Cr三、金屬的防護(1)

改善金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)(內(nèi)因)——制成合金（不銹鋼）(2)在金屬表面覆蓋保護層——電鍍、油漆、鈍化等(3)電化學(xué)保護法——犧牲陽極的陰極保護法、外加直流電源的陰極保護法犧牲陽極的陰極保護法

形成原電池反應(yīng)時，讓被保護金屬做正極，不反應(yīng)，起到保護作用；而活潑金屬反應(yīng)受到腐蝕。用犧牲鎂塊的方法來防止地下鋼鐵管道的腐蝕，鎂塊必須定期更換用犧牲鋅塊的方法來保護船身，鋅塊必須定期更換鋅塊外加電流的陰極保護法

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。此法主要用于防止土壤、海水及水中金屬設(shè)備的腐蝕。1．解釋下列現(xiàn)象：(1)馬口鐵(鍍Sn鐵皮)做的罐頭，打開后為什么極易生銹?(2)輪船船殼的水線以下部分，為什么要裝上一定數(shù)量Zn塊?(3)燒過菜的鐵鍋未及時洗凈(殘液NaCl)，第二天便出現(xiàn)紅褐色銹斑。練習(xí)C練習(xí)2.下列制氫氣的反應(yīng)速率最快的是()

A.純鋅和1mol/L硫酸

B.純鋅和18mol/L硫酸

C.粗鋅和1mol/L硫酸

D.粗鋅和18mol/L硫酸4、下列各情況，在其中Fe片腐蝕由快到慢的順序__________________(5)>(2)>(1)>(3)>(4)練習(xí)1.下列敘述正確的是 （

）A、構(gòu)成原電池正極和負(fù)極的材料必須是兩種金屬B、由Cu、Zn作電極與CuSO4溶液組成的原電池中Cu是負(fù)極。C、馬口鐵（鍍錫鐵）破損時與電解質(zhì)溶液接觸，錫先被腐蝕。D、銅鋅原電池工作時，若有13g鋅被溶解，電路中就有0.4mol電子通過D3.為保護地下鋼管不被腐蝕，可采用的方法是()A、與直流電源負(fù)極相連接B、與直流電源的正極相連接C、與銅板相連接D、與鋅板相連接4.下列說法正確的是 （）A．鋼鐵因含雜質(zhì)而容易發(fā)生電化腐蝕，所以合金都不耐腐蝕B．原電池反應(yīng)是導(dǎo)致金屬腐蝕的主要原因，故不能用來減緩金屬的腐蝕C．鋼鐵電化腐蝕的兩種類型主要區(qū)別在于水膜的pH不同，引起的正極反應(yīng)不同D．無論哪種類型的腐蝕，其實質(zhì)都是金屬被氧化ADCD5.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.形成原電池鋁作負(fù)極B.形成原電池時銅作負(fù)極C.形成原電池時，電流由鋁經(jīng)導(dǎo)線流向銅D.鋁質(zhì)鉚釘發(fā)生了化學(xué)腐蝕6.以下現(xiàn)象與電化腐蝕無關(guān)的是 ()A.黃銅(銅鋅合金)制作的銅鑼不易產(chǎn)生銅銹B.生鐵比軟鐵芯(幾乎是純鐵)容易生銹C.鐵質(zhì)器件附有銅質(zhì)配件，在接觸處易生銹D.銀質(zhì)獎牌久置后表面變暗A(chǔ)D7．鋼鐵表面鍍有下列金