化学 第四章 电化学基础 4.4 金属的电化学腐蚀与防护 新人教版选修4 .ppt

第四章第四章 电化学基础电化学基础第四节第四节 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金属的腐蚀在生活中非常普遍(1)原电池中，较活泼的金属原电池中，较活泼的金属 电子，电子，发生发生 反应，而使金属被氧化。如反应，而使金属被氧化。如ZnCu稀稀H2SO4原电池中，被氧化原电池中，被氧化的金属为的金属为 ，被保护的金属为，被保护的金属为 。失去失去氧化氧化ZnCu(2)(2)电解池中，若阳极不是惰性电极，则阳极金属电解池中，若阳极不是惰性电极，则阳极金属 电子，发生电子，发生 反应，引起阳极金属不反应，引起阳极金属不断损耗，而阴极金属受到保护。如图所示：断损耗，而阴极金属受到保护。如图所示：失去失去氧化氧化 被氧化的金属为被氧化的金属为 ，被保护的金属为，被保护的金属为 。CuCuFeFe 一、金属的腐蚀一、金属的腐蚀 1 1概念概念 金属或合金与周围接触到的金属或合金与周围接触到的 进行进行 而腐蚀损耗的过程。而腐蚀损耗的过程。2 2本质本质 金属原子金属原子 电子变为电子变为 离子，金属发生离子，金属发生 反应。反应。气体或液体气体或液体化学反应化学反应失去失去阳阳氧化氧化 3 3分类分类 (1)(1)化学腐蚀：化学腐蚀：金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。腐蚀。(2)(2)电化学腐蚀：电化学腐蚀：不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失电子而被氧化。反应，比较活泼的金属失电子而被氧化。(2)(2)钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较：钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较：析氢腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀图形图形描述描述条件条件水膜水膜 水膜呈水膜呈 或或 酸性较强酸性较强中性中性酸性很弱酸性很弱析氢腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀电电极极反反应应负极负极FeFe2e2e=Fe=Fe2 22Fe2Fe4e4e=2Fe=2Fe2 2正极正极C C 总反应总反应 2H2H+2e2e-=H=H2 2FeFe+2H2H+=Fe Fe2 2+H H2 2O O2 2+2H2H2 2O O+4e4e-=4OH4OH-2Fe2Fe+2H2H2 2O O+O O2 2=2Fe(OH)2Fe(OH)2 21 1、钢铁、钢铁发生吸氧腐蚀，正极上发生的电极反应是发生吸氧腐蚀，正极上发生的电极反应是()A A2H2H2e2e=H=H2 2B BFeFe2 22e2e=Fe=FeC C2H2H2 2O OO O2 24e4e=4OH=4OH D DFeFe3 3e e=Fe=Fe2 2分析：分析：钢铁发生吸氧腐蚀时，钢铁发生吸氧腐蚀时，负极反应式为负极反应式为FeFe2e2e=Fe=Fe2 2，正极反应式为正极反应式为O O2 24e4e2H2H2 2O=4OHO=4OH。C分析：分析：钢铁发生吸氧腐蚀时，钢铁发生吸氧腐蚀时，FeFe作负极，电极反应式为作负极，电极反应式为FeFe2e2e=Fe=Fe2 2，C C作正极，正极反应式为作正极，正极反应式为O O2 24e4e2H2H2 2O=4OHO=4OH，因此，因此O O2 2被还原，由于产生被还原，由于产生OHOH，故溶液中，故溶液中c c(OH(OH)增大；钢铁发生析氢增大；钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀时，均是腐蚀或吸氧腐蚀时，均是FeFe被氧化。被氧化。C 二、金属的防护二、金属的防护 1 1金属的电化学防护金属的电化学防护 (1)(1)牺牲阳极的阴极保护法：牺牲阳极的阴极保护法：应用应用 原理，让被保护金属作原理，让被保护金属作 极，另极，另找一种活泼性较强的金属作找一种活泼性较强的金属作 极。极。如图所示：如图所示：原电池原电池正正负负 (2)(2)外加电源的阴极保护法：外加电源的阴极保护法：利用利用 原理，把被保护的钢铁设备作为原理，把被保护的钢铁设备作为 极，极，用惰性电极作为辅助用惰性电极作为辅助 极，在电解质溶液里，接外加极，在电解质溶液里，接外加 。如图所示：如图所示：电解电解阴阴直流电源直流电源阳阳 2 2改变金属的内部组织结构改变金属的内部组织结构 制成防腐合金。如不锈钢。制成防腐合金。如不锈钢。3 3加保护层加保护层 如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或使表面钝化等。使表面钝化等。3 3、相同、相同材质的铁在图中四种情况下最不易被腐蚀的是材质的铁在图中四种情况下最不易被腐蚀的是()分析：分析：A A、D D两项中易发生析氢腐蚀；两项中易发生析氢腐蚀；B B项中易发生吸项中易发生吸氧腐蚀。氧腐蚀。C4用用“短线短线”将下列金属的防护方法连线。将下列金属的防护方法连线。(1)加保护层加保护层 A钢闸门与直流电源负极相连钢闸门与直流电源负极相连 (2)牺牲阳极阴极保护法牺牲阳极阴极保护法 B电线外面包塑料法电线外面包塑料法 (3)外加电源的阴极保护法外加电源的阴极保护法 C普通钢制镍铬钢普通钢制镍铬钢 (4)改变内部结构改变内部结构 D轮船外壳装上锌块轮船外壳装上锌块答案：答案：(1)B(2)D(3)A(4)C5 5思考讨论：结合金属腐蚀的本质，分析金属防护思考讨论：结合金属腐蚀的本质，分析金属防护的本质是什么？在电化学防护中是如何做的？的本质是什么？在电化学防护中是如何做的？答案：答案：金属腐蚀的本质是金属被氧化剂氧化变成金属腐蚀的本质是金属被氧化剂氧化变成金属阳离子，因此金属防护的本质是避免金属接金属阳离子，因此金属防护的本质是避免金属接触氧化剂，或采取措施使金属不被氧化。在电化触氧化剂，或采取措施使金属不被氧化。在电化学防护中使被保护的金属作原电池的正极或电解学防护中使被保护的金属作原电池的正极或电解池的阴极，不参与电极反应，从而不被氧化。池的阴极，不参与电极反应，从而不被氧化。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化性与接触物质的氧化性及温度有关及温度有关与电解质溶液的酸碱与电解质溶液的酸碱性及金属活性有关性及金属活性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下列有关金属腐蚀的说法中正确的是下列有关金属腐蚀的说法中正确的是()A A金属腐蚀指不纯金属与接触到的电解质溶液进行化学金属腐蚀指不纯金属与接触到的电解质溶液进行化学反应而损耗的过程反应而损耗的过程 B B电化学腐蚀指在外加电流的作用下不纯金属发生化学电化学腐蚀指在外加电流的作用下不纯金属发生化学反应而损耗的过程反应而损耗的过程 C C钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，负极吸收氧气，产物钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，负极吸收氧气，产物最终转化为铁锈最终转化为铁锈 D D金属的电化学腐蚀和化学腐蚀本质相同，但电化学腐金属的电化学腐蚀和化学腐蚀本质相同，但电化学腐蚀伴有电流产生蚀伴有电流产生D金属腐蚀类型的判断方法金属腐蚀类型的判断方法 (1)(1)根据是否发生原电池反应来判断。根据是否发生原电池反应来判断。发生原电池反应引起的金属腐蚀，属于电化学腐发生原电池反应引起的金属腐蚀，属于电化学腐蚀，否则属于化学腐蚀。蚀，否则属于化学腐蚀。(2)(2)根据金属的活动性及电解质溶液的酸性判断，根据金属的活动性及电解质溶液的酸性判断，位于金属活动性顺序中氢前面的金属，在酸性较强的位于金属活动性顺序中氢前面的金属，在酸性较强的电解质溶液中发生析氢腐蚀，在中性或酸性较弱的电电解质溶液中发生析氢腐蚀，在中性或酸性较弱的电解质溶液中发生吸氧腐蚀；金属活动性顺序氢后面的解质溶液中发生吸氧腐蚀；金属活动性顺序氢后面的金属只可能发生吸氧腐蚀。金属只可能发生吸氧腐蚀。金属腐蚀快慢的判断方法金属腐蚀快慢的判断方法 (1)(1)在同一电解质溶液中：电解原理引起的腐蚀在同一电解质溶液中：电解原理引起的腐蚀 原电池原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀 化学腐蚀化学腐蚀 有防护措施的腐蚀。有防护措施的腐蚀。(2)(2)同一种金属在不同介质中腐蚀由快到慢的顺序同一种金属在不同介质中腐蚀由快到慢的顺序为：强电解质溶液为：强电解质溶液 弱电解质溶液弱电解质溶液 非电解质溶液。非电解质溶液。(3)(3)无保护措施的金属腐蚀无保护措施的金属腐蚀 有一定保护措施的金有一定保护措施的金属腐蚀属腐蚀 牺牲阳极的阴极金属的腐蚀牺牲阳极的阴极金属的腐蚀 有外接电源的阴有外接电源的阴极金属腐蚀。极金属腐蚀。(4)(4)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。大，腐蚀越快。2 2金属的防护措施金属的防护措施下列有关金属的保护方法的说法中正确的是下列有关金属的保护方法的说法中正确的是()A A常使用的快餐杯表面有一层搪瓷，搪瓷层破损常使用的快餐杯表面有一层搪瓷，搪瓷层破损后仍能起到防止铁生锈的作用后仍能起到防止铁生锈的作用 B B白铁白铁(镀锌铁镀锌铁)镀层破损后，铁皮的腐蚀速率很镀层破损后，铁皮的腐蚀速率很慢慢 C C轮船的船壳水线以下常装有一些锌块，这是利轮船的船壳水线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲阴极的阳极保护法用了牺牲阴极的阳极保护法 D D钢铁制造的暖气管道外常涂有一些沥青，这是钢铁制造的暖气管道外常涂有一些沥青，这是钢铁的电化学保护法钢铁的电化学保护法B (1)(1)化学腐蚀是金属与接触到的非电解质直接发化学腐蚀是金属与接触到的非电解质直接发生化学反应，反应过程中无电流产生；电化学腐蚀生化学反应，反应过程中无电流产生；电化学腐蚀是不纯金属形成原电池，反应过程中产生电流；金是不纯金属形成原电池，反应过程中产生电流；金属以发生电化学腐蚀为主。属以发生电化学腐蚀为主。(2)(2)金属或合金表面水膜酸性较强时发生析氢腐金属或合金表面水膜酸性较强时发生析氢腐蚀，酸性较弱或中性时发生吸氧腐蚀，且后者更为蚀，酸性较弱或中性时发生吸氧腐蚀，且后者更为普遍。普遍。注意事项：注意事项：(3)(3)吸氧腐蚀的正极反应为吸氧腐蚀的正极反应为O O2 24e4e2H2H2 2O=4OHO=4OH，电解池中电解池中OHOH放电时反应为放电时反应为4OH4OH4e4e=O=O2 22H2H2 2O O，要注意二者的区别。要注意二者的区别。(4)(4)电化学防护金属有两种方法：电化学防护金属有两种方法：是牺牲阳极的是牺牲阳极的阴极保护法阴极保护法(被保护的金属作原电池的正极被保护的金属作原电池的正极)，是外加是外加电源的阴极保护法电源的阴极保护法(被保护的金属作电解池的阴极被保护的金属作电解池的阴极)。注意事项：注意事项：