高中化學-44-金屬的電化學腐蝕與防護課件-新人教選版修4

第四章電化學基礎(chǔ)第4節(jié)金屬的電化學腐蝕與防護2023/7/231精品請比較下列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極被腐蝕。腐蝕速率較慢。腐蝕速率較快。2023/7/232精品金屬的腐蝕現(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：2023/7/233精品金屬的腐蝕現(xiàn)象非常普遍：

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：1、鋼鐵生銹：鐵銹的主要成分：2023/7/234精品

2007年8月1日，美國明尼蘇達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。2023/7/235精品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7000億美元，是地震、水災(zāi)、臺風等自然災(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2023/7/236精品一、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+2023/7/237精品二、金屬腐蝕的類型：（1）化學腐蝕

金屬跟接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生化學反應(yīng)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(yīng)，比較活潑的金屬失電子而被氧化的腐蝕叫做電化學腐蝕。2023/7/238精品化學腐蝕和電化學腐蝕的比較相互關(guān)系反應(yīng)現(xiàn)象條件電化學腐蝕化學腐蝕化學腐蝕和電化學腐蝕同時發(fā)生，但電化學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)2023/7/239精品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。2023/7/2310精品鋼鐵表面形成的微小原電池示意圖2023/7/2311精品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）：

Fe—2e—=Fe2+正極（C）：

2H++2e—=H2↑

或2H2O+O2+4e—=4OH—2023/7/2312精品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)負極Fe(-)Fe-2e=Fe2+2Fe-4e=2Fe2+正極C(+)2H2O+2e－

=H2↑+2OH－

O2+2H2O+4e=4OH-總反應(yīng):Fe+2H2O==Fe(OH)2+H2↑2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3聯(lián)系2023/7/2313精品金屬腐蝕的快慢: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)2023/7/2314精品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，其電化學腐蝕更嚴重，在電化學腐蝕中，吸氧腐蝕更普遍。>>>>>快快>>2023/7/2315精品[反饋練習]1.下列情況下，海水中鐵腐蝕最快的是()B2023/7/2316精品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

.試管中殘留氣體平均相對分子質(zhì)量的變化為甲

，乙

.O2+2H2O+4e-＝4OH-2H++2e—=H2↑減少減少Fe被腐蝕,U型管中甲端的液面高于乙端的液面2023/7/2317精品思考與交流

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到防止金屬腐蝕的目的。2023/7/2318精品健身器材刷油漆以防銹2023/7/2319精品衣架和電線的外面包上一層塑料層2023/7/2320精品某些工具的“機械轉(zhuǎn)動部位”選用油脂來防銹，為什么不能用油漆2023/7/2321精品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Cr2023/7/2322精品三、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2023/7/2323精品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。2023/7/2324精品

你還知道哪些防止金屬腐蝕的方法？請舉例說明。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

制成不銹鋼，在金屬表面鍍一層比要保護的金屬耐腐蝕的金屬。用犧牲鋅塊的方法來保護船身，鋅塊必須定期更換鋅塊2023/7/2325精品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。2023/7/2326精品烤藍涂機油烤漆涂凡士林鍍鋅鍍鉻[交流研討]你知道自行車的金屬部件采用了什么樣的防護措施嗎?2023/7/2327精品方法防腐效果價格鍍塑差便宜涂油漆一般便宜鍍錫好中等鍍鉻好昂貴鍍鋅很好中等使用不銹鋼很好昂貴鐵器烤藍好中等金屬常用防腐蝕方法的比較2023/7/2328精品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2023/7/2329精品Cc練習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3.下列敘述中可說明金屬甲比乙活潑性強的是()

A.甲和乙用導線連接插入稀鹽酸溶液中，乙溶解，甲上有H2氣放出；

B.在氧化–還原反應(yīng)中，甲比乙失去的電子多

C.將甲乙作電極組成原電池時甲是負極

D.同價態(tài)的陽離子，甲比乙的氧化性強2023/7/2330精品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2023/7/2331精品5、下列裝置中四塊相同的Zn片，放置一段時間后腐蝕速率由慢到快的順序是________________________練習(4)>(2)>(1)>(3)2023/7/2332精品6、分析右圖，按要求寫出有關(guān)反應(yīng)方程式：（1）鐵棒上的電極反應(yīng)式為：_________________________（2）碳棒上的電極反應(yīng)式為：_________________________（3）溶液中發(fā)生反應(yīng)的化學方程式：__________________________________________________2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3O2+2H2O+4e-＝4OH-2Fe–4e-＝2Fe2+練習2023/7/2333精品7、鹽酸與鋅片反應(yīng)時，若加入可溶性醋酸銅晶體[(CH3COO)2Cu]，將產(chǎn)生兩種影響生成速率的因素.其一是：

_______________________,

其二是：_________________________________________。

H+與CH3COO－結(jié)合生成醋酸，使H+濃度減小，從而減慢了反應(yīng)速率

Zn置換出Cu形成了原電池，從而加快了反應(yīng)速率練習2023/7/2334精品

[課堂練習]：一.選擇題（每小題有1～2個正答案確）1.下列敘述正確的是 （

）A、構(gòu)成原電池正極和負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D2023/7/2335精品2.鋼鐵銹蝕過程中可能發(fā)生的變化是()①Fe由單質(zhì)轉(zhuǎn)化為+2價；②Fe由+2價轉(zhuǎn)化為+3價；③產(chǎn)生氫氣；④產(chǎn)生氧氣；⑤雜質(zhì)C被氧化除去；⑥Fe（OH）3失水變成Fe2O3·3H2O.

A.①

②

③

⑥

B.①

③

④

C.只有①

③

D.全部A2023/7/2336精品3.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ADCD2023/7/2337精品5.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.形成原電池鋁作負極B.形成原電池時銅作負極C.形成原電池時，電流由鋁經(jīng)導線流向銅D.鋁質(zhì)鉚釘發(fā)生了化學腐蝕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)D2023/7/2338精品7．鋼鐵表面鍍有下列金屬時，當鍍層部分被破壞時，鐵不易被腐蝕的是 ()A．Sn

B．Zn

C．Cu

D．Ag8.如圖各燒杯中盛有海水，鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序為 ()A.②①③④B.④③①②

C.④②①③D.③②④①BC2023/7/2339精品9.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鑲嵌有一定量的鋅塊

B．鍍鋅的鐵制品比鍍錫的鐵制品耐用

C.鋁片不用特殊方法保存

D．常溫下鋁跟稀硫酸快速反應(yīng)，跟濃硫酸幾乎不反應(yīng)10、下列敘述中不正確的是 （）

A、金屬的電化腐蝕比化學腐蝕普遍

B、鋼鐵在干燥空氣里不易腐蝕

C、用鋁質(zhì)鉚釘鉚接鐵板，鐵板易被腐蝕

D、原電池中電子由正極流入負極CDCD2023/7/2340精品11、下列敘述正確的是 （）

A、原電池中陽離子向負極移動

B、原電池的負極發(fā)生氧化反應(yīng)

C、馬口鐵（鍍錫）的表面一旦破損，鐵腐蝕加快

D、白鐵（鍍鋅）的表面一旦破損，鐵腐蝕加快12.自來水管與下列材料做成的水龍頭連接，銹蝕最快的鐵水管連接的是（）

A、銅水龍頭 B、鐵水龍頭

C、塑料水龍頭 D、陶瓷水龍頭BCA2023/7/2341精品二、填空題1、在經(jīng)常受酸雨危害的地區(qū)，金屬制品易受腐蝕。其中鐵制品主要發(fā)生____

腐蝕，負極反應(yīng)式為_____________________；銅制品發(fā)生______腐蝕，正極反應(yīng)式是_____________________。析氫Fe-2e-=Fe2+吸氧O2+4H++4e-=2H2O2023/7/2342精品2、燒過菜的鐵鍋未及時洗去含有NaCl的殘液，過一段時間便出現(xiàn)紅棕色的鐵銹斑點，已知該銹斑為Fe(OH)3失水的產(chǎn)物。表示Fe(OH)3生成的電極反應(yīng)式、離子方程式和化學方程式分別為；（1）負極

，正極

；（2）

；（3）

。2Fe-4e-=2Fe2+O2+2H2O+4e-=4OH-2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)32023/7/2343精品3、在含有H2S氣體的空氣中，銀器表面易變黑（生成了Ag2S），原因是銀發(fā)生了______（填“析氫”或“吸氧”）腐蝕，其電極反應(yīng)式為：正極

，負極

，最終在銀器表面生成Ag2S的離子方程式是：

。吸氧O2+2H2O+4e-=4OH-

Ag-e-=Ag+

2Ag++H2S=Ag2S+2H+

2023/7/2344精品 為了除去銀器表面的Ag2S，可采用如下方法：在一個鋁制的容器中放入食鹽溶液，將銀器浸入食鹽溶液，使銀器與鋁接觸良好。過一段時間，銀器表面變?yōu)殂y白色，并聞到臭雞蛋的氣味，觀察到有少量白色絮狀沉淀生成。請用電極反應(yīng)式和離子方程式表示上述過程。除去銀器表面的Ag2S時:（-）2Al-6e=2Al3+（+）3Ag2S+6e=6Ag+3S2-溶液中發(fā)生如下反應(yīng)：2Al3++3S2-+6H2O=2Al(OH)3↓+3H2S↑