人教版高中化学选修一32《金属的腐蚀》ppt课件.ppt

第二节第二节 金属的腐蚀和防护金属的腐蚀和防护20072007年年8 8月月1 1日，美国明尼苏达州一座跨越密西西比河的大桥发生坍塌。事日，美国明尼苏达州一座跨越密西西比河的大桥发生坍塌。事故造成故造成6 6人死亡。早在年由明尼苏达州交通部门作出的一份研究报人死亡。早在年由明尼苏达州交通部门作出的一份研究报告显示，大桥连接路堤和主桥的引桥告显示，大桥连接路堤和主桥的引桥“存在老化问题存在老化问题”。同时，支撑桥梁。同时，支撑桥梁的主结构桁架也存在的主结构桁架也存在“老化问题老化问题”。20012001年年1111月月0707日，四川宜宾市南门大桥于七日凌晨四时三十分左右发生悬索日，四川宜宾市南门大桥于七日凌晨四时三十分左右发生悬索及桥面局部断裂事故，导致两辆汽车坠入江中，一艘小船被毁，有二人死亡，及桥面局部断裂事故，导致两辆汽车坠入江中，一艘小船被毁，有二人死亡，二人受伤，交通和市外通讯中断。四川省一些桥梁专家和工程设计人员在桥二人受伤，交通和市外通讯中断。四川省一些桥梁专家和工程设计人员在桥梁的断裂处进行了现场勘查，发现坍塌断裂之处露出一层薄薄的钢筋网，悬梁的断裂处进行了现场勘查，发现坍塌断裂之处露出一层薄薄的钢筋网，悬吊的承重钢管中露出了锈迹斑斑的钢缆。吊的承重钢管中露出了锈迹斑斑的钢缆。铜器表面生成一层薄薄的铜器表面生成一层薄薄的铜绿铜绿【铜绿的主要铜绿的主要成分是成分是Cu2(OH)2CO3】金属腐蚀金属腐蚀1 1造成巨大的经济损失和金属材料的消耗造成巨大的经济损失和金属材料的消耗金属腐蚀的金属腐蚀的主要害处，不仅在于金属本身的损失，更严重的是金主要害处，不仅在于金属本身的损失，更严重的是金属制品结构损坏所造成的损失比金属本身要大到无法属制品结构损坏所造成的损失比金属本身要大到无法估量。估量。根据各国调查结果，一般说来，金属腐蚀所造成的经根据各国调查结果，一般说来，金属腐蚀所造成的经济损失大致为该国国民生产总值的济损失大致为该国国民生产总值的4%4%左右。而我国截左右。而我国截至至20052005年每年因钢铁锈蚀经济损失达年每年因钢铁锈蚀经济损失达30003000亿人民币。亿人民币。另据国外统计，金属腐蚀的年损失另据国外统计，金属腐蚀的年损失远远超过远远超过水灾、火水灾、火灾、风灾和地震（平均值）损失的灾、风灾和地震（平均值）损失的总和总和，在这里，在这里还不还不包括包括由于腐蚀导致的停工、减产和爆炸等造成的间接由于腐蚀导致的停工、减产和爆炸等造成的间接损失。损失。2 2造成重大事故和严重的环境污染造成重大事故和严重的环境污染国内外都曾发生过许多灾难性腐蚀事故，如飞机因国内外都曾发生过许多灾难性腐蚀事故，如飞机因某一零部件破裂而某一零部件破裂而坠毁坠毁；桥梁因钢梁产生裂缝而；桥梁因钢梁产生裂缝而塌塌陷陷；油管因穿孔或裂缝而漏油，引起着火；油管因穿孔或裂缝而漏油，引起着火爆炸爆炸；化；化工厂中储酸槽穿孔泄漏，造成重大环境工厂中储酸槽穿孔泄漏，造成重大环境污染污染；管道；管道和设备跑、冒、滴、漏，破坏生产环境，有毒气体和设备跑、冒、滴、漏，破坏生产环境，有毒气体如如ClCl2 2、H H2 2S S、HCNHCN等的泄漏，更会危及工作人员和等的泄漏，更会危及工作人员和附近居民的附近居民的生命安全。生命安全。3 3阻碍新技术、尖端科学技术的发展阻碍新技术、尖端科学技术的发展 国防工业高新武器研制、原子能工业、航天技术、国防工业高新武器研制、原子能工业、航天技术、火箭制造、化工生产等领域都不断地提出腐蚀与防火箭制造、化工生产等领域都不断地提出腐蚀与防护的新课题，期待人们找出解决问题的新途径护的新课题，期待人们找出解决问题的新途径 面对这样惊人的数据和金属腐蚀危害事实，面对这样惊人的数据和金属腐蚀危害事实，大家有没有想过：大家有没有想过：铁怎么会被腐蚀呢？铁怎么会被腐蚀呢？你能否从金属元素的原子结构角度分析，你能否从金属元素的原子结构角度分析，金属为什么会被腐蚀？金属为什么会被腐蚀？我们又该怎样防腐呢我们又该怎样防腐呢?实验方案记录结论植物油，植物油，铁钉完铁钉完全浸没全浸没CaCl2固体固体NaCl溶溶液，铁液，铁钉浸没钉浸没一半一半CHCH3 3COOHCOOH溶液，溶液，铁钉浸铁钉浸没一半没一半煮沸后迅煮沸后迅速冷却的速冷却的蒸溜水蒸溜水铁铁钉完全浸钉完全浸没没相当长时相当长时间，铁钉间，铁钉未被腐蚀未被腐蚀有气体产有气体产生，反应生，反应速度快速度快铁钉铁钉渐渐渐渐生锈生锈无现象无现象由于无氧由于无氧和水，铁和水，铁钉不被腐钉不被腐蚀蚀上层植物上层植物油，下层油，下层NaCl溶液，溶液，铁钉完全铁钉完全浸没浸没无现象无现象相当长时相当长时间，铁钉间，铁钉未被腐蚀未被腐蚀由于无水，由于无水，铁钉不被铁钉不被腐蚀腐蚀铁钉被铁钉被腐蚀腐蚀铁钉被腐铁钉被腐蚀最快蚀最快由于无氧，由于无氧，较长时间铁较长时间铁钉不被腐蚀钉不被腐蚀由于无氧，由于无氧，铁钉较长铁钉较长时间不被时间不被腐蚀腐蚀探究实验：探究实验：“不同条件下铁钉的锈蚀不同条件下铁钉的锈蚀”煮沸后迅煮沸后迅速冷却的速冷却的蒸溜水蒸溜水铁铁钉浸没一钉浸没一半半铁钉铁钉渐渐渐渐生锈生锈由于有由于有氧氧铁钉铁钉被腐蚀被腐蚀金属在什么条件下易被腐蚀呢金属在什么条件下易被腐蚀呢金属在什么条件下易被腐蚀呢金属在什么条件下易被腐蚀呢?铁钉遇到酸或在铁钉遇到酸或在O O2 2、H H2 2O O存在的条件下，均可被腐蚀。遇存在的条件下，均可被腐蚀。遇到电解质时，一般腐蚀速度更快。到电解质时，一般腐蚀速度更快。FeFe2 2OO3 3 XHXH2 2OO铁锈铁锈铁锈铁锈：铜绿：铜绿：CuCu2 2(OH)(OH)2 2COCO3 3 请大家阅读教材请大家阅读教材P49P495151金属金属的腐蚀，归纳总的腐蚀，归纳总结，尝试回答以下问题：结，尝试回答以下问题：1.1.什么是金属腐蚀？什么是金属腐蚀？2.2.金属腐蚀后的特征是什么？金属腐蚀后的特征是什么？3.3.金属腐蚀的本质是什么？金属腐蚀的本质是什么？一、金属腐蚀一、金属腐蚀金属或合金与周围接触到的气体或液体金属或合金与周围接触到的气体或液体金属或合金与周围接触到的气体或液体金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。进行化学反应而腐蚀损耗的过程。进行化学反应而腐蚀损耗的过程。进行化学反应而腐蚀损耗的过程。定定定定 义：义：义：义：本本本本 质：质：质：质：金属失去电子被氧化金属失去电子被氧化金属失去电子被氧化金属失去电子被氧化（M-neM-neM-neM-ne-=M=M=M=Mn+n+n+n+）。分分分分 类：类：类：类：金属腐蚀金属腐蚀金属腐蚀金属腐蚀化学腐蚀化学腐蚀化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀1 1 1 1、接触的介质不同，、接触的介质不同，、接触的介质不同，、接触的介质不同，2 2 2 2、发生腐蚀的化学原理不同、发生腐蚀的化学原理不同、发生腐蚀的化学原理不同、发生腐蚀的化学原理不同 金属跟接触到的物质（如金属跟接触到的物质（如金属跟接触到的物质（如金属跟接触到的物质（如O O O O2 2 2 2、ClClClCl2 2 2 2、SOSOSOSO2 2 2 2等）直等）直等）直等）直接发生化学反应而引起的腐蚀接发生化学反应而引起的腐蚀接发生化学反应而引起的腐蚀接发生化学反应而引起的腐蚀。1 1、化学腐蚀、化学腐蚀金属越活泼，越易被腐蚀；金属越活泼，越易被腐蚀；金属越活泼，越易被腐蚀；金属越活泼，越易被腐蚀；金属所处的环境温度越高，腐蚀速率越快；金属所处的环境温度越高，腐蚀速率越快；金属所处的环境温度越高，腐蚀速率越快；金属所处的环境温度越高，腐蚀速率越快；氧化剂浓度越大，腐蚀速率越快。氧化剂浓度越大，腐蚀速率越快。氧化剂浓度越大，腐蚀速率越快。氧化剂浓度越大，腐蚀速率越快。家用燃气灶家用燃气灶家用燃气灶家用燃气灶放在南极已差不多放在南极已差不多放在南极已差不多放在南极已差不多90909090年食品罐头年食品罐头年食品罐头年食品罐头化学腐蚀与电化学腐蚀的差异化学腐蚀与电化学腐蚀的差异铁与酸反应，铁被腐蚀。铁与酸反应，铁被腐蚀。腐蚀速率较慢。腐蚀速率较慢。铁作负极被腐蚀铁作负极被腐蚀腐蚀速率较快。腐蚀速率较快。一、原电池：一、原电池：一、原电池：一、原电池：把化学能转化为电能的装置把化学能转化为电能的装置把化学能转化为电能的装置把化学能转化为电能的装置 较活泼的金属发生氧化反应，电子从较活泼的金属（负极）较活泼的金属发生氧化反应，电子从较活泼的金属（负极）较活泼的金属发生氧化反应，电子从较活泼的金属（负极）较活泼的金属发生氧化反应，电子从较活泼的金属（负极）通过导线流向较不活泼的金属（正极）通过导线流向较不活泼的金属（正极）通过导线流向较不活泼的金属（正极）通过导线流向较不活泼的金属（正极）复习回顾复习回顾复习回顾复习回顾二、构成原电池的条件二、构成原电池的条件二、构成原电池的条件二、构成原电池的条件:1 1 1 1、自发进行的氧化还原反应、自发进行的氧化还原反应、自发进行的氧化还原反应、自发进行的氧化还原反应 2 2 2 2、有两种活动性不同的金属（或一种是非金属导体如、有两种活动性不同的金属（或一种是非金属导体如、有两种活动性不同的金属（或一种是非金属导体如、有两种活动性不同的金属（或一种是非金属导体如 碳棒）做电极。碳棒）做电极。碳棒）做电极。碳棒）做电极。3 3 3 3、两极材料均插入电解质溶液中。、两极材料均插入电解质溶液中。、两极材料均插入电解质溶液中。、两极材料均插入电解质溶液中。4 4 4 4、两极相连形成闭合回路。、两极相连形成闭合回路。、两极相连形成闭合回路。、两极相连形成闭合回路。原电池原电池原电池原电池负极（较活泼金属）负极（较活泼金属）负极（较活泼金属）负极（较活泼金属）正极（较不活泼金属或非金属导体）正极（较不活泼金属或非金属导体）正极（较不活泼金属或非金属导体）正极（较不活泼金属或非金属导体）钢铁的电化学腐蚀：钢铁的电化学腐蚀：潮湿空气中吸附了一层薄薄潮湿空气中吸附了一层薄薄的水膜，由于溶解了的水膜，由于溶解了CO2而形成了电解质溶液而形成了电解质溶液若电解质溶液若电解质溶液若电解质溶液若电解质溶液酸性较强酸性较强酸性较强酸性较强负极：，电极反应式：负极：，电极反应式：正极：，电极反应式：正极：，电极反应式：总反应式：总反应式：Fe-2e-Fe2+2H+2e-H2Fe+2H+Fe2+H2铁铁碳碳H2O+CO2 H2CO3H+HCO3-析氢腐蚀析氢腐蚀负极：，电极反应式：负极：，电极反应式：正极：，电极反应式：正极：，电极反应式：总反应式：总反应式：2Fe-4e-2Fe2+2H2O+O2+4e-4 OH-2Fe+2H2O+O2 2 Fe(OH)2铁铁碳碳若电解质溶液若电解质溶液酸性较弱或呈中性酸性较弱或呈中性吸氧腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀与析氢腐蚀（以钢铁为例）吸氧腐蚀与析氢腐蚀（以钢铁为例）类型类型吸氧腐蚀吸氧腐蚀析氢腐蚀析氢腐蚀条件条件正极反应正极反应(C)(C)负极反应负极反应(Fe)(Fe)其他反应其他反应水膜呈弱酸性或中性水膜呈弱酸性或中性水膜呈弱酸性或中性水膜呈弱酸性或中性OO2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e-=4OH=4OH-Fe-2eFe-2e-=Fe=Fe2+2+水膜呈酸性水膜呈酸性水膜呈酸性水膜呈酸性2H2H+2e+2e-=H=H2 2 Fe-2eFe-2e-=Fe=Fe2+2+FeFe2+2+2OH+2OH-=Fe(OH)=Fe(OH)2 2 4Fe(OH)4Fe(OH)2 2+2H+2H2 2O+O+OO2 2=4Fe(OH)=4Fe(OH)3 3 Fe(OH)Fe(OH)3 3 转化为铁锈转化为铁锈转化为铁锈转化为铁锈 Fe2O3 nH2O 烧过菜的铁锅如果未及时洗净（残液中含烧过菜的铁锅如果未及时洗净（残液中含 NaClNaCl），第二天便出现红棕色锈斑（主要成分为），第二天便出现红棕色锈斑（主要成分为FeFe2 2O O3 3 n nH H2 2O O O O）。请问这种腐蚀是化学腐蚀还是电化学）。请问这种腐蚀是化学腐蚀还是电化学腐蚀腐蚀?为什么为什么?解析：属于电化学腐蚀解析：属于电化学腐蚀。因为铁锅是由生铁做成的因为铁锅是由生铁做成的,铁锅生锈是因为铁锅生锈是因为Fe-C-NaClFe-C-NaCl形成原电池。铁作负极，失去电子变成形成原电池。铁作负极，失去电子变成亚铁离子，从而被腐蚀。亚铁离子，从而被腐蚀。【思考与交流思考与交流】OO2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e-=4OH=4OH-Fe-2eFe-2e-=Fe=Fe2+2+电极反应：电极反应：正极：正极：负极：负极：金属腐蚀的实质金属的腐蚀种类原理区别联系金属原子失去电子被氧化而消耗的过程：金属原子失去电子被氧化而消耗的过程：M-ne-=Mn+。化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀金属和其它物质金属和其它物质直接接直接接触触发生发生氧化还原反应氧化还原反应而而引起的腐蚀引起的腐蚀不纯金属或合金发生不纯金属或合金发生原电池原电池反应，使反应，使较活泼较活泼的金属失电的金属失电子被氧化而引起的腐蚀子被氧化而引起的腐蚀直接直接发生发生氧化还原反应氧化还原反应发生发生原电池原电池反应反应腐蚀过程腐蚀过程无无电流产生电流产生有有电流产生电流产生金属被腐蚀金属被腐蚀较活泼较活泼金属被腐蚀金属被腐蚀往往同时发生，但往往同时发生，但电化学电化学腐蚀腐蚀更普遍更普遍，速率，速率更快。更快。知识总结知识总结金属阳离子金属阳离子失失e-氧化反应氧化反应3、金属腐蚀的类型、金属腐蚀的类型化学腐蚀化学腐蚀电化腐蚀电化腐蚀析氢腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀（常见普遍）（常见普遍）一、金属腐蚀一、金属腐蚀金属原子金属原子2、金属腐蚀的本质、金属腐蚀的本质：1、金属腐蚀：、金属腐蚀：是指金属或合金跟接触的气体或液体发是指金属或合金跟接触的气体或液体发生氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。生氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。M neM ne-MMn+n+（学生交流）（学生交流）（常见普遍）（常见普遍）条件：酸性环境条件：酸性环境条件：弱酸性或中性或碱性环境条件：弱酸性或中性或碱性环境【课堂练习课堂练习】1、（、（2003全国理综）家用炒菜铁锅用水清洗放置后，出现红棕色的锈全国理综）家用炒菜铁锅用水清洗放置后，出现红棕色的锈斑，在此变化过程中不发生的化学反应是斑，在此变化过程中不发生的化学反应是()、4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 、2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2 、2H2O+O2+4e-=4OH 、Fe-3e-=Fe3+2、（、（2007广东理基，广东理基，25）钢铁在潮湿的空气中会被腐）钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀，发生的原电池反应为：蚀，发生的原电池反应为：Fe+OFe+O2 2+2H+2H2 2O=2Fe(OH)O=2Fe(OH)2 2。以以下说法正确的是（下说法正确的是（）A A、负极发身的反应为：、负极发身的反应为：Fe-2e-=Fe2+B B、正极发生的反应为：正极发生的反应为：O2+2H2O+2e-=4OH-C C、原电池是将电能转化为化学能的装置、原电池是将电能转化为化学能的装置 D D、钢柱在水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀、钢柱在水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀若液面下降，则溶液呈若液面下降，则溶液呈 性，发生性，发生 腐蚀，电极反应式为：负极：腐蚀，电极反应式为：负极：正极：正极：。若液面上升，则溶液呈若液面上升，则溶液呈 性，发生性，发生 腐蚀腐蚀,电极反应式为：负极：电极反应式为：负极：,正极：正极：；中性或碱性中性或碱性 吸氧吸氧Fe2e-Fe2+O2+2H2O+4e-4OH酸性酸性析氢析氢Fe2e-Fe2+2H+2e-H2 3如图如图,水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：（1）（2）v 为什么马口铁为什么马口铁(镀锡铁皮镀锡铁皮)和白铁皮和白铁皮(镀锌铁皮镀锌铁皮)一旦有划痕后一旦有划痕后,在潮湿的空在潮湿的空气中，谁被腐蚀的速率快？我们如何气中，谁被腐蚀的速率快？我们如何利用这些原理来防止金属腐蚀呢？利用这些原理来防止金属腐蚀呢？马口铁马口铁马口铁马口铁SnSnZnZn白铁皮白铁皮白铁皮白铁皮