中學(xué)化學(xué)-金屬的腐蝕和防護(hù)

化學(xué)與生活新課標(biāo)人教版選修2第三章探索生活材料其次節(jié)金屬的腐蝕和防護(hù)2007年8月1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。事故造成6人死亡。2007年9月1日，在巴基斯坦卡拉奇，人們?cè)趪^坍塌的大橋。當(dāng)天，卡拉奇的一座馬路大橋發(fā)生坍塌，導(dǎo)致至少4人喪生，受困人數(shù)不明。資料：中國(guó)航天工業(yè)總公司第三十一探討所近日公布了一組數(shù)據(jù)：全球每年鋼鐵腐蝕的經(jīng)濟(jì)損失約10000億美元，占各國(guó)國(guó)民生產(chǎn)總值GNP的2%~4%，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3%，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)2800億人民幣，約占國(guó)民生產(chǎn)總值GNP的4%，每年約有30%的鋼鐵因腐蝕而報(bào)廢。腐蝕給人類造成的損失是驚人的其次節(jié)金屬的腐蝕和防護(hù)金屬的腐蝕現(xiàn)象特殊普遍：1、鋼鐵生銹：鐵銹的主要成分：Fe2O3·XH2O2、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？見教材P49圖片一.金屬的腐蝕（1）定義:金屬或合金與四周接觸到的氣體或液體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而腐蝕損耗的過程.（2）本質(zhì):金屬失去電子被氧化。一.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:影響因素:金屬跟氧化劑干脆發(fā)生氧化還原反應(yīng)金屬和接觸到的物質(zhì)干脆發(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）類型:1、化學(xué)腐蝕金屬跟接觸到的物質(zhì)干脆發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕原理：氧化還原反應(yīng)例如：鐵與氯氣干脆反應(yīng)鋼管被原油中的含硫化合物腐蝕一般狀況下，溫度越高，金屬腐蝕越快。2、電化學(xué)腐蝕不純的金屬(或合金)跟電解質(zhì)溶液接觸時(shí)，會(huì)發(fā)生原電池反應(yīng)，比較活潑的金屬失去電子而被氧化的反應(yīng)原理：原電池反應(yīng)本質(zhì)：氧化還原反應(yīng)例如：鋼鐵在潮濕的空氣中被腐蝕定義：怎么才能構(gòu)成一個(gè)原電池？形成原電池的條件能發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng)有電解質(zhì)溶液活動(dòng)性不同的兩極形成閉合電路復(fù)習(xí)H2SO4溶液總反應(yīng)：2H++2e-=H2↑Zn－2e-=Zn2+Zn+2H+=Zn2++H2↑Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑(離子方程式）（化學(xué)方程式）電極反應(yīng)正極：負(fù)極：（氧化反應(yīng)）（還原反應(yīng)）ZnCu原電池復(fù)習(xí):實(shí)驗(yàn)方案記錄結(jié)論植物油CaCl2固體NaCl溶液CH3COOH溶液煮沸后快速冷卻的蒸溜水相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間，鐵丁未被腐蝕有氣體產(chǎn)生，反應(yīng)速度快鐵丁漸漸生銹無現(xiàn)象由于無氧和水，鐵釘不被腐蝕上層植物油，下層煮沸后快速冷卻的蒸溜水無現(xiàn)象無現(xiàn)象由于無水，鐵釘不被腐蝕鐵釘被腐蝕鐵釘被腐蝕最快由于無氧，較長(zhǎng)時(shí)間鐵釘不被腐蝕由于無氧，鐵釘不被腐蝕不同條件下鐵釘?shù)匿P蝕總結(jié)：鐵釘遇到強(qiáng)酸或有O2、H2O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?？茖W(xué)探究電化學(xué)腐蝕（1）原理：原電池反應(yīng)在電解質(zhì)溶液中，較活潑金屬失去電子而被腐蝕，較不活潑金屬或非金屬得到電子的氧化還原反應(yīng)。——鋼鐵腐蝕的主要緣由探討：鋼鐵的腐蝕鋼鐵在潮濕的空氣中更簡(jiǎn)潔腐蝕緣由：水電離出少量的H+和OH-，同時(shí)空氣中溶解CO2的水分酸性增加（形成電解質(zhì)溶液）Fe和C構(gòu)成原電池的兩極Fe：負(fù)極C：正極電解質(zhì)：H2O+CO2=H2CO3H++HCO3－鋼鐵的吸氧腐蝕示意圖金屬腐蝕學(xué)問中性溶液或酸性很弱鋼鐵的析氫腐蝕示意圖金屬腐蝕學(xué)問酸性較強(qiáng)中性溶液或酸性很弱——吸氧腐蝕（鋼鐵腐蝕的主要狀況）2H2O+O2+4e=4OH－Fe－2e=Fe2+正極：得電子負(fù)極：失電子（2）類型之一：2H++2e=H2↑酸性較強(qiáng)——析氫腐蝕Fe－2e=Fe2+正極：負(fù)極：（2）類型之二：Fe2O3·nH2O（鐵銹）通常兩種腐蝕同時(shí)存在，但以后者更普遍。2H++2e-=H2↑O2+2H2O+4e-=4OH-水膜呈酸性。水膜呈中性或酸性很弱。CO2+H2O=H2CO3=H++HCO3-負(fù)極Fe(-)Fe-2e-=Fe2+2Fe-4e-=2Fe2+正極C(+)總反應(yīng):Fe+2H+=Fe2++H2

↑2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3（3）鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較析氫腐蝕吸氧腐蝕條件電極反應(yīng)聯(lián)系1．銅制品上的鋁質(zhì)鉚釘，在潮濕空氣中易腐蝕的緣由可描述為（）．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）簡(jiǎn)潔生銹C．鐵質(zhì)器件附著銅質(zhì)配件，在接觸處易生鐵銹D．銀質(zhì)獎(jiǎng)牌久置后表面變暗練習(xí)AD思索與溝通細(xì)致視察圖3-16，探討自行車的不同部件如鏈條、鋼圈、支架和齒輪等分別實(shí)行了什么防銹措施。主要實(shí)行在金屬構(gòu)件的表面上加防護(hù)層的方法。如在鏈條和齒輪上涂機(jī)油；在車架和擋泥板上烤一層漆；將車座彈簧用一層“烤藍(lán)”（四氧化三鐵疼惜層）疼惜；將車把、鋼圈和車輻條進(jìn)行電鍍（車把、鋼圈一般接受三層電鍍：底層鍍銅、中間鍍鎳、表層鍍鉻，車輻條表面一般鍍鋅）等等。另外用不銹鋼制作車輻條，用鋁合金代替鋼鐵制作一些構(gòu)件等也是防止自行車的金屬構(gòu)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，就越簡(jiǎn)潔失去電子而被腐蝕，假如金屬中能導(dǎo)電的雜質(zhì)不如該金屬活潑，則簡(jiǎn)潔形成原電池而使金屬發(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，假如金屬在潮濕的空氣中、接觸腐蝕性氣體或電解質(zhì)溶液，都簡(jiǎn)潔被腐蝕。二、金屬的防護(hù)1、影響金屬腐蝕的因素包括：金屬的

和

。本性介質(zhì)金屬越活潑越簡(jiǎn)潔被腐蝕金屬合金中活潑的金屬易腐蝕例如：鋼鐵腐蝕介質(zhì)對(duì)金屬腐蝕影響很大：金屬在潮濕的空氣中、接觸腐蝕性氣體或電解質(zhì)溶液，都簡(jiǎn)潔被腐蝕小結(jié)思索與溝通1、請(qǐng)依據(jù)生活常識(shí)以及圖3-18總結(jié)金屬防護(hù)常用的方法，并說明這些方法為什么可以達(dá)到防止金屬腐蝕的目的。2、你還知道哪些防止金屬腐蝕的方法？舉例說明。健身器材如何防銹？刷油漆衣架和電線如何防銹？外面包上一層塑料層某些工具的“機(jī)械傳動(dòng)部位”，能用油漆來防銹嗎？不能用油漆來防銹，而是選用油脂應(yīng)選用什么呢？自行車如何防生銹？是在金屬表面鍍上一層耐腐蝕的金屬，如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自行車的車把、車輻條、鋼圈和車鈴防銹措施是什么？船身如何防腐蝕的？用犧牲鋅塊的方法來疼惜船身上裝鋅塊2.金屬的防護(hù)方法（1）變更金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，如：把鉻、鎳等合金元素加入一般鋼中制成不銹鋼。（2）在金屬表面覆蓋疼惜層，從而使金屬制品跟四周介質(zhì)隔離開來，這是一種普遍接受的防護(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，在要疼惜的金屬上連接一種比該金屬更易失去電子的金屬。此外，削減腐蝕介質(zhì)的濃度，限制環(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）等都能削減和防止金屬腐蝕二.金屬防護(hù)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金屬越活潑，就越簡(jiǎn)潔失去電子而被腐蝕，假如假如在要疼惜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)生反應(yīng)時(shí)，更活潑的金屬失去電子發(fā)生反應(yīng)而使要疼惜的金屬得到了疼惜。犧牲金屬疼惜法思索與溝通如何選用防銹方法閱讀教材P52各種防銹方法都有不同的疼惜作用、優(yōu)缺點(diǎn)和價(jià)格等。我們?cè)诖_定運(yùn)用哪種方法是，要考慮以下幾種因素：1、在什么場(chǎng)合運(yùn)用？2、外觀是否很重要？3、運(yùn)用期限要多久？4、經(jīng)濟(jì)上是否合算？結(jié)合教材P53表格假如你是設(shè)計(jì)師，正支配用鋼材建立一座大橋，并探討防止鋼橋生銹的方法。已知這座橋要運(yùn)用很多年，而且建在風(fēng)景區(qū)內(nèi)。你有三個(gè)選擇：a.涂上油漆b.運(yùn)用鍍鉻的鋼c.運(yùn)用不銹鋼你優(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)是油漆層簡(jiǎn)潔脫落，疼惜作用一般，不太適合大橋要運(yùn)用多年的要求，而且也不適合在風(fēng)景區(qū)運(yùn)用。方法b（運(yùn)用鍍鉻的鋼）的優(yōu)點(diǎn)是疼惜作用優(yōu)良，外表美觀，適合在風(fēng)景區(qū)運(yùn)用。缺點(diǎn)是成本高。方法c（運(yùn)用不銹鋼）的優(yōu)點(diǎn)是是疼惜作用優(yōu)良，外表美觀，缺點(diǎn)是成本較高，應(yīng)酌情考慮。運(yùn)用馬口鐵:在鐵皮鍍上千分之一厘米的錫,可隔絕空氣與水運(yùn)用不銹鋼在金屬表面烤漆練習(xí)1．下列方法可用于金屬防護(hù)的是（）①原電池反應(yīng)②涂油漆③電鍍④置于干燥環(huán)境A．①③④B．①②③C．②③④D．全部D

2．有關(guān)金屬腐蝕的論述，正確的是（）．A．金屬的腐蝕確定伴有電流產(chǎn)生B．Fe在干燥的氯氣里比在潮濕的空氣里更易被腐蝕C．發(fā)生化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿母g時(shí)較活潑的金屬總是作正極而被腐蝕D．發(fā)生電化腐蝕時(shí)都有能量的轉(zhuǎn)變，且被腐蝕的金屬總是失電子D

中性或堿性吸氧Fe–2e-＝Fe2+O2+2H2O+4e-＝4OH－酸性析氫Fe–2e-＝Fe2+2H++2e-＝H2↑練習(xí)3如圖,水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天視察：（1）若液面上升，則原溶液呈

性，發(fā)生腐蝕,電極反應(yīng)式為：負(fù)極：,正極：