金屬的電化學腐蝕與防護.ppt

1、1.了解金屬腐蝕及其危害。 2.了解金屬電化學腐蝕的原因及反應原理。 3.了解金屬防護的方法，特別是電化學防護的方法。,一、金屬的電化學腐蝕 (1)什么是金屬的腐蝕？它有哪些類型？ (2)什么是電化學腐蝕？電化學腐蝕又有哪些類型？ 1.金屬的腐蝕 (1)概念。 金屬腐蝕是指金屬與周圍的氣體或液體物質(zhì)發(fā)生_反應 而引起損耗的現(xiàn)象。,氧化還原,(2)本質(zhì)。 金屬腐蝕的本質(zhì)是金屬失去電子變成陽離子，發(fā)生_。 (3)分類。 化學腐蝕 金屬直接發(fā)生化學反應而引起的腐蝕，條件是接觸到a.干燥氣 體，如_、_、_等，b.非電解質(zhì)液體，如_。 電化學腐蝕 不純的金屬發(fā)生_反應而引起的腐蝕，條件是接觸到_ _。

2、,氧化反應,氧氣,氯氣,二氧化硫,石油,原電池,電,解質(zhì)溶液,二、金屬的電化學防護 怎樣用電化學原理防止金屬的腐蝕？ (將鋼閘門與金屬的防護類型連線),電解池,原電池,元貝駕考 元貝駕考2016科目一 科目四駕考寶典網(wǎng) 駕考寶典2016科目一 科目四,1.金屬腐蝕就是金屬失去電子被還原的過程。( ) 分析:金屬失去電子是被氧化。 2.電化學腐蝕比化學腐蝕普遍，吸氧腐蝕比析氫腐蝕更普 遍。( ) 分析:金屬的化學腐蝕和電化學腐蝕同時存在，但電化學腐蝕 更普遍；吸氧腐蝕和析氫腐蝕與電解質(zhì)溶液的酸性有關(guān)，但酸 性較強的環(huán)境不多，所以吸氧腐蝕更普遍。,3. 吸氧腐蝕和析氫腐蝕的負極反應式均為Fe3e-

3、=Fe3。 ( ) 分析:鐵的電化學腐蝕過程中，F(xiàn)e只能被氧化成Fe2+。 4.(2012廣東高考)自行車鋼架生銹主要是電化學腐蝕所致。 ( ) 分析:鐵與碳、潮濕空氣組成原電池，鐵發(fā)生電化學腐蝕。 5.(2012江蘇高考)鍍銅鐵制品鍍層受損后，鐵制品比受損前 更容易生銹。( ) 分析:鐵比銅活潑，組成的原電池中鐵為負極，更易被氧化。,一、金屬的化學腐蝕和電化學腐蝕的聯(lián)系和區(qū)別,【拓展延伸】判斷金屬腐蝕快慢的規(guī)律 1.電解池的陽極原電池的負極化學腐蝕有防護措施的腐蝕。 2.活潑性不同的兩金屬，活潑性差別越大，活潑性強的金屬腐蝕越快。 3.對同一種電解質(zhì)溶液來說，電解質(zhì)溶液濃度越大，腐蝕越快。,

4、【特別提醒】鐵銹的形成過程 鐵發(fā)生吸氧腐蝕和析氫腐蝕時負極反應式均是Fe-2e-=Fe2， 繼而發(fā)生反應Fe2+2OH=Fe(OH)2，4Fe(OH)22H2OO2 =4Fe(OH)3，2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O(3x)H2O。且鐵銹 結(jié)構(gòu)疏松，更容易吸收空氣中的水分使鐵表面潮解，使得鐵更 容易被腐蝕。,【典例1】(2012銀川高二檢測)如圖 裝置中，小試管內(nèi)為紅墨水，具支試管 內(nèi)盛有pH=5的雨水和生鐵片。觀察到開 始時導管內(nèi)液面下降，一段時間后導管 內(nèi)液面回升，略高于小試管液面。以下 有關(guān)解釋合理的是( ) A.生鐵片中的碳是原電池的陽極，發(fā)生還原反應 B.雨水酸性較強，生鐵片僅

5、發(fā)生析氫腐蝕 C.紅墨水回升時，碳極反應式：O2+2H2O+4e-=4OH- D.具支試管中溶液pH逐漸減小,【思路點撥】解答該題要注意以下三點： (1)生鐵與其中的碳及電解質(zhì)溶液構(gòu)成原電池； (2)開始酸性較強發(fā)生析氫腐蝕； (3)導管內(nèi)液面回升說明發(fā)生吸氧腐蝕。,【解析】選C。生鐵與其中的碳及電解質(zhì)溶液構(gòu)成原電池，負極是鐵，鐵失去電子發(fā)生氧化反應，碳是正極，正極發(fā)生還原反應：開始時，因酸性較強發(fā)生析氫腐蝕，一段時間后導管內(nèi)液面回升且略高于小試管液面，說明具支試管中氣體壓強減小，即此時發(fā)生吸氧腐蝕，反應式是2H2OO24e=4OH，故溶液的pH增大，A、B、D錯誤；C正確。,【延伸探究】(1

6、)開始導管內(nèi)液面下降時正極反應式如何書寫？ 提示：開始時，因酸性較強發(fā)生析氫腐蝕，正極反應式是 2H2e=H2。 (2)若具支試管內(nèi)盛有氯化鈉溶液和生鐵片，觀察到怎樣的現(xiàn)象？ 提示：因氯化鈉溶液顯中性，故此時發(fā)生吸氧腐蝕，具支試管中因消耗氧氣，導致氣體壓強減小，導管內(nèi)液面上升。,【變式訓練】鋼鐵在中性條件下發(fā)生電化學腐蝕時，正極的電極反應式為( ) A.Fe2e=Fe2 B.2H2e=H2 C.2H2OO24e=4OH D.Fe3e=Fe3 【解析】選C。鋼鐵在中性條件下發(fā)生吸氧腐蝕，正極反應式是2H2OO24e=4OH。,二、金屬的電化學防護 1.金屬防護的原理,2.金屬的電化學防護 (1)

7、犧牲陽極的陰極保護法。 原理：應用原電池原理； 要求：被保護金屬作正極，另一活潑性較強的金屬作負極； 實例：,(2)外加電流的陰極保護法。 原理：應用電解池原理； 要求：將被保護金屬與電源的負極相連，作電解池的陰極，在外加直流電的前提下使陰極得到保護。 實例：,【特別提醒】金屬被保護的效果 電解池的陰極原電池的正極一般防護措施無保護措施。,【典例2】(2012天津高二檢測)結(jié)合下圖判斷，下列敘述正確的是( ) A.是驗證犧牲陽極的陰極保護法的實驗裝置 B.和中負極反應式均是Fe2e=Fe2 C.和中正極反應式均是O22H2O4e=4OH D.和中分別加入少量K3Fe(CN)6溶液，均有藍色沉淀

8、,【思路點撥】解答該題要注意以下三點： (1)金屬的活潑性：ZnFeCu； (2)較不活潑的金屬作原電池的正極且被保護； (3)K3Fe(CN)6溶液遇Fe2產(chǎn)生藍色沉淀。,【解析】選A。金屬的活潑性：ZnFeCu，故中鋅作負極，鐵作正極，電解質(zhì)溶液呈中性，鋅發(fā)生吸氧腐蝕，鐵被保護，負極反應式是Zn2e=Zn2，屬于犧牲陽極的陰極保護法，A正確；中鐵作負極，電解質(zhì)溶液呈酸性，鐵發(fā)生析氫腐蝕，負極反應式為Fe2e=Fe2，正極反應式為2H2e=H2，因為中鐵被保護，溶液中無Fe2，故加入少量K3Fe(CN)6溶液，無藍色沉淀產(chǎn)生，B、C、D錯誤。,【延伸探究】若把裝置設計成外加電流的陰極保護法保

9、護鐵。 (1)則鐵應接外接電源的什么極？ (2)此裝置中鐵與I裝置中鐵相比，哪個保護效果更好？ 提示：(1)應接電源的負極；(2)外加電流的陰極保護法保護鐵效果更好。,1.(2012濟寧高二檢測)鋼鐵在潮濕的空氣中往往因電化學 過程而被腐蝕，下列反應式在鋼鐵的吸氧腐蝕過程中不存在 的是( ) A.Fe2e=Fe2 B.2H2OO24e=4OH C.2Fe2H2OO2=2Fe(OH)2 D.Fe3e=Fe3,【解析】選D。鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時，負極反應式為Fe2e =Fe2，不會生成Fe3，正極反應式為2H2OO24e= 4OH，總反應式為2Fe2H2OO2=2Fe(OH)2，故選D。,2.如圖容

10、器中盛有海水，鐵在其中被腐蝕時由快到慢的順序 是( ) A.4213 B.2134 C.4231 D.3241 【解析】選A。金屬腐蝕的快慢順序是電解池的陽極原電池的負極化學腐蝕有防護措施的腐蝕，故選A。,3.下列金屬防護屬于電化學保護的是 ( ) A.改變金屬內(nèi)部組成結(jié)構(gòu) B.涂油漆 C.外加電流陰極保護法 D.在金屬表面覆蓋一層保護層 【解析】選C。金屬的防護包括改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、覆蓋保護層和電化學防護，其中電化學防護包括犧牲陽極的陰極保護法和外加電流的陰極保護法。,4.(2012嘉興高二檢測)下列關(guān)于金屬腐蝕與防護的說法正確的是( ) A.金屬腐蝕可分為化學腐蝕和電化學腐蝕，只有電化學

11、腐蝕才是氧化還原反應 B.鋁制品的耐腐蝕性強，說明鋁的化學性質(zhì)不活潑 C.將海水中鋼鐵閘門與電源的負極相連，可防止閘門被腐蝕 D.鋼鐵銹蝕時，鐵原子失去電子成為Fe3，而后生成Fe(OH)3，再部分脫水成為氧化鐵的水合物,【解析】選C。金屬腐蝕的實質(zhì)是金屬原子失去電子被氧化的過程。無論是化學腐蝕還是電化學腐蝕，均是氧化還原反應。A錯誤；鋁制品的耐腐蝕性強是因為鋁表面生成一層致密的氧化物保護膜，B錯誤；C項屬于外加電源的陰極保護法，正確；鋼鐵腐蝕時，鐵失去電子生成Fe2，不會生成Fe3，D錯誤。,5.(雙選)鐵釘與銅絲用導線連接后，浸入到0.01 molL1的食鹽溶液中，下列說法正確的是( )

12、A.鐵釘和銅絲之間有電子轉(zhuǎn)移 B.銅絲附近產(chǎn)生氯氣 C.銅絲上放出O2 D.鐵釘被氧化,【解析】選A、D。鐵釘和銅絲用導線連接后浸入食鹽溶液中，剛好滿足構(gòu)成原電池的三個條件，由于食鹽溶液是中性的，因此發(fā)生的反應是鐵的吸氧腐蝕，鐵作負極，發(fā)生氧化反應：2Fe4e=2Fe2，銅絲為正極，溶解在溶液中的O2被還原，故選A、D。,6.鋼鐵很容易生銹而被腐蝕，每年因腐蝕而損失的鋼材占世界鋼鐵年產(chǎn)量的四分之一。,(1)鋼鐵腐蝕主要是吸氧腐蝕，該腐蝕過程中的電極反應式為： 正極：_，負極發(fā)生_反應。 (2)為了降低某水庫的鐵閘門被腐蝕的速率，可以采用甲圖所示的方案，其中焊接在閘門上的固體材料R可以采用_。

13、A.銅 B.錫 C.鋅 D.石墨 (3)乙圖所示的方案也可以降低鐵閘門的腐蝕速率，其中鐵閘門應該連接在直流電源的_極。,【解析】(1)發(fā)生吸氧腐蝕時，負極上Fe失去電子發(fā)生氧化反應，正極上O2得到電子。 (2)鐵閘門上連接一塊比鐵活潑的金屬如鋅，就可由鋅失去電子，鋅被溶解，而鐵被保護，屬于犧牲陽極的陰極保護法。 (3)屬于外加電流的陰極保護法，需把被保護的鐵閘門連接在電源的負極。 答案:(1)O22H2O4e=4OH 氧化 (2)C (3)負,探究金屬腐蝕的條件和快慢 某課外學習小組用不同的細金屬絲將三根大小相同的普通鐵釘分別固定在如圖所示的三個裝置內(nèi)，并將這些裝置在相同的環(huán)境中放置相同的一段時間。,【思考探究】 (1)甲中發(fā)生的是析氫腐蝕嗎？ 提示：甲中只有一種金屬，沒構(gòu)成原電池，鐵與揮發(fā)出的鹽酸酸霧發(fā)生化學腐蝕。 (2)實驗結(jié)束時，鐵釘c幾