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)2023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。2023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，卡拉奇的一座大路大橋發(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)總公司第三十一爭(zhēng)論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)象特別普遍：1、鋼鐵生銹：鐵銹的主要成分：Fe2O3·XH2O2、銅器外表生成銅綠：銅綠的主要成分：Cu2(OH)2CO3金屬腐蝕的不利后果有哪些？見(jiàn)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)展化學(xué)反響而腐蝕損耗的過(guò)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:金屬跟氧化劑直接發(fā)生氧化復(fù)原反響金屬和接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反響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)直接發(fā)生化學(xué)反響而引起的腐蝕原理：氧化復(fù)原反響例如：鐵與氯氣直接反響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)生原電池反響，比較活潑的金屬失去電子而被氧化的反響原理：原電池反響本質(zhì)：氧化復(fù)原反響例如：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)的氧化復(fù)原反響有電解質(zhì)溶液活動(dòng)性不同的兩極形成閉合電路復(fù)習(xí)H2SO4溶液總反響：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〕電極反響正極：負(fù)極：〔氧化反響〕〔復(fù)原反響〕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，反響速度快鐵丁漸漸生銹無(wú)現(xiàn)象由于無(wú)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(wú)現(xiàn)象無(wú)現(xiàn)象由于無(wú)水，鐵釘不被腐蝕鐵釘被腐蝕鐵釘被腐蝕最快由于無(wú)氧，較長(zhǎng)時(shí)間鐵釘不被腐蝕由于無(wú)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。科學(xué)探究電化學(xué)腐蝕〔1〕原理：原電池反響在電解質(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復(fù)原反響。——鋼鐵腐蝕的主要緣由爭(zhēng)論：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(wèn)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(wèn)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(wú)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)牌久置后外表變暗練習(xí)AD思考與溝通認(rèn)真觀看圖3-16，爭(zhēng)論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)件的外表上加防護(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)”〔四氧化三鐵愛(ài)護(hù)層〕愛(ài)護(hù)；將車把、鋼圈和車輻條進(jìn)展電鍍〔車把、鋼圈一般承受三層電鍍：底層鍍銅、中間鍍鎳、表層鍍鉻，車輻條外表一般鍍鋅〕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，假設(shè)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?！?〕介質(zhì)：介質(zhì)對(duì)金屬腐蝕的影響也很大，假設(shè)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)思考與溝通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，并解釋這些方法為什么可以到達(dá)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(shuō)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(lái)防銹嗎？不能用油漆來(lái)防銹，而是選用油脂應(yīng)選用什么呢？自行車如何防生銹？是在金屬外表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(lái)愛(ài)護(hù)船身上裝鋅塊2.金屬的防護(hù)方法〔1〕轉(zhuǎn)變金屬的內(nèi)部組織構(gòu)造，如：把鉻、鎳等合金元素參加一般鋼中制成不銹鋼。〔2〕在金屬外表掩蓋愛(ài)護(hù)層，從而使金屬制品跟四周介質(zhì)隔離開(kāi)來(lái)，這是一種普遍承受的防護(hù)方法。如：涂油漆或油脂、噴漆或噴塑、掩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?！?〕利用原電池的反響原理，在要愛(ài)護(hù)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，掌握環(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(yáng)離子的過(guò)程金屬越活潑，就越簡(jiǎn)潔失去電子而被腐蝕，假設(shè)假設(shè)在要愛(ài)護(hù)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)生反響時(shí)，更活潑的金屬失去電子發(fā)生反響而使要愛(ài)護(hù)的金屬得到了愛(ài)護(hù)。犧牲金屬愛(ài)護(hù)法思考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愛(ài)護(hù)作用、優(yōu)缺點(diǎn)和價(jià)格等。我們?cè)诖蛩闶褂媚姆N方法是，要考慮以下幾種因素：1、在什么場(chǎng)合使用？2、外觀是否很重要？3、使用期限要多久？4、經(jīng)濟(jì)上是否合算？結(jié)合教材P53表格假設(shè)你是設(shè)計(jì)師，正打算用鋼材建筑一座大橋，并爭(zhēng)論防止鋼橋生銹的方法。這座橋要使用很多年，而且建在風(fēng)景區(qū)內(nèi)。你有三個(gè)選擇：a.涂上油漆b.使用鍍鉻的鋼c.使用不銹鋼你優(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)是本錢低，缺點(diǎn)是油漆層簡(jiǎn)潔脫落，愛(ài)護(hù)作用一般，不太適合大橋要使用多年的要求，而且也不適合在風(fēng)景區(qū)使用。方法b〔使用鍍鉻的鋼〕的優(yōu)點(diǎn)是愛(ài)護(hù)作用優(yōu)良，外表美觀，適合在風(fēng)景區(qū)使用。缺點(diǎn)是本錢高。方法c〔使用不銹鋼〕的優(yōu)點(diǎn)是是愛(ài)護(hù)作用優(yōu)良，外表美觀，缺點(diǎn)是本錢較高，應(yīng)酌情考慮。使用馬口鐵:在鐵皮鍍上千分之一厘米的錫,可隔絕空氣與水使用不銹鋼在金屬外表烤漆練習(xí)1．以下方法可用于金屬防護(hù)的是〔〕①原電池反響②涂油漆③電鍍④置于枯燥環(huán)境A．①③④B．①②③C．②③④D．全部D

2．有關(guān)金屬腐蝕的論述，正確的選項(xiàng)是〔〕．A．金屬的腐蝕肯定伴有電流產(chǎn)生B．Fe在枯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)天觀看：〔1〕假設(shè)液面上升，則原溶液呈性，發(fā)生腐蝕,電極反響式為：負(fù)極：,正極：