第三章 第二節(jié)金屬的腐蝕和防護

第三章探索生活材料

第二節(jié)金屬的腐蝕和防護

鐵銹斑斑鐵管生銹了四川省宜賓市城區(qū)的南門大橋鋼鐵生銹造成大橋斷裂！斷裂銅器表面生成一層薄薄的銅綠[銅綠的主要成分是Cu2(OH)2CO3]1、定義：指金屬或合金與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。一、金屬的腐蝕(1)、化學(xué)腐蝕金屬跟接觸到的物質(zhì)(如O2、Cl2

、SO2等)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。2、分類左邊家用燃?xì)庠畹闹行牟课缓苋菀咨P，而右邊的食品罐頭放在南極80多年了，卻很少生銹升溫可加快金屬腐蝕溫度對化學(xué)腐蝕的影響：升溫加快金屬腐蝕降溫減慢金屬腐蝕不純的金屬（或合金）跟電解質(zhì)溶液接觸時，會發(fā)生原電池反應(yīng)，比較活潑的金屬失去電子而被氧化，這種腐蝕，叫做電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕是造成鋼鐵腐蝕的主要原因（2）、電化學(xué)腐蝕（電化腐蝕）海邊的鐵制品比較容易生銹，為什么？原電池反應(yīng)可加快金屬腐蝕請比較下列現(xiàn)象的差異？鐵與酸反應(yīng)，鐵被腐蝕。腐蝕速率較慢。鐵作負(fù)極被腐蝕腐蝕速率較快。原電池反應(yīng)對化學(xué)腐蝕的影響：加快金屬腐蝕

原電池的組成條件:

(1)、活潑性不同的兩種金屬（或金屬與石 墨）構(gòu)成兩個電極(2)、電解質(zhì)溶液(3)、構(gòu)成閉合電路復(fù)習(xí)(4)、自發(fā)的氧化還原反應(yīng)發(fā)生氧化反應(yīng)的是___極（電極消耗）發(fā)生____反應(yīng)的是____極（電極放出氣體或析出金屬）原電池正負(fù)極的判斷根據(jù)金屬的活潑性判斷根據(jù)電極反應(yīng)來判斷活潑金屬做＿＿極,不活潑金屬(或可導(dǎo)電的非金屬）做＿＿極還原負(fù)正負(fù)正復(fù)習(xí)鋼鐵的電化學(xué)腐蝕：潮濕空氣中吸附了一層薄薄的水膜，由于溶解CO2了而形成了電解質(zhì)溶液（1）鋼鐵在較強的酸性環(huán)境下的腐蝕。特點：有氫氣產(chǎn)生。負(fù)極：＿＿，電極反應(yīng)式：正極：＿＿，電極反應(yīng)式：總反應(yīng)式：Fe－2e-＝Fe2+2H++2e-＝H2↑Fe+2H+＝Fe2++H2↑鐵碳H2O+CO2H2CO3H++

HCO3-鋼鐵的電化學(xué)腐蝕：（2）鋼鐵在很弱的酸性或中性環(huán)境下的腐蝕。特點：有氧氣參加反應(yīng)。負(fù)極：＿＿，電極反應(yīng)式：正極：＿＿，電極反應(yīng)式：總反應(yīng)式：2Fe－4e-＝2Fe2+2H2O+O2+4e-＝4OH-2Fe+2H2O+O2＝

2Fe(OH)2↓鐵碳注意：（1）電化腐蝕是通過構(gòu)成無數(shù)微小的原電池而發(fā)生的，作為負(fù)極的較活潑金屬將不斷被腐蝕。而不活潑的金屬（或非金屬或其它雜質(zhì)）則被保護。（2）電化學(xué)腐蝕，只有當(dāng)金屬跟電解質(zhì)溶液接觸時，才會發(fā)生，并伴有微電流產(chǎn)生。(3)升溫、原電池反應(yīng)都可加快金屬腐蝕鋼鐵的兩種環(huán)境下的腐蝕比較（1）（2）Fe2O3·nH2O（鐵銹）通常兩種腐蝕同時存在，但以后者更普遍。條件較強酸性。中性酸性很弱電極反應(yīng)負(fù)極Fe(-)Fe-2e=Fe2+2Fe-4e=2Fe2+正極C(+)2H++2e=H2↑O2+2H2O+4e=4OH-總反應(yīng):Fe+2H+=Fe2++H2↑2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2↓4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3聯(lián)系生成鐵銹：水膜呈_______水膜呈____或__________兩者往往同時發(fā)生，電化腐蝕更普遍相互聯(lián)系較活潑金屬被氧化金屬被氧化本質(zhì)有微弱電流產(chǎn)生無電流產(chǎn)生現(xiàn)象不純金屬或合金跟電解質(zhì)溶液及氧化劑接觸金屬跟氧化性物質(zhì)直接接觸條件電化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的比較小結(jié)：1、金屬腐蝕的本質(zhì)：______e-發(fā)生______反應(yīng)金屬_________金屬原子氧化失去陽離子2、金屬腐蝕的分類化學(xué)腐蝕電化腐蝕酸性環(huán)境中性或堿性環(huán)境（常見普遍）金屬腐蝕的危害

金屬的腐蝕對國民經(jīng)濟帶來的損失是驚人的，據(jù)70年代美國的一份統(tǒng)計報告，全世界每年由于腐蝕而報廢的金屬設(shè)備和材料，約相當(dāng)于金屬年產(chǎn)量的1/3，至于因設(shè)備腐蝕損壞而引起的停工減產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量下降、污染環(huán)境、危害人體健康甚至造成嚴(yán)重事故的損失，就更無法估計了。當(dāng)前，世界各國都有許多優(yōu)秀的科學(xué)家，從事金屬腐蝕理論及防護方法的研究工作。有志者可選擇這方面的課題研究，一定會大有作為；一旦有新的突破，產(chǎn)生的經(jīng)濟效益和社會影響，必將是巨大的。二、金屬的防護P56(一)、影響金屬腐蝕的因素：(二)、金屬在什么條件下容易被腐蝕？金屬的本性和介質(zhì)在潮濕的空氣中、接觸腐蝕性氣體或電解質(zhì)，都容易被腐蝕思考金屬腐蝕的防護思路和方法是？金屬腐蝕的防護思路和方法是：主要從金屬的本質(zhì)和介質(zhì)兩方面考慮，如改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，在金屬表面覆蓋保護層等等(三)、金屬的防護方法P56將Cr、Ni等金屬加進(jìn)鋼里制成不銹鋼1、改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，例如：思考與交流P56討論自行車不同構(gòu)件的防銹措施自行車如何防生銹？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？健身器材如何防銹？刷油漆1、請根據(jù)以下的生活中的例子，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(dá)到防止金屬腐蝕的目的？P57思考與交流衣架和電線如何防銹？外面包上一層塑料層某些工具的“機械傳動部位”，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？2、你還知道哪些防止金屬腐蝕的方法？舉例說明P57思考與交流2、在金屬表面覆蓋保護層，使它與________、__________等物質(zhì)_________。(三)、金屬的防護方法P561、改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，噴油漆、涂油脂、電鍍、噴鍍、或表面鈍化(氧化成致密的氧化膜)、搪瓷、塑料等方法?？諝馑綦x例如船身如何防腐蝕的？用犧牲鋅塊的方法來保護船身上裝鋅塊如何防止地下鋼鐵管道的腐蝕？用犧牲鎂塊的方法來防止地下鋼鐵管道的腐蝕，鎂塊要定期更換電化學(xué)保護法（消除引起金屬發(fā)生電化腐蝕的原電池反應(yīng)的方法）3、金屬的電化學(xué)防護P57(在被保護的金屬上連接比該金屬_____________或合金)，此金屬作_____極反應(yīng)受到腐蝕，被保護的金屬作___極，不反應(yīng)，起到保護作用；更活潑的金屬負(fù)正1)、電化學(xué)保護法P57原理：做負(fù)極材料常用的有_____________鎂、鋁、鋅(1)、改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，如(2)、在金屬表面覆蓋保護層，如(3)、電化學(xué)保護法（消除引起金屬發(fā)生電化腐蝕的原電池反應(yīng)的方法）在要保護的金屬上連接比該金屬更活潑的金屬或合金

P57不銹鋼覆蓋油脂、油漆、搪瓷、塑料、電鍍金屬、氧化成致密的氣化膜等(三)、金屬防護的方法知識總結(jié)P58請你當(dāng)設(shè)計師，假設(shè)用鋼材在杭州西湖內(nèi)建造能使用20年左右的一座大橋，有三種防銹措施供選擇，你認(rèn)為各種方法有什么優(yōu)、缺點？你優(yōu)先選擇哪種方法？理由是什么？（1）涂上油漆（2）使用鍍鉻的鋼（3）使用不銹鋼P57思考與交流

如何選用防銹方法---請你決策涂油漆的優(yōu)點是成本較低，缺點是油漆層容易脫落，保護作用一般，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。使用鍍鉻的鋼的優(yōu)點是保護作用優(yōu)良，外表美觀，適合在風(fēng)景區(qū)使用。使用不銹鋼的用點是保護作用優(yōu)異，外表美觀，但成本較高，應(yīng)酌情考慮。鋼鐵在酸性環(huán)境腐蝕示意圖鋼鐵在堿性或中性環(huán)境腐蝕示意圖知識點:金屬的電化學(xué)腐蝕原理，金屬防護的常用方法和意義1、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_____________________________________(4)(2)(1)(3)2.有人設(shè)計以Pt和Zn為電極材料，埋入人體內(nèi)作為某種心臟病人的心臟起搏器的能源。它依靠人體內(nèi)血液種含有一定濃度的溶解氧、H+和Zn2+進(jìn)行工作。它的兩極電極反應(yīng)式分別為：、。（負(fù)極：Zn-2e-=Zn2+,

正極：2H2O+O2+4e-=4OH-,）3、燒過菜的鐵鍋未及時洗凈，第二天便出現(xiàn)紅棕色銹斑（該銹斑為Fe(OH)3失水的產(chǎn)物），試用有關(guān)的電極反應(yīng)式，離子方程式和化學(xué)方程式表示Fe(OH)3的生成．（1）負(fù)極______；（2）正極______；（3）離子方程式______；（4）化學(xué)方程式______．2Fe－4e-＝2Fe2+2H2O+O2+4e-＝4OH-2Fe+2H2O+O2＝

2Fe(OH)2↓2Fe+2H2O+O2＝

2Fe(OH)2↓4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)34.埋在地下的輸油鑄鐵管道，在下列各種情況下被腐蝕速率最慢的是()A．在潮濕疏松的土壤中；B．在含鐵元素較多的酸性土壤中；C．在干燥致密不透氣的土壤中；D．在含碳較多的潮濕透氣的中性土壤C5．在裝有水的容器中，用棉線懸掛一個在水中保持平衡的金屬棒，該棒由鐵和銅焊接而成，棉線系在兩種金屬接縫處（如圖），再向水中加入少量CuSO4，經(jīng)過一段時間應(yīng)看到的現(xiàn)象是()A．鐵端將附著銅增重下沉；B．銅端將附著銅增重下沉；C．鐵端將變細(xì)減重上升；D．銅端粗細(xì)不變將下沉．BC(1)、若液面上升，則溶液呈_______________性，電極反應(yīng)式為：負(fù)極：

________________,正極：___________________________________6、如圖,水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天觀察：(2)、若液面下降，則溶液呈__________性，，電極反應(yīng)式為：負(fù)極：__________________________正極：_________________________________弱酸性或中性2Fe-4e-＝2Fe2+O2+2H2O+4e-＝4OH－較強酸性Fe-2e-＝Fe2+2H++2e-＝H2↑7.把a、b、c、d四塊金屬片浸入稀酸中，用導(dǎo)線兩兩相連組成原電池。若a、d相連時，a為負(fù)極；c、d相連時，電子由c到d；a、c相連時，c極上產(chǎn)生大量氣泡；b、d相連時，b極上有大量氣泡產(chǎn)生。則四種金屬的活