金属的腐蚀和防护课件 高二上学期化学苏教版（2020）选择性必修1.pptx

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1、铁锈斑斑铁锈斑斑铁管生锈了铁管生锈了四川省宜宾市城区的南门大桥四川省宜宾市城区的南门大桥钢铁钢铁生锈生锈造成大桥造成大桥断裂断裂！断裂断裂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铜绿的主要成分是主要成分是Cu2(OH)2CO3金属的腐蚀与防护金属的腐蚀与防护一、金属腐蚀的概念一、金属腐蚀的概念. 指金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反指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应而腐蚀损耗的过程.1. 1.定义：定义：2. 2.金属腐蚀后的特征金属腐蚀后的特征. . 在外形、色泽以及机械性能等方面都发生一定的变在外形、色泽以及机械性能等方面都发生

2、一定的变化化. 3. 3.金属腐蚀的类别：金属腐蚀的类别：a. a. 化学腐蚀化学腐蚀b. b.电化学腐蚀电化学腐蚀 金属跟接触到的物质（如O2、Cl2、SO2等）直接发生化学反应而引起的腐蚀。1 1、化学腐蚀、化学腐蚀一、金属的腐蚀一、金属的腐蚀（2）原理：（1）定义：（3）影响因素：金属跟氧化剂直接发生氧化还原反应。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；氧化剂浓度越大，腐蚀速率越快。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9090年食品罐头年食品罐头 一般情况下，温度的升高会加快化学反应速一般情况下，温度的升高会加快化学反应速率。因此，温度对化学腐蚀的影

3、响较明显。率。因此，温度对化学腐蚀的影响较明显。 在新疆吐鲁番和海南省两地，哪个在新疆吐鲁番和海南省两地，哪个地区铁生锈相对慢一些？为什么？地区铁生锈相对慢一些？为什么？ 新疆吐鲁番，因为该地区相对干燥，新疆吐鲁番，因为该地区相对干燥，水分稀少，而海南地区潮湿多雨，温度水分稀少，而海南地区潮湿多雨，温度高，易发生电化学腐蚀。高，易发生电化学腐蚀。2 2、电化学腐蚀、电化学腐蚀 不纯不纯的金属（或合金）跟电解质的金属（或合金）跟电解质溶液接触时，会溶液接触时，会发生原电池反应发生原电池反应，比，比较活泼的金属失去电子而被氧化，这较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫做种腐蚀叫做电化学腐蚀电化学

4、腐蚀。科学探究科学探究 现有洁净无锈的铁钉，试管、植物油、现有洁净无锈的铁钉，试管、植物油、NaClNaCl溶液、溶液、CHCH3 3COOHCOOH溶液和煮沸后迅速冷却溶液和煮沸后迅速冷却的蒸馏水，你也可以选用其他物品，设计实的蒸馏水，你也可以选用其他物品，设计实验探究铁钉锈蚀需要哪些条件，以及在什么验探究铁钉锈蚀需要哪些条件，以及在什么条件下锈蚀速率快。条件下锈蚀速率快。不同条件下铁钉的腐蚀不同条件下铁钉的腐蚀实实验验方方案案CHCH3 3COOHCOOH溶溶液液煮沸后迅速煮沸后迅速冷却的蒸馏冷却的蒸馏水水NaClNaCl溶液溶液煮沸后迅速煮沸后迅速冷却的蒸馏冷却的蒸馏水水植物油植物油记记

5、录录结结论论有气泡产有气泡产生，反应生，反应速率快速率快相当长时相当长时间铁钉未间铁钉未被腐蚀被腐蚀铁钉被腐铁钉被腐蚀最快蚀最快由于无由于无O O2 2，较长时间较长时间铁钉未被铁钉未被腐蚀腐蚀铁钉渐铁钉渐渐生锈渐生锈铁钉被铁钉被腐蚀腐蚀无现象无现象由于无由于无O O2 2，铁钉未被铁钉未被腐蚀腐蚀无现象无现象由于无由于无O O2 2、H H2 2O O铁钉不能铁钉不能被腐蚀被腐蚀植植物物油油总结： 铁钉遇到强酸或有O2、H2O存在的情况下，铁均可被腐蚀，遇到电解质时，一般腐蚀速率更快。不会，不会，因为月球上缺少水分和氧气。因为月球上缺少水分和氧气。 请你预测一下，铁在月球上会请你预测一下，铁

6、在月球上会不会生锈？为什么？不会生锈？为什么？钢铁在干燥的空气里长时间不易被钢铁在干燥的空气里长时间不易被腐蚀腐蚀, ,但在潮湿的空气里却很快被腐但在潮湿的空气里却很快被腐蚀蚀, ,这是什么原因呢这是什么原因呢? ? 在潮湿的空气里在潮湿的空气里, ,钢铁表面吸附了一层薄钢铁表面吸附了一层薄薄的水膜。水能电离出少量的薄的水膜。水能电离出少量的H H + +和和OH OH - -, ,同时同时由于空气中由于空气中COCO2 2的溶解的溶解, ,使水里的使水里的H H + + 增多：增多： H2O + CO2 H2CO3 H + + HCO3 -这样在这样在钢铁表面形成了一层电解质溶液的薄膜钢铁表

7、面形成了一层电解质溶液的薄膜, ,它跟钢铁里的铁和少量的它跟钢铁里的铁和少量的碳构成无数微小的原碳构成无数微小的原电池电池。其中铁作负极其中铁作负极,碳作正极。碳作正极。OH -Fe2+FeCH2Fe2+O2FeCe e-e e-e e-e e-e e-e e- 在负极，铁失去电子而被氧化成在负极，铁失去电子而被氧化成Fe2+： Fe 2e-=Fe 2+ 在正极，有两种情况：在正极，有两种情况： 吸氧腐蚀：吸氧腐蚀： 2H2O + O2 + 4e- = 4OH 析氢腐蚀：析氢腐蚀： 2H +2e - = H2吸氧腐蚀与析氢腐蚀（以钢铁为例）类型吸氧腐蚀析氢腐蚀条件正极反应(C)负极反应(Fe)

8、其他反应水膜呈弱酸性或中性O2+2H2O+4e-=4OH-Fe-2e-=Fe2+水膜呈酸性2H+2e-=H2Fe-2e-=Fe2+Fe2+2OH-=Fe(OH)24Fe(OH)2 +2H2O+ O2= 4Fe(OH)34Fe(OH)3失去部分水转化为铁锈 化学腐蚀和电化学腐蚀都是化学腐蚀和电化学腐蚀都是铁铁等金属原子失去电子变成阳离子的等金属原子失去电子变成阳离子的过程过程。也就是说。也就是说, ,金属在腐蚀过程中金属在腐蚀过程中, ,发生了发生了氧化还原反应氧化还原反应。金属腐蚀的本质金属腐蚀的本质 烧过菜的铁锅如果未及时烧过菜的铁锅如果未及时洗净（残液中含洗净（残液中含 NaCl NaCl

9、），第二），第二天便出现红棕色锈斑（主要成分天便出现红棕色锈斑（主要成分为为Fe Fe 2 2 O O 3 3nHnH2 2O O）。请问这种腐蚀）。请问这种腐蚀是化学腐蚀还是电化学腐蚀是化学腐蚀还是电化学腐蚀? ?为什为什么么? ?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, ,铁锅生铁锅生锈是因为锈是因为Fe-C-NaClFe-C-NaCl形成原电池。铁作形成原电池。铁作负极，失去电子变成亚铁离子，从而负极，失去电子变成亚铁离子，从而被腐蚀。被腐蚀。金属腐蚀的危害 金属的腐蚀对国民经济带来的损失是惊人的，据金属的腐蚀对国民经济带来的损失是惊人

10、的，据7070年代美国的一份统计报告，全世界每年由于腐蚀年代美国的一份统计报告，全世界每年由于腐蚀而报废的金属设备和材料，约相当于金属年产量而报废的金属设备和材料，约相当于金属年产量的的1/31/3，至于因设备腐蚀损坏而引起的停工减产、，至于因设备腐蚀损坏而引起的停工减产、产品质量下降、污染环境、危害人体健康甚至造产品质量下降、污染环境、危害人体健康甚至造成严重事故的损失，就更无法估计了。当前，世成严重事故的损失，就更无法估计了。当前，世界各国都有许多优秀的科学家，从事金属腐蚀理界各国都有许多优秀的科学家，从事金属腐蚀理论及防护方法的研究工作。有志者可选择这方面论及防护方法的研究工作。有志者可

11、选择这方面的课题研究，一定会大有作为；一旦有新的突破，的课题研究，一定会大有作为；一旦有新的突破，产生的经济效益和社会影响，必将是巨大的。产生的经济效益和社会影响，必将是巨大的。 影响金属腐蚀的因素：影响金属腐蚀的因素：1 1、金属的本性：、金属的本性： 金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀。金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀。2 2、介质：、介质： 如果金属中能导电的杂质不如该金属活泼，如果金属中能导电的杂质不如该金属活泼，则容易形成原电池而使金属发生电化学腐蚀。则容易形成原电池而使金属发生电化学腐蚀。思考与交流思考与交流 请根据生活常识以及下图总结金属请根据生活常识以及下图总结金属防护常

12、用的方法，并解释这些方法为什防护常用的方法，并解释这些方法为什么可以达到防止金属腐蚀的目的。么可以达到防止金属腐蚀的目的。思考与交流思考与交流 讨论自行车的不同构件如链条、钢圈、讨论自行车的不同构件如链条、钢圈、支架和齿轮等分别采取了什么防锈措施？支架和齿轮等分别采取了什么防锈措施？给链条涂上机油给链条涂上机油, ,将将钢圈表面镀上一层钢圈表面镀上一层铬铬, ,给支架烤上一层给支架烤上一层漆漆, ,将齿轮镀上一层将齿轮镀上一层铬并涂上机油。铬并涂上机油。健身器材刷油漆以防锈健身器材刷油漆以防锈衣架和电线的外面衣架和电线的外面包上一层塑料层包上一层塑料层某些工具的某些工具的“机械转动部位机械转动

13、部位”选用选用油脂来防锈油脂来防锈自行车的钢圈和车铃是在钢上镀自行车的钢圈和车铃是在钢上镀上一层既耐腐蚀又耐磨的上一层既耐腐蚀又耐磨的Cr(1) 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) 制成合金（不锈钢）制成合金（不锈钢）(2)在金属表面覆盖保护层在金属表面覆盖保护层电镀、油电镀、油漆、钝化等漆、钝化等(3)电化学保护法电化学保护法牺牲阳极的阴极保牺牲阳极的阴极保护法、外加直流电源的阴极保护法护法、外加直流电源的阴极保护法 牺牲阳极的阴极保护法 形成原电池反应时，让被保护金属做正极，不反应，起到保护作用；而活泼金属反应受到腐蚀。你还知道哪些防止金属腐蚀的方法？你还知道哪些防止

14、金属腐蚀的方法？请举例说明。请举例说明。用牺牲镁块的方法来防止地用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块必下钢铁管道的腐蚀，镁块必须定期更换须定期更换 制成不锈钢，在金属表面镀一层比制成不锈钢，在金属表面镀一层比要保护的金属更活泼的金属。要保护的金属更活泼的金属。用牺牲锌块的方法来保护用牺牲锌块的方法来保护船身，锌块必须定期更换船身，锌块必须定期更换锌块锌块外加电流的阴极保护法外加电流的阴极保护法 将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极，使被保护的金属将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极，使被保护的金属作为阴极，在外加直流电的作用下使作为阴极，在外加直流电的作用下使阴极阴极

15、得到保护。此法主要用于防止土壤、得到保护。此法主要用于防止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。海水及水中金属设备的腐蚀。 答案答案思考：电工操作中规定，不能把铜线和铝线拧在一起连接线路，这是因为:铜线与铝线拧在一起时，铜与铝组成原电池，铝线被腐蚀而失去导电能力P P5858请你当设计师，假设用钢材在杭州西湖内建请你当设计师，假设用钢材在杭州西湖内建造能使用造能使用2020年左右的一座大桥，有三种防锈年左右的一座大桥，有三种防锈措施供选择，你优先选择哪种方法？各种方措施供选择，你优先选择哪种方法？各种方法有什么优、缺点？你还有没有其他的防锈法有什么优、缺点？你还有没有其他的防锈措施？措施？（1 1）

16、涂上油漆）涂上油漆（2 2）使用镀铬的钢）使用镀铬的钢（3 3）使用不锈钢）使用不锈钢如何选用防锈方法如何选用防锈方法-请你决策请你决策2方法方法防腐效果防腐效果价格价格镀塑镀塑差差便宜便宜 涂油漆涂油漆 一般一般便宜便宜 镀锡镀锡 好好中等中等镀铬镀铬好好昂贵昂贵 镀锌镀锌很好很好中等中等使用不锈钢使用不锈钢很好很好昂贵昂贵 铁器烤蓝铁器烤蓝 好好中等中等金属常用防腐蚀方法的比较大家讨论1965年冬天，在湖北省荆州市附近的年冬天，在湖北省荆州市附近的望山楚墓群中，出土了一把锋利无比望山楚墓群中，出土了一把锋利无比的宝剑。专家通过对剑身八个鸟篆铭的宝剑。专家通过对剑身八个鸟篆铭文的解读，证明此

17、剑就是传说中的越文的解读，证明此剑就是传说中的越王勾践剑。让人惊奇的是，这把青铜王勾践剑。让人惊奇的是，这把青铜宝剑穿越了两千多年的历史长河，但宝剑穿越了两千多年的历史长河，但剑身丝毫不见锈斑。它千年不锈的原剑身丝毫不见锈斑。它千年不锈的原因是什么呢？因是什么呢？ 越王勾践剑主要成分为铜，出土的墓室曾经长期被地下水浸泡，越王勾践剑主要成分为铜，出土的墓室曾经长期被地下水浸泡，剑完全隔绝氧气是其不锈的主要原因。剑完全隔绝氧气是其不锈的主要原因。越王勾践剑的含铜量约为越王勾践剑的含铜量约为80%-83%80%-83%、含锡量约为、含锡量约为16%-17%16%-17%，另外还有，另外还有少量的铅和

18、铁，可能是原料中含的杂质。作为青铜剑的主要成分铜，少量的铅和铁，可能是原料中含的杂质。作为青铜剑的主要成分铜，是一种不活泼的金属，在日常条件下一般不容易发生锈蚀。是一种不活泼的金属，在日常条件下一般不容易发生锈蚀。该墓的墓室几乎成了一个密闭的空间，这么多的密封层基本上隔绝该墓的墓室几乎成了一个密闭的空间，这么多的密封层基本上隔绝了墓室与外界之间的空气交换。现代科学告诉我们：在完全隔绝氧了墓室与外界之间的空气交换。现代科学告诉我们：在完全隔绝氧气的条件下，即使在中性或微酸性的水中，钢铁都不会生锈的。气的条件下，即使在中性或微酸性的水中，钢铁都不会生锈的。望山一号楚墓处在现代荆州附近的漳河二干渠上

19、，地下水位较高，望山一号楚墓处在现代荆州附近的漳河二干渠上，地下水位较高，该墓的墓室曾经长期被地下水浸泡，地下水酸碱性不大，基本上为该墓的墓室曾经长期被地下水浸泡，地下水酸碱性不大，基本上为中性。地下水浸泡后，墓室内空气的含量更少。中性。地下水浸泡后，墓室内空气的含量更少。 通过本节课的学习通过本节课的学习, ,我们认识到我们认识到金属腐蚀的危害极大金属腐蚀的危害极大, , 运用化学反应运用化学反应原理能对金属进行有效防护。然而，原理能对金属进行有效防护。然而，在复杂多变的自然环境中并非如此简在复杂多变的自然环境中并非如此简单，单，“金属的腐蚀与防护金属的腐蚀与防护”始终是一始终是一个世界性的异常棘手的科技难题。防个世界性的异常棘手的科技难题。防止金属腐蚀，任重道远！止金属腐蚀，任重道远！