第四節(jié)、金屬電化學(xué)腐蝕和防護(hù)

2/3/20231

金屬被腐蝕后，在外形、色澤以及機(jī)械性能等方面都將發(fā)生變化，會(huì)使機(jī)器設(shè)備、儀器、儀表的精密度和靈敏度降低，影響使用以至報(bào)廢，甚至發(fā)生事故。據(jù)報(bào)道，全世界每年因金屬腐蝕造成的直接經(jīng)濟(jì)損失，約占各國(guó)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)的2%~4%，超過地震、水災(zāi)、臺(tái)風(fēng)等自然災(zāi)害造成損失的總和。你知道嗎2/3/20232第四節(jié)金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)2/3/20233金屬的腐蝕一、金屬的電化學(xué)腐蝕(閱讀教材85)

金屬或合金跟周圍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，即為金屬的腐蝕。其本質(zhì)是金屬原子失去電子被氧化的過程。2/3/20234一、金屬的腐蝕類型（2）電化學(xué)腐蝕：不純的金屬跟電解質(zhì)溶液接觸時(shí)，會(huì)發(fā)生原電池反應(yīng)，比較活潑的金屬失電子而被氧化，這種腐蝕叫做電化學(xué)腐蝕。（分析課本例子）（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。（參考課本例子）2/3/20235（二）金屬的電化學(xué)腐蝕鋼鐵的析氫腐蝕示意圖鋼鐵的吸氧腐蝕示意圖

正極（C）：負(fù)極（Fe）：Fe—2e—=Fe2+2H++2e—=H2↑2H2O+O2+4e—=4OH-Fe—2e—=Fe2+總反應(yīng)：Fe+2H+=Fe2++H2↑2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2后續(xù)反應(yīng)：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O+(3-x)H2O2/3/20236化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕（參考金榜奪冠P82綜合拓展）化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕條件現(xiàn)象本質(zhì)聯(lián)系金屬跟非金屬等物質(zhì)直接接觸不純金屬或合金跟電解質(zhì)溶液接觸無電流產(chǎn)生有微弱電流產(chǎn)生金屬被氧化較活潑金屬被氧化兩者往往同時(shí)發(fā)生，電化腐蝕更普遍.2/3/20237(1)制成合金（不銹鋼）——改善金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)(內(nèi)因)(2)在金屬表面覆蓋保護(hù)層——電鍍、油漆、鈍化等(3)電化學(xué)保護(hù)法——犧牲陽極的陰極保護(hù)法、外加直流電源的陰極保護(hù)法二、金屬的電化學(xué)防護(hù)2/3/20238犧牲陽極保護(hù)法：形成原電池反應(yīng)時(shí)，讓被保護(hù)金屬做正極，不反應(yīng)，起到保護(hù)作用；而活潑金屬反應(yīng)受到腐蝕。如在海輪外殼上或鍋爐內(nèi)壁附著活潑金屬鋅或鎂;2/3/20239外加電流法的陰極保護(hù)法：將被保護(hù)金屬與另一附加電極作為電解池的兩個(gè)極，使被保護(hù)的金屬作為陰極，在外加直流電的作用下使陰極得到保護(hù)。此法主要用于防止土壤、海水及水中金屬設(shè)備的腐蝕。2/3/202310[反饋鞏固]下列各情況，在其中Fe片腐蝕由快到慢的順序是(5)(2)(1)(3)(4)2/3/202311電解原理引起的腐蝕；化學(xué)腐蝕；原電池原理引起的腐蝕；有防腐措施的腐蝕.請(qǐng)你將在同一電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕的速率從大到小排序：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.2/3/202312規(guī)律總結(jié):防腐措施由好到壞的順序如下：外接電源的陰極保護(hù)法＞犧牲陽極的陰極保護(hù)法＞有一般防腐條件保護(hù)＞無防腐條件.

在同一電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕的快慢規(guī)律如下：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.參考金榜奪冠P82綜合拓展2/3/202313高考零距離下列有關(guān)金屬腐蝕與防護(hù)的說法正確的是()A．純銀器表面在空氣中因化學(xué)腐蝕漸漸變暗B．當(dāng)鍍錫鐵制品的鍍層破損時(shí)，鍍層仍能對(duì)鐵制品起保護(hù)作用C．在海輪外殼連接鋅塊保護(hù)外殼不受腐蝕是采用了犧牲陽極的陰極保護(hù)法D．可將地下輸油鋼管與外加直流電源的正極相連以保護(hù)它不受腐蝕AC2008年廣東高考題2/3/2023142/3/202315如何防止鐵的銹蝕是工業(yè)上研究的重點(diǎn)內(nèi)容。為研究鐵銹蝕的影響因素，某同學(xué)做了如下探究實(shí)驗(yàn)：序號(hào)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象1常溫下將鐵絲放在干燥空氣中一個(gè)月干燥的鐵絲表面依然光亮2常溫下將鐵絲放在潮濕空氣中一小時(shí)鐵絲表面依然光亮

3常溫下將鐵絲放在潮濕的空氣中一個(gè)月鐵絲表面已變得灰暗4將潮濕的鐵絲放在常溫的氧氣流中一小時(shí)鐵絲表面略顯灰暗5將潮濕的鐵絲放在高于常溫的氧氣流中一小時(shí)鐵絲表面已變得灰暗6將浸過氯化鈉溶液的鐵絲放在高于常溫的氧氣流中一小時(shí)鐵絲表面灰暗程度比實(shí)驗(yàn)5嚴(yán)重2008年海南高考題2/3/202316回答以下問題：(1)上述實(shí)驗(yàn)中發(fā)生了電化學(xué)腐蝕的是(填實(shí)驗(yàn)序號(hào))__________;在電化學(xué)腐蝕中，負(fù)極反應(yīng)是________________;正極反應(yīng)是_______________________；(2)由該實(shí)驗(yàn)可知，可以影響鐵銹蝕速率的因素是___________________________；(3)為防止鐵的銹蝕，工業(yè)上普遍采用的方法是______________(答兩種方法)3、4、5、6Fe－2e—=Fe2+

2H2O+O2+4e—=4OH—

溫度、氧氣的濃度、水、電解質(zhì)溶液在鐵器表面涂礦物油、油漆或燒制搪瓷、噴塑；在鐵器表面用電鍍、熱鍍等方法鍍上一層不易生銹的金屬如鋅、錫、鉻；制成不銹鋼。2/3/202317【作業(yè)】

《功到自然成》創(chuàng)新課時(shí)作業(yè)2/3/202318①在金屬表面覆蓋保護(hù)層:如在鋼鐵表面涂油或油漆等，電鍍不活潑金屬;②改變金屬內(nèi)部的組成和結(jié)構(gòu):如制成不銹鋼.③利用原電池原理進(jìn)行保護(hù):如在海輪外殼上附著活潑金屬鋅或鎂;④外加電流的陰極保護(hù)法:即將要保護(hù)的金屬與直流電源的負(fù)極相連，另外附加惰性電極與正極相連;二、金屬的電化學(xué)防護(hù)金屬防護(hù)的幾種重要方法(閱讀教材87)2/3/202319教材Page22~232/3/202320鋼鐵的吸氧腐蝕示意圖NaCl(aq)鋼鐵的析氫腐蝕示意圖CH3COOH(aq)2/3/202321ANaCl正極:O2+2H2O+4e-=

4OH-負(fù)極：Fe-2e-=Fe2+溶液反應(yīng)：

Fe2++

2OH-=Fe(OH)2↓4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3·nH2O+(3-n)H2OACH3COOH請(qǐng)寫出相應(yīng)的電極反應(yīng)式:負(fù)極：Fe-2e-=Fe2+正極：2H++2e-=H2↑2/3/202322析氫腐蝕吸氧腐蝕條件正極負(fù)極溶液2、析氫腐蝕與吸氧腐蝕（以Fe為例）

2H++2e-=H2↑O2+2H2O+4e-=

4OH-

Fe-2e-=Fe2+

Fe2++

2OH-=Fe(OH)2↓4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3·nH2O+(3-n)H2O水膜酸性較強(qiáng)水膜酸性很弱或中性(閱讀教材Page23)2/3/202323教材Page242/3/202324[拓展訓(xùn)練]銀質(zhì)獎(jiǎng)?wù)螺^長(zhǎng)時(shí)間后變黑，形成黑銹4Ag+2H2S+O2=2Ag2S+2H2O，可以采用拋光的方法恢復(fù)光澤，拋光的簡(jiǎn)單方法是：將變質(zhì)的獎(jiǎng)?wù)路湃胧⒂惺雏}的鋁鍋中，放置一段時(shí)間后，黑銹就被除去,而銀不會(huì)損失。試分析除黑銹的原理。負(fù)極：

2Al-6e-=2Al3+正極：

3Ag2S+6e-=6Ag+3S2-2/3/202325①在金屬表面覆蓋保護(hù)層:如在鋼鐵表面涂油或油漆等，電鍍不活潑金屬;②改變金屬內(nèi)部的組成和結(jié)構(gòu):如制成不銹鋼.③利用原電池原理進(jìn)行保護(hù):如在海輪外殼上附著活潑金屬鋅或鎂;④外加電流的陰極保護(hù)法:即將要保護(hù)的金屬與直流電源的負(fù)極相連，另外附加惰性電極與正極相連;二、金屬的電化學(xué)防護(hù)金屬防護(hù)的幾種重要方法(閱讀教材25)2/3/202326犧牲陽極的陰極保護(hù)法：2/3/202327外加電源的陰極保護(hù)法：

輔助陽極（不溶性）2/3/202328[反饋鞏固]下列各情況，在其中Fe片腐蝕由快到慢的順序是(5)(2)(1)(3)(4)2/3/202329電解原理引起的腐蝕；化學(xué)腐蝕；原電池原理引起的腐蝕；有防腐措施的腐蝕.請(qǐng)你將在同一電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕的速率從大到小排序：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.2/3/202330規(guī)律總結(jié):防腐措施由好到壞的順序如下：外接電源的陰極保護(hù)法＞犧牲陽極的陰極保護(hù)法＞有一般防腐條件保護(hù)＞無防腐條件.

在同一電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕的快慢規(guī)律如下：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.2/3/202331高考零距離下列有關(guān)金屬腐蝕與防護(hù)的說法正確的是()A．純銀器表面在空氣中因化學(xué)腐蝕漸漸變暗B．當(dāng)鍍錫鐵制品的鍍層破損時(shí)，鍍層仍能對(duì)鐵制品起保護(hù)作用C．在海輪外殼連接鋅塊保護(hù)外殼不受腐蝕是采用了犧牲陽極的陰極保護(hù)法D．可將地下輸油鋼管與外加直流電源的正極相連以保護(hù)它不受腐蝕AC2008年廣東高考題2/3/202332如何防止鐵的銹蝕是工業(yè)上研究的重點(diǎn)內(nèi)容。為研究鐵銹蝕的影響因素，某同學(xué)做了如下探究實(shí)驗(yàn)：序號(hào)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象1常溫下將鐵絲放在干燥空氣中一個(gè)月干燥的鐵絲表面依然光亮2常溫下將鐵絲放在潮濕空氣中一小時(shí)鐵絲表面依然光亮

3常溫下將鐵絲放在潮濕的空氣中一個(gè)月鐵絲表面已變得灰暗4將潮濕的鐵絲放在常溫的氧氣流中一小時(shí)鐵絲表面略顯灰暗5將潮濕的鐵絲放在高于常溫的氧氣流中一小時(shí)鐵絲表面已變得灰暗6將浸過氯化鈉溶液的鐵絲放在高于常溫的氧氣流中一小時(shí)鐵絲表面灰暗程度比實(shí)驗(yàn)5嚴(yán)重2008年海南高考題2/3/202333回答以下問題：(1)上述實(shí)驗(yàn)中發(fā)生了電化學(xué)腐蝕的是(填實(shí)驗(yàn)序號(hào))__________;在電化學(xué)腐蝕中，負(fù)極反應(yīng)是________________;正極反應(yīng)是_______________________；(2)由該實(shí)驗(yàn)可知，可以影響鐵銹蝕速率的因素是___________________________；