第四節(jié)金屬的電化學(xué)腐蝕和防護(hù)

第四節(jié)金屬的電化學(xué)腐蝕和防護(hù)第一頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日銅器生銹銅器表面生成銅綠Cu2(OH)2CO3第二頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日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。第三頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日2、我國(guó)每年因金屬腐蝕造成的損失占國(guó)民生產(chǎn)總值(GNP)的2%～4%，鋼鐵因腐蝕而報(bào)廢的數(shù)量約占鋼鐵當(dāng)年產(chǎn)量的25%-30%。全世界每年因?yàn)榻饘俑g造成的直接經(jīng)濟(jì)損失約達(dá)7000億美元，是地震、水災(zāi)、臺(tái)風(fēng)等自然災(zāi)害造成損失總和的6倍。資料1、全球每一分鐘就有一噸鋼腐蝕成鐵銹第四頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日1965年冬天，在湖北省望山楚墓群中，出土了傳說中的越王勾踐劍。越王勾踐劍的含銅量約為80%-83%、含錫量約為16%-17%。該劍出土?xí)r插在髹漆的木質(zhì)劍鞘內(nèi)。這座墓葬深埋在數(shù)米的地下，墓室四周用白膏泥填塞，其下部采用的還是經(jīng)過人工淘洗過的白膏泥，致密性更好。加上墓坑上部填土夯實(shí)，墓室?guī)缀醭闪艘粋€(gè)密閉的空間。墓處在現(xiàn)代荊州附近的漳河二干渠上，地下水位較高，該墓的墓室曾經(jīng)長(zhǎng)期被地下水浸泡，地下水酸堿性不大，基本上為中性，這從該墓出土的大量精美的漆木器保存情況較好而得到證實(shí)。讓人驚奇的是，這把青銅寶劍穿越了兩千多年的歷史長(zhǎng)河，但劍身幾乎不見銹斑。它千年不銹的原因到底是什么呢？千年不銹之謎在古代墓葬中，青銅器發(fā)生銹蝕的途徑一般說來有這樣幾條：在潮濕的條件下，有空氣或氧氣存在時(shí)，發(fā)生銹蝕，生成銅鹽；在潮濕的條件下與貴重金屬(如金、銀等)接觸，產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕；與硫或含有硫的物質(zhì)接觸，生成銅的硫化物等。

第五頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日：不純的金屬（或合金）接觸到電解質(zhì)溶液發(fā)生原電池反應(yīng)，比較活潑的金屬原子失去電子而被氧化所引起的腐蝕。一、金屬的電化學(xué)腐蝕1、金屬腐蝕的概念與實(shí)質(zhì)金屬腐蝕：金屬或合金與周圍接觸的氣體或液體進(jìn)行氧化還原反應(yīng)而損耗的現(xiàn)象。實(shí)質(zhì)：金屬M(fèi)?ne-→Mn+（氧化反應(yīng)）2、金屬腐蝕的類型（1）化學(xué)腐蝕：金屬直接接觸強(qiáng)氧化劑而被氧化腐蝕的過程。（2）電化學(xué)腐蝕第四節(jié)金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)第六頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日鋼鐵腐蝕：鋼鐵的析氫腐蝕示意圖鋼鐵的吸氧腐蝕示意圖第七頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較（鐵銹）通常兩種腐蝕同時(shí)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：FeFe?2e=Fe2+2Fe?4e=2Fe2+正極：C2H++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2Fe(OH)3=Fe2O3·nH2O+(3-n)H2O第八頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的區(qū)別與聯(lián)系化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕反應(yīng)本質(zhì)反應(yīng)條件反應(yīng)現(xiàn)象相互關(guān)系金屬失電子被氧化金屬與氧化劑直接接觸不純金屬或合金與電解質(zhì)溶液接觸無電流產(chǎn)生，常伴隨熱效應(yīng)有微弱電流產(chǎn)生兩者往往同時(shí)發(fā)生，電化學(xué)腐蝕更普遍第九頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日討論：(2011浙江)將NaCl溶液滴在一塊光亮清潔的鐵板表面上，一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)液滴覆蓋的圓周中心區(qū)(a)已被腐蝕而變暗，在液滴外沿形成棕色鐵銹環(huán)(b)，如圖所示。導(dǎo)致該現(xiàn)象的主要原因是液滴之下氧氣含量比邊緣少。下列說法正確的是（）A．液滴中的Cl―由a區(qū)向b區(qū)遷移B．液滴邊緣是正極區(qū)，電極反應(yīng)為：O2＋2H2O＋4e－=4OH-C．液滴下的Fe因發(fā)生還原反應(yīng)而被腐蝕，生成的Fe2＋由a區(qū)向b區(qū)遷移，與b區(qū)的OH―形成Fe(OH)2，進(jìn)一步氧化、脫水形成鐵銹D．若改用嵌有一銅螺絲釘?shù)蔫F板，在銅鐵接觸處滴加NaCl溶液，則負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)為：Cu－2e－=CuCu2＋第十頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日二、金屬的電化學(xué)防護(hù)：1、犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法原理：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。第十一頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日用犧牲鎂塊的方法防地下鋼鐵管道的腐蝕鎂塊必須要定期更換犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法用犧牲鋅塊的方法保護(hù)船身，鋅塊須定期更換實(shí)例第十二頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日2、外加電流陰極保護(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。原理：輔助陽(yáng)極（不溶性）第十三頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日除此以外還有其它防護(hù)方法？1、改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)：如將Cr、Ni等金屬加進(jìn)鋼里制成合金鋼。2、金屬表面覆蓋保護(hù)層原理：如油漆、油脂等，電鍍（Zn,Cr等易氧化形成致密的氧化物薄膜）作保護(hù)層。隔絕金屬與外界空氣、電解質(zhì)溶液的接觸。第十四頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日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第十五頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日某些工具的“機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部位”選用油脂來防銹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第十六頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日討論：下列各情況，在其中Fe片腐蝕由快到慢的順序是：1、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2、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(yáng)極的陰極保護(hù)法＞有一般防腐條件保護(hù)＞無防腐條件規(guī)律小結(jié)第十七頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日1．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）容易生銹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2．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__________________________.

第十八頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日3.防止鋼鐵腐蝕可以延長(zhǎng)鋼鐵制品的使用壽命。在鋼鐵制品表面鍍銅可以有效地防止其腐蝕，電鍍的裝置如圖所示：(1)上面的電鍍裝置圖的“直流電源”中_____(選填“a”或“b”)是正極。(2)接通電源前，裝置圖中的銅、鐵兩個(gè)電極質(zhì)量相等，電鍍完成后，將兩個(gè)電極取出