选修4第四章《金属的电化学腐蚀与防护》课件.ppt

第四节第四节金属的电化学腐蚀与防护金属的电化学腐蚀与防护钢铁生锈钢铁生锈金属的腐蚀在生活中非常普遍金属的腐蚀在生活中非常普遍铜器生锈铜铜器器表表面面生生成成铜铜绿绿阅读课本阅读课本P84-85，回答以下问题：回答以下问题：1、什么是金属腐蚀？其本质是什么？、什么是金属腐蚀？其本质是什么？2、金属的腐蚀可分为化学腐蚀和电化、金属的腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀，两者有何不同？学腐蚀，两者有何不同？3、电化学腐蚀可分为哪些种类？它、电化学腐蚀可分为哪些种类？它们的区别在哪里？们的区别在哪里？一、金属的电化学腐蚀一、金属的电化学腐蚀一、金属的腐蚀一、金属的腐蚀 金属与周围的气体或液体物质发生氧化金属与周围的气体或液体物质发生氧化还原反应而引起损耗的现象。还原反应而引起损耗的现象。本质：本质：金属原子失去电子被氧化的过程。金属原子失去电子被氧化的过程。MneMn+问题问题1、什么是金属腐蚀？其本质是什么？什么是金属腐蚀？其本质是什么？化学腐蚀：化学腐蚀：金属跟接触到的干燥气体（如金属跟接触到的干燥气体（如O2、Cl2、SO2等）或非电解质液体（如石油）等等）或非电解质液体（如石油）等直接发生化学直接发生化学反应反应而引起的腐蚀。而引起的腐蚀。电化学腐蚀：电化学腐蚀：不纯的金属跟电解质溶液接触时，不纯的金属跟电解质溶液接触时，发生原电发生原电池反应池反应而引起的腐蚀。而引起的腐蚀。问题问题2、金属的腐蚀可分为化学腐蚀和电化金属的腐蚀可分为化学腐蚀和电化 学腐蚀，两者有何不同？学腐蚀，两者有何不同？(金属次要腐蚀方式金属次要腐蚀方式)(金属主要腐蚀方式金属主要腐蚀方式)思考：思考：金属主要通过哪种方式被腐蚀？金属主要通过哪种方式被腐蚀？化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀条件条件现象现象本质本质影响影响因素因素联系联系金属跟干燥气体或非金属跟干燥气体或非电解质液体直接接触电解质液体直接接触不纯金属或合金不纯金属或合金跟电解质溶液接触跟电解质溶液接触无电流产生无电流产生有有微弱电流微弱电流产生产生金属被氧化金属被氧化较活泼较活泼金属被氧化金属被氧化与接触物质的氧与接触物质的氧化性及温度有关化性及温度有关与电解质溶液的与电解质溶液的酸碱酸碱性性及及金属活性金属活性有关有关两者往往同时发生，两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍电化学腐蚀更普遍钢铁的钢铁的析氢腐蚀析氢腐蚀示意示意图图钢铁的钢铁的吸氧腐蚀吸氧腐蚀示意示意图图负极负极(Fe):Fe2e=Fe2+正极正极(C):甲甲 2H+2e=H2 释放氢气释放氢气乙乙 2H2O+O2+4e=4OH 吸收氧气吸收氧气问：下面的两种腐蚀有何不同？发生条件、问：下面的两种腐蚀有何不同？发生条件、现象有何不一样？有何共同点？现象有何不一样？有何共同点？钢铁在潮湿的空气中发生的电化学腐蚀的原理：钢铁在潮湿的空气中发生的电化学腐蚀的原理：甲甲乙乙钢铁腐蚀钢铁腐蚀析氢腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀条件条件电电极极反反应应负极负极FeFe(-)(-)正极正极C(+)C(+)总反应总反应联系联系水膜呈水膜呈强酸性强酸性水膜呈水膜呈中性中性或或弱酸性弱酸性Fe-2eFe-2e-=Fe=Fe2+2+2Fe-4e2Fe-4e-=2Fe=2Fe2+2+O O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e-=4OH=4OH-2H2H+2e+2e=H=H2 22H2H+Fe=Fe+Fe=Fe2+2+H+H2 22Fe+2H2Fe+2H2 2O+OO+O2 2=2Fe(OH)=2Fe(OH)2 2FeFe2 2O O3 3nHnH2 2O O4Fe(OH)4Fe(OH)2 2+2H+2H2 2O+OO+O2 2=4Fe(OH)=4Fe(OH)3 3金属的腐蚀以电化学腐蚀为主，金属的腐蚀以电化学腐蚀为主，电化学腐蚀又以吸氧腐蚀为主电化学腐蚀又以吸氧腐蚀为主(pH5.6(pH5.6时时)若若pH5.6pH5.6时则为析氢腐蚀。时则为析氢腐蚀。电化学腐蚀电化学腐蚀 说明：说明：由于金属表面一般不会遇到酸性较强由于金属表面一般不会遇到酸性较强的溶液，故吸氧腐蚀是金属腐蚀的主要形式；的溶液，故吸氧腐蚀是金属腐蚀的主要形式；只有在金属活动顺序中只有在金属活动顺序中 的金属才可能的金属才可能发生析氢腐蚀，而发生析氢腐蚀，而 的金属只能发生吸的金属只能发生吸氧腐蚀。氧腐蚀。2Cu4e-=2Cu2+O2+2H2O+4e-=4OH-负极（负极（CuCu）：）：正极（杂质）：正极（杂质）：总反应为：总反应为：2Cu+2H2O+O2=2Cu(OH)22Cu(OH)2+CO2=Cu2(OH)2CO3+H2O氢前面氢前面氢以后氢以后如：铜绿的形成原理为：如：铜绿的形成原理为：实验实验4-34-3实验现象：实验现象：几分钟后几分钟后,装置中的导管中水柱上升装置中的导管中水柱上升讨论，小结：讨论，小结：装置中的导管中水柱上升，说明大试管内气体压装置中的导管中水柱上升，说明大试管内气体压强减小，强减小，则装置中有气体参加反应。则装置中有气体参加反应。电化学腐蚀电化学腐蚀阅读课本阅读课本P86-87回答以下问题：回答以下问题：1、金属防护的方法有哪些？、金属防护的方法有哪些？2、电化学防护有哪些类型？原理是什、电化学防护有哪些类型？原理是什么？二者有何区别？么？二者有何区别？二、金属的电化学防护二、金属的电化学防护金属的防护方法金属的防护方法改变金属的内部结构改变金属的内部结构在金属表面覆盖保护层在金属表面覆盖保护层电化学防护电化学防护合金（不锈钢）合金（不锈钢）利用利用“原电池原电池”和和“电解池电解池”保护金属保护金属电镀、涂油脂电镀、涂油脂烤蓝烤蓝涂机油涂机油烤漆烤漆涂凡士林涂凡士林镀锌镀锌镀铬镀铬 思考与交流思考与交流 你知道自行车的金属部件采用了什么样的防护措施吗你知道自行车的金属部件采用了什么样的防护措施吗?镀锌镍镀锌镍海水海水钢钢钢钢闸闸闸闸门门门门锌板锌板利用利用“原电池原理原电池原理”保护保护 极金属极金属正极正极负极负极ee正正阳极阳极阴阴极极1 1、牺牲阳极的阴极保护法、牺牲阳极的阴极保护法原电池原理原电池原理锌块锌块问：下图轮船和钢铁输水管所镶嵌的锌块或链问：下图轮船和钢铁输水管所镶嵌的锌块或链接的镁片有何作用？接的镁片有何作用？2.2.外加电流的阴极保护法：外加电流的阴极保护法：辅助阳极辅助阳极（不溶性）（不溶性）将被保护的钢铁设备（如钢闸门）做阴极，将被保护的钢铁设备（如钢闸门）做阴极，用惰性电极做辅助阳极，在外加直流电作用下，用惰性电极做辅助阳极，在外加直流电作用下，电子被迫流向被保护的钢铁设备，使钢铁表面电子被迫流向被保护的钢铁设备，使钢铁表面的腐蚀电流降至零或接近等于零。的腐蚀电流降至零或接近等于零。电解池原理电解池原理利用利用“电解池原理电解池原理”保护保护 极金属极金属阴阴 1 1 1 1、为保护地下钢管不被腐蚀，可采用、为保护地下钢管不被腐蚀，可采用、为保护地下钢管不被腐蚀，可采用、为保护地下钢管不被腐蚀，可采用的方法是的方法是的方法是的方法是()()()()A A A A、与直流电源负极相连接、与直流电源负极相连接、与直流电源负极相连接、与直流电源负极相连接 B B B B、与直流电源的正极相连接、与直流电源的正极相连接、与直流电源的正极相连接、与直流电源的正极相连接C C C C、与铜板相连接、与铜板相连接、与铜板相连接、与铜板相连接 D D D D、与锌板相连接、与锌板相连接、与锌板相连接、与锌板相连接AD练习题练习题注意：注意：在钢铁的腐蚀过程中，其电化学腐蚀更在钢铁的腐蚀过程中，其电化学腐蚀更严重，在电化学腐蚀中，吸氧腐蚀更普遍。严重，在电化学腐蚀中，吸氧腐蚀更普遍。1 1、在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规、在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下：律如下：电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀 化学腐蚀有防腐措施的腐蚀化学腐蚀有防腐措施的腐蚀 2 2、防腐措施由好到坏的顺序如下：、防腐措施由好到坏的顺序如下：外接电源的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护外接电源的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法有一般防腐条件保护无防腐条件法有一般防腐条件保护无防腐条件 规律小结规律小结 2 2、下列各情况下，其中、下列各情况下，其中FeFe片腐蚀由片腐蚀由快快到到慢慢的顺序是的顺序是 。(5)(2)(1)(3)(4)练习题练习题 3 3、钢铁锈蚀过程中可能发生的变化是（钢铁锈蚀过程中可能发生的变化是（）Fe Fe由单质转化为由单质转化为+2+2价；价；FeFe由由+2+2价转化为价转化为+3+3价；价；产生氢气；产生氢气；吸收吸收氧气；氧气；杂质杂质C C被氧化除去；被氧化除去；FeFe（OHOH）3 3失水变成失水变成FeFe2 2O O3 33H3H2 2O.O.A.A.B.B.C.C.只有只有 D.D.全部全部A练习题练习题4 4、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 1）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：电极反应式为：负极：负极：,正极：正极：若液面下降，则溶液呈若液面下降，则溶液呈 性，发生腐蚀，电极反应式为：性，发生腐蚀，电极反应式为：负极：负极：正极：正极：。（2 2）中性或碱性中性或碱性 吸氧吸氧FeFe2e2e-FeFe2+2+O O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e-4OH4OH酸性酸性析氢析氢FeFe2e2e-FeFe2+2+2H2H+2e+2e-H H2 2 练习题练习题 5 5、盐酸与锌片反应时，若加入可溶性醋酸盐酸与锌片反应时，若加入可溶性醋酸铜晶体铜晶体(CH3COO)2Cu，将产生两种影响生成速，将产生两种影响生成速率的因素，其一是：率的因素，其一是：_，其二是：其二是：_。H+与与CH3COO结合生成结合生成CH3COOH，使使H H+浓度减小，从而减慢了反应速率浓度减小，从而减慢了反应速率 Zn置换出置换出Cu形成了原电池，形成了原电池，从而加快了反应速率从而加快了反应速率练习题练习题一一.金属的腐蚀金属的腐蚀1.1.定义定义2.2.本质本质3.3.分类分类化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀钢铁的析氢腐蚀钢铁的析氢腐蚀(次要次要)钢铁的吸氧腐蚀（主要）钢铁的吸氧腐蚀（主要）二二.金属的防护金属的防护1.1.电化学保护法电化学保护法2.2.改善金属的内部组织结构改善金属的内部组织结构(内因内因)3.3.在金属表面覆盖保护层在金属表面覆盖保护层 课堂小结课堂小结