高中化學(xué)必修金屬的腐蝕和保護

關(guān)于高中化學(xué)必修金屬的腐蝕和保護金屬腐蝕的現(xiàn)象銹蝕的大橋銹蝕的閘門銹蝕的輪船銹蝕的樓梯第2頁,共26頁，2024年2月25日，星期天金屬的腐蝕現(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：第3頁,共26頁，2024年2月25日，星期天金屬或合金與周圍接觸到的氣體或液體進行化學(xué)反應(yīng)而腐蝕損耗的過程。金屬腐蝕化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕一、金屬的腐蝕定義：本質(zhì)：金屬失去電子被氧化。根據(jù)接觸的介質(zhì)不同、發(fā)生腐蝕的化學(xué)原理不同第4頁,共26頁，2024年2月25日，星期天

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。1、化學(xué)腐蝕原理：定義：影響因素：金屬跟氧化劑直接發(fā)生氧化還原反應(yīng)。金屬越活潑，越易被腐蝕；金屬所處的環(huán)境溫度越高，腐蝕速率越快；氧化劑濃度越大，腐蝕速率越快。第5頁,共26頁，2024年2月25日，星期天圖3-14左邊家用燃氣灶的中心部位很容易生銹，而右邊的食品罐頭放在南極已差不多90年了，卻很少生銹，你知道為什么嗎升溫可加快金屬腐蝕第6頁,共26頁，2024年2月25日，星期天

在新疆吐魯番和海南省兩地，哪個地區(qū)鐵生銹相對慢一些？為什么？

新疆吐魯番，因為該地區(qū)相對干燥，水分稀少，而海南地區(qū)潮濕多雨，溫度高，易發(fā)生電化學(xué)腐蝕。第7頁,共26頁，2024年2月25日，星期天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，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。定義：把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置原理：較活潑的金屬發(fā)生氧化反應(yīng)，電子從較活潑的金屬（負極）通過導(dǎo)線流向較不活潑的金屬（正極）原電池復(fù)習(xí)回憶構(gòu)成條件:1、自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)2、有兩種活動性不同的金屬（或一種是非金屬導(dǎo)體如碳棒）做電極。3、兩極材料均插入電解質(zhì)溶液中。（一般負極與電解質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)）4、兩極相連形成閉合回路第8頁,共26頁，2024年2月25日，星期天科學(xué)探究

現(xiàn)有潔凈無銹的鐵釘，試管、植物油、NaCl溶液、CH3COOH溶液和煮沸后迅速冷卻的蒸餾水，你也可以選用其他物品，設(shè)計實驗探究鐵釘銹蝕需要哪些條件，以及在什么條件下銹蝕速率快。不同條件下鐵釘?shù)母g實驗方案記錄結(jié)論第9頁,共26頁，2024年2月25日，星期天實驗方案CH3COOH溶液煮沸后迅速冷卻的蒸餾水NaCl溶液煮沸后迅速冷卻的蒸餾水植物油記錄結(jié)論有氣泡產(chǎn)生，反應(yīng)速率快相當長時間鐵釘未被腐蝕鐵釘被腐蝕最快由于無O2，較長時間鐵釘未被腐蝕鐵釘漸漸生銹鐵釘被腐蝕無現(xiàn)象由于無O2，鐵釘未被腐蝕無現(xiàn)象由于無O2、H2O，鐵釘不能被腐蝕植物油第10頁,共26頁，2024年2月25日，星期天總結(jié)：鐵釘遇到強酸或有O2、H2O存在的情況下，鐵均可被腐蝕，遇到電解質(zhì)時，一般腐蝕速率更快。不會，因為月球上缺少水分和氧氣。

請你預(yù)測一下，鐵在月球上會不會生銹？為什么？第11頁,共26頁，2024年2月25日，星期天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?H2O+CO2H2CO3-H++HCO3-

在潮濕的空氣里,鋼鐵表面吸附了一層薄薄的水膜。水能電離出少量的H+和OH-,同時由于空氣中CO2的溶解,使水里的H+

增多：

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。其中，鐵是負極，碳是正極。在負極，鐵失去電子而被氧化成Fe2+

。正極呢？第12頁,共26頁，2024年2月25日，星期天OH-Fe2+FeCH2Fe2+O2FeCe-e-e-e-e-e-正極上發(fā)生反應(yīng)有兩種情況：負極:Fe–2e-=Fe2+正極:2H++2e-=H2↑電解質(zhì)溶液：弱酸性、中性、堿性負極:Fe–2e-=Fe2+正極:2H2O+O2+4

e-=4OH–

(1)吸氧腐蝕電解質(zhì)溶液：強酸性(2)析氫腐蝕第13頁,共26頁，2024年2月25日，星期天類型吸氧腐蝕析氫腐蝕條件正極反應(yīng)(C)負極反應(yīng)(Fe)其他反應(yīng)水膜呈弱酸性或中性或堿性O(shè)2+2H2O+4e-=4OH-Fe-2e-=Fe2+水膜呈酸性2H++2e-=H2↑Fe-2e-=Fe2+Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓4Fe(OH)2+2H2O+

O2=4Fe(OH)3Fe(OH)3失去部分水轉(zhuǎn)化為鐵銹吸氧腐蝕與析氫腐蝕（以鋼鐵為例）第14頁,共26頁，2024年2月25日，星期天

化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕都是金屬的原子失去電子變成陽離子的過程。也就是說,金屬在腐蝕過程中,發(fā)生了氧化還原反應(yīng)。金屬腐蝕的本質(zhì)注意：（1）電化學(xué)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)都可加快金屬腐蝕第15頁,共26頁，2024年2月25日，星期天

燒過菜的鐵鍋如果未及時洗凈（殘液中含NaCl），第二天便出現(xiàn)紅棕色銹斑（主要成分為Fe2O3?nH2O）。請問這種腐蝕是化學(xué)腐蝕還是電化學(xué)腐蝕?為什么?解析：屬于電化學(xué)腐蝕。因為鐵鍋是由生鐵做成的,鐵鍋生銹是因為Fe-C-NaCl形成原電池。鐵作負極，失去電子變成亞鐵離子，從而被腐蝕。第16頁,共26頁，2024年2月25日，星期天二、金屬的防護1、影響金屬腐蝕的因素①本性金屬越活潑，就越容易失去電子而被腐蝕；如果金屬中能導(dǎo)電的雜質(zhì)不如該金屬活潑，則容易形成原電池而使金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕。②介質(zhì)金屬在潮濕的空氣中、接觸腐蝕性氣體或電解質(zhì)溶液，都容易被腐蝕。第17頁,共26頁，2024年2月25日，星期天

2、金屬防護的常用方法——排除造成腐蝕的因素（1）在金屬表面覆蓋保護層，如：涂油漆、鍍Zn、鍍Sn、鍍Cr等,或制成氧化膜。（2）在要保護的金屬上連接一種比該金屬更易失去電子的金屬。（3）改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，如：將鋼鐵制成不銹鋼。第18頁,共26頁，2024年2月25日，星期天刷油漆外面包上一層塑料層選用油脂，不能用油漆自行車鋼圈和車鈴鍍Cr第19頁,共26頁，2024年2月25日，星期天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更活潑的金屬。用犧牲鋅塊的方法來保護船身，鋅塊必須定期更換鋅塊第20頁,共26頁，2024年2月25日，星期天假如你是設(shè)計師，正計劃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，你優(yōu)先選擇哪種方法？各種方法有什么優(yōu)、缺點？（1）涂上油漆（2）使用鍍鉻的鋼（3）使用不銹鋼

（1）的優(yōu)點是成本較高，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。

（2）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。

（3）的優(yōu)點是保護作用優(yōu)良，外表美觀，但成本較高，應(yīng)酌情考慮。第21頁,共26頁，2024年2月25日，星期天練習(xí)1．下列方法可用于金屬防護的是（）①原電池反應(yīng)②涂油漆③電鍍④置于干燥環(huán)境

A．①③④B．①②③

C．②③④D．全部D2．有關(guān)金屬腐蝕的論述，正確的是（）A．金屬的腐蝕一定伴有電流產(chǎn)生B．Fe在干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時較活潑的金屬總是作正極而被腐蝕D．發(fā)生電化腐蝕時都有能量的轉(zhuǎn)變，且被腐蝕的金屬總是失電子D第22頁,共26頁，2024年2月25日，星期天3、鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時，發(fā)生還原反應(yīng)的電極反應(yīng)式是（）A、Fe–2e-=Fe2+B、2H++

2e-=H2↑C、4OH--4e-=2H2O+O2↑D、2H2O+O2+4e-=4OH-

D4、如圖所示，各容器中盛有海水，鐵在其中被腐蝕時由快到慢的順序是（）A、②>①>③B、③>②>①C、②>③>①AFe①FeSn②FeZn③第23頁,共26頁，2024年2月25日，星期天B5、下列事實不能用電化學(xué)理論解釋的是(）A、輪船吃水線以下的船殼上裝一定數(shù)量的鋅塊B、鋁片不用特殊方法保護C、純鋅與稀硫酸反應(yīng)時，滴入少量的CuSO4溶液后速率加快D、鍍鋅鐵（在鐵上鍍一層鋅）比鍍錫耐用第24頁,共26頁，2024年2月25日，星期天7、如圖,水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天觀察：

若液面下降，則溶液呈________性，發(fā)生_________腐蝕，電極反應(yīng)式為：負極：__________________________，正極：_________________________________

（1）（2）若液面上升，則溶液呈____________性，發(fā)生________腐蝕,電極反應(yīng)式為：負極：________