《金屬與氧的反應(yīng)》課件

金屬與氧的反應(yīng)金屬與氧氣反應(yīng)生成氧化物，這是化學(xué)反應(yīng)中常見的現(xiàn)象。課程目標(biāo)了解金屬與氧氣反應(yīng)的特點(diǎn)掌握常見金屬與氧氣的反應(yīng)現(xiàn)象認(rèn)識金屬生銹的原因和影響學(xué)習(xí)金屬防銹的措施和方法金屬與氧的基本反應(yīng)特點(diǎn)1氧化反應(yīng)金屬與氧氣反應(yīng)生成氧化物，通常是固體。2放熱反應(yīng)金屬與氧氣反應(yīng)會釋放熱量，有些反應(yīng)甚至?xí)a(chǎn)生火焰。3生成金屬氧化物反應(yīng)產(chǎn)物通常是金屬氧化物，例如鐵銹是氧化鐵。鐵與氧的反應(yīng)1氧化反應(yīng)鐵在空氣中與氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成氧化鐵。2化學(xué)方程式4Fe+3O2→2Fe2O33氧化鐵氧化鐵呈紅褐色，俗稱鐵銹，是鐵生銹的主要成分。鐵生銹的過程氧氣接觸鐵與空氣中的氧氣接觸，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。水的作用水是鐵生銹的必要條件，它加速了氧氣的反應(yīng)。氧化物生成鐵與氧氣和水反應(yīng)，生成氧化鐵，即鐵銹。鐵生銹的影響結(jié)構(gòu)損害鐵生銹會使結(jié)構(gòu)變?nèi)?甚至崩潰。經(jīng)濟(jì)損失銹蝕會導(dǎo)致昂貴的維修和更換,造成經(jīng)濟(jì)損失。安全隱患生銹的管道可能泄漏,造成安全隱患。銅與氧的反應(yīng)1氧化銅銅表面形成一層氧化銅2綠色氧化銅的顏色通常為綠色3保護(hù)層氧化銅層可以保護(hù)銅不受進(jìn)一步氧化銅的氧化層銅在空氣中與氧氣反應(yīng)，表面會形成一層氧化銅薄膜。這層氧化銅薄膜具有致密的結(jié)構(gòu)，可以有效地阻止銅繼續(xù)氧化。因此，銅制品不容易被腐蝕。氧化銅薄膜的顏色會隨著時(shí)間推移而發(fā)生變化，從最初的紅色逐漸變?yōu)榫G色。綠色氧化銅薄膜俗稱“銅綠”，是銅銹的一種形式。銅的保護(hù)措施涂層保護(hù)在銅制品表面涂上油漆、油脂、塑料等保護(hù)層，隔絕空氣和水分，防止氧化。合金化保護(hù)在銅中加入其他金屬元素，形成合金，提高銅的耐腐蝕性。電化學(xué)保護(hù)利用電化學(xué)原理，在銅制品表面形成保護(hù)膜，防止氧化。鋁與氧的反應(yīng)1氧化鋁鋁與氧氣反應(yīng)生成氧化鋁，一種堅(jiān)固的保護(hù)層。2耐腐蝕性氧化鋁層可以防止鋁進(jìn)一步氧化，賦予鋁良好的耐腐蝕性。3應(yīng)用廣泛鋁的耐腐蝕性使其廣泛用于建筑、航空航天等領(lǐng)域。鋁的耐腐蝕性氧化鋁保護(hù)層鋁在空氣中與氧氣反應(yīng)，表面形成一層致密的氧化鋁薄膜，這層薄膜具有很強(qiáng)的抗腐蝕性，可以有效地阻止鋁繼續(xù)氧化。抗腐蝕性強(qiáng)與鐵不同，鋁的氧化層致密且不易脫落，可以很好地保護(hù)鋁制品免受腐蝕，因此鋁具有很好的耐腐蝕性。鉀與氧的反應(yīng)1劇烈反應(yīng)鉀與氧氣反應(yīng)非常劇烈，會產(chǎn)生大量的熱量和光。2生成氧化鉀反應(yīng)生成白色固體氧化鉀(K2O)。3危險(xiǎn)性鉀與氧氣的反應(yīng)需要在安全的環(huán)境中進(jìn)行，避免發(fā)生爆炸。鈉與氧的反應(yīng)1快速反應(yīng)鈉在空氣中會迅速氧化，形成氧化鈉。2劇烈反應(yīng)鈉與氧反應(yīng)時(shí)會放出大量的熱，甚至?xí)鹑紵?生成氧化鈉鈉與氧反應(yīng)的產(chǎn)物是氧化鈉（Na2O）。堿金屬與氧反應(yīng)劇烈劇烈反應(yīng)堿金屬與氧反應(yīng)十分劇烈，容易發(fā)生爆炸。這是因?yàn)閴A金屬的電子層最外層只有一個(gè)電子，容易失去，而氧原子則容易得到電子。當(dāng)堿金屬與氧反應(yīng)時(shí)，堿金屬失去電子形成正離子，氧原子得到電子形成負(fù)離子，形成離子化合物，釋放大量的能量。舉例例如，鈉與氧反應(yīng)時(shí)會產(chǎn)生大量的熱量，甚至?xí)鸨ā７磻?yīng)方程式如下：4Na+O2→2Na2O鎂與氧的反應(yīng)燃燒現(xiàn)象鎂在空氣中燃燒發(fā)出耀眼的白光，生成白色氧化鎂粉末。化學(xué)反應(yīng)鎂與氧氣反應(yīng)生成氧化鎂，反應(yīng)方程式：2Mg+O2=2MgO反應(yīng)劇烈鎂與氧反應(yīng)放出大量的熱，反應(yīng)劇烈，會產(chǎn)生強(qiáng)光和高溫。鎂的燃燒現(xiàn)象鎂在空氣中燃燒發(fā)出耀眼的強(qiáng)白光，放出大量的熱，生成白色固體氧化鎂。燃燒方程式：2Mg+O2→2MgO金屬與氧反應(yīng)的影響因素溫度溫度升高，反應(yīng)速率加快。水分水分的存在會加速金屬的氧化反應(yīng)。氧氣濃度氧氣濃度越高，反應(yīng)速率越快。金屬活性與反應(yīng)活躍性鉀鉀的活性很強(qiáng)，很容易與氧氣反應(yīng)。鈉鈉的活性也很強(qiáng)，在空氣中會迅速氧化。鐵鐵的活性較低，在潮濕的空氣中會緩慢氧化生成鐵銹。金金的活性很低，在空氣中不易氧化。金屬表面積與反應(yīng)速率表面積越大與氧氣接觸的面積越大，反應(yīng)越快。鐵粉鐵粉的表面積比一塊鐵大得多，因此鐵粉更容易與氧氣反應(yīng)。粉末狀金屬粉末更容易與氧氣反應(yīng)，更容易燃燒。溫度對反應(yīng)的影響1升溫加速溫度升高，分子運(yùn)動加快，碰撞頻率增加，反應(yīng)速率加快。2活化能降低溫度升高，能夠克服活化能的分子增多，反應(yīng)速率加快。壓力對反應(yīng)的影響壓力影響在某些情況下，壓力可以加速金屬與氧的反應(yīng)。例如，高壓氧氣環(huán)境中，金屬更容易氧化。反應(yīng)速率高壓環(huán)境下，氧氣分子更容易接觸到金屬表面，加速了氧化反應(yīng)的進(jìn)行，從而提高了反應(yīng)速率。水分對反應(yīng)的影響促進(jìn)氧化水分的存在會加速金屬的氧化反應(yīng)，例如鐵在潮濕環(huán)境中更容易生銹。電化學(xué)腐蝕水可以作為電解質(zhì)，促進(jìn)金屬表面的電化學(xué)腐蝕，加速金屬的破壞。金屬表面的保護(hù)措施1涂層保護(hù)涂層保護(hù)是通過在金屬表面涂覆一層保護(hù)層來阻止金屬與氧氣接觸，從而防止金屬氧化腐蝕。2陽極氧化保護(hù)陽極氧化保護(hù)是在金屬表面形成一層氧化膜，通過氧化膜的致密性來阻止金屬的進(jìn)一步氧化。3犧牲陽極保護(hù)犧牲陽極保護(hù)是在金屬表面連接一種活性較高的金屬，通過犧牲活性較高的金屬來保護(hù)目標(biāo)金屬不被腐蝕。4合金化保護(hù)合金化保護(hù)是通過將金屬與其他元素混合，改變金屬的化學(xué)性質(zhì)，提高金屬的耐腐蝕性。涂層保護(hù)油漆涂層在金屬表面涂刷一層油漆，可以有效防止金屬與氧氣和水分接觸，從而延緩金屬生銹。塑料涂層塑料涂層可以形成一層致密的保護(hù)層，隔離金屬與氧氣和水分的接觸，防止腐蝕。陶瓷涂層陶瓷涂層具有耐高溫、耐腐蝕的特性，可以有效保護(hù)金屬在高溫環(huán)境下免受氧化。陽極氧化保護(hù)形成氧化層通過電化學(xué)方法在金屬表面形成一層致密的氧化膜，提高金屬的耐腐蝕性、耐磨性、硬度和裝飾性。多種金屬適用適用于鋁、鎂、鈦、鋯等金屬，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車制造、電子產(chǎn)品等領(lǐng)域。環(huán)保工藝陽極氧化是一種環(huán)境友好型表面處理技術(shù)，不含重金屬或有毒物質(zhì)。犧牲陽極保護(hù)原理犧牲陽極保護(hù)利用電化學(xué)原理，將活性更強(qiáng)的金屬作為陽極，連接到需要保護(hù)的金屬表面。應(yīng)用犧牲陽極保護(hù)廣泛應(yīng)用于各種金屬結(jié)構(gòu)，例如管道、船舶、水下結(jié)構(gòu)等，有效延長金屬的使用壽命。合金化保護(hù)金屬混合通過將其他金屬或非金屬元素加入到目標(biāo)金屬中，形成合金。提高耐腐蝕性合金化可以改變金屬的晶體結(jié)構(gòu)和表面性質(zhì)，增強(qiáng)其抵抗氧化腐蝕的能力。應(yīng)用廣泛不銹鋼、鋁合金等都是合金化保護(hù)的典型應(yīng)用，在工業(yè)生產(chǎn)和生活中發(fā)揮著重要作用。氣體保護(hù)惰性氣體氮?dú)?、氬氣等惰性氣體可以有效隔絕氧氣，防止金屬表面氧化。還原性氣體氫氣等還原性氣體可以與金屬氧化物反應(yīng)，生成金屬和水，從而保護(hù)金屬表面?；旌蠚怏w根據(jù)金屬種類和應(yīng)用場景，可以采用不同比例的混合氣體進(jìn)行保護(hù)。電化學(xué)保護(hù)陰極保護(hù)通過改變金屬表面的電位，使其成為陰極，從而抑制腐蝕過程。陽極保護(hù)在金屬表面形成一層致密的氧化膜，保護(hù)金屬不被腐蝕。金屬與氧反應(yīng)的應(yīng)用不銹鋼制品通過氧化形成致密