江西省临川区第二中学学年高中化学 第四章 第四节 金属的电化学腐蚀与防护课件 新人教选修4.ppt

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1、金属的电化学腐蚀与防护金属的电化学腐蚀与防护2021/8/8 星期日1被腐蚀的金属被腐蚀的金属2021/8/8 星期日2因金属腐蚀而使桥梁坍塌因金属腐蚀而使桥梁坍塌2021/8/8 星期日3我国每年因金属腐蚀造成的损失占国民生产总值我国每年因金属腐蚀造成的损失占国民生产总值(GNP)(GNP)的的2%2%4%4%，钢铁因腐蚀而报废的数量约占钢铁当，钢铁因腐蚀而报废的数量约占钢铁当年产量的年产量的25%-30%25%-30%。全世界每年因为金属腐蚀造成。全世界每年因为金属腐蚀造成的直接经济损失约达的直接经济损失约达70007000亿美元，是地震、水灾、台亿美元，是地震、水灾、台风等自然灾害造成损

2、失总和的风等自然灾害造成损失总和的6 6倍。倍。资料资料2021/8/8 星期日4金属被腐蚀后有什么危害？金属被腐蚀后有什么危害？思考与归纳：思考与归纳：（4）地下金属管道泄漏；）地下金属管道泄漏；（5）轮船船体损坏；）轮船船体损坏；（6）金属腐蚀还可能造成环境污染。）金属腐蚀还可能造成环境污染。（3）桥梁、建筑物强度降低而坍塌；）桥梁、建筑物强度降低而坍塌；（1）外形、色泽、机械性能发生变化；）外形、色泽、机械性能发生变化；（2）影响机器、仪表设备精度和灵敏度，以至报废；）影响机器、仪表设备精度和灵敏度，以至报废；2021/8/8 星期日5不纯不纯的金属与电解质溶液接触的金属与电解质溶液接触

3、时，会发生原电池反应，比较时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失电子而被氧化的活泼的金属失电子而被氧化的腐蚀叫做电化学腐蚀。腐蚀叫做电化学腐蚀。一、金属的电化学腐蚀一、金属的电化学腐蚀金属与周围的气体或液体物质发生氧化还原反应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。而引起损耗的现象。2 2、类型、类型、类型、类型（1）化学腐蚀）化学腐蚀（2）电化学腐蚀）电化学腐蚀金属与接触到的干燥气体（如金属与接触到的干燥气体（如O2,Cl2,SO2）或非电解质液体）或非电解质液体(石油石油)等直接发生化学反应引等直接发生化学反应引起的腐蚀叫做化学腐蚀。起的腐蚀叫做化学腐蚀。（更普遍且危害

4、大）（更普遍且危害大）1 1、金属腐蚀、金属腐蚀、金属腐蚀、金属腐蚀实质：实质：发生氧化还原反应发生氧化还原反应 M-ne-=M n+2021/8/8 星期日6金属与接触到的干燥气体（如金属与接触到的干燥气体（如O2,Cl2,SO2）或非电）或非电解质液体解质液体(石油石油)等直接发生化学反应引起的腐蚀叫做等直接发生化学反应引起的腐蚀叫做化学腐蚀。化学腐蚀。（1）、化学腐蚀、化学腐蚀.原理原理：.定义：定义：.影响因素：影响因素：金属跟氧化剂金属跟氧化剂直接直接发生氧化还原反应。发生氧化还原反应。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

5、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。2021/8/8 星期日7（2）、电化学腐蚀）、电化学腐蚀 不纯的金属（或合金）跟电解质溶液接触时，会不纯的金属（或合金）跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化，比较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫做这种腐蚀叫做电化学腐蚀电化学腐蚀。.不纯的金属（或合金）.发生原电池反应（自发的氧化还原反应）.负极金属失电子被氧化2021/8/8 星期日8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、NaCl溶液、溶液、CH3COOH溶液和煮沸后迅

6、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，设计实验的蒸馏水，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，以及在什么条件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。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2021/8/8 星期日9实实验验方方案案CH3COOH溶液溶液煮沸后迅煮沸后迅速冷却的速冷却的蒸馏水蒸馏水NaCl溶液溶液煮沸后迅煮沸后迅速冷却的速冷却的蒸馏水蒸馏水植物油植物油记记录录结结论论有气泡产生，有气泡产生，反应速率快反应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蚀铁钉被腐蚀最快最快由于无由于无O2，较长时间铁较长时

7、间铁钉未被腐蚀钉未被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明显现无明显现象象由于无由于无O2，铁钉未，铁钉未被腐蚀被腐蚀无明显现无明显现象象由于无由于无O2、H2O铁钉不铁钉不能被腐蚀能被腐蚀植植物物油油2021/8/8 星期日10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薄的水膜。水膜钢铁表面吸附了一层薄薄的水膜。水膜中溶解有来自大气中的中溶解有来自大气中的CO2、SO2、H2S等气体等气体 使水膜中含有使水膜中含有

8、一定量的一定量的H+H2O+CO2 H2CO3 H+HCO3 -H2O H+OH-这样在钢铁表面形成了一层电解质溶液的薄膜这样在钢铁表面形成了一层电解质溶液的薄膜,它跟它跟钢铁里的铁和少量的碳构成无数微小的原电池。钢铁里的铁和少量的碳构成无数微小的原电池。2021/8/8 星期日11钢铁的钢铁的析氢腐蚀析氢腐蚀示意图示意图钢铁的钢铁的吸氧腐蚀吸氧腐蚀示意图示意图负极（负极（Fe）：Fe-2e-=Fe2+正极（正极（C）：）：水膜酸性较强水膜酸性较强 2H+2e=H2 水膜酸性很弱或呈中性水膜酸性很弱或呈中性 2H2O+O2+4e=4OH电解质溶液电解质溶液钢铁钢铁 其中铁作负极其中铁作负极,碳

9、作正极碳作正极2021/8/8 星期日12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Fe(-)正极正极C(+)总反应总反应进一步反应进一步反应联系联系钢铁的钢铁的析氢腐蚀析氢腐蚀和和吸氧腐蚀吸氧腐蚀比较比较水膜呈水膜呈酸性酸性水膜酸性很弱或呈中性水膜酸性很弱或呈中性2H +2e=H2+_2Fe-4e=2Fe2+_ Fe-2e=Fe2+_O2+2H2O+4e=4OH_2Fe+2H2O+O2=2 Fe(OH)2Fe+2H =+Fe +H22+4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3Fe2O3 nH2O通常两种腐蚀同时存在，但以通常两种腐蚀同时存在，但以吸氧腐蚀吸氧腐

10、蚀为主为主2021/8/8 星期日13 烧过菜的铁锅如果未及时洗烧过菜的铁锅如果未及时洗净（残液中含净（残液中含 NaCl），第二天便），第二天便出现红棕色锈斑（主要成分为出现红棕色锈斑（主要成分为Fe 2 O 3nH2O）。请问这种腐蚀是化学腐）。请问这种腐蚀是化学腐蚀还是电化学腐蚀蚀还是电化学腐蚀?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-NaCl形成原电池。铁作负极，失去电子形成原电池。铁作负极，失去电子变成亚铁离子，从而被腐蚀。变成亚铁离子，从而被腐蚀。2021/8/8 星期日14思考：

11、思考：将用酸洗除锈的铁钉，在饱和食盐水浸泡后放在将用酸洗除锈的铁钉，在饱和食盐水浸泡后放在如图所示的装置中，几分钟后观察导管中水柱的变化如图所示的装置中，几分钟后观察导管中水柱的变化实验现象：实验现象：几分钟后几分钟后,装置中的装置中的导管中水柱上升导管中水柱上升结论结论：说明装置中有气体参加反应。说明装置中有气体参加反应。思考：思考：该气体是什么呢？该气体是什么呢？几天之后发现铁钉表面生锈，发生的是吸氢腐蚀还是吸氧腐蚀？几天之后发现铁钉表面生锈，发生的是吸氢腐蚀还是吸氧腐蚀？2021/8/8 星期日15知识总结知识总结一、金属的电化学腐蚀一、金属的电化学腐蚀2、金属腐蚀的本质：、金属腐蚀的本

12、质：1、金属腐蚀：、金属腐蚀：M-ne=Mn+-金属的腐蚀是指金属与周围接触到的气体或液体发金属的腐蚀是指金属与周围接触到的气体或液体发生氧化还原反应而引起损耗的现象生氧化还原反应而引起损耗的现象 3 种类种类电化学腐蚀电化学腐蚀 (原电池、常见、有电流原电池、常见、有电流)化学腐蚀化学腐蚀 (不多见、无电流不多见、无电流)2021/8/8 星期日16化学腐蚀化学腐蚀和和电化学腐蚀电化学腐蚀的比较的比较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条件条件条件条件现象现象现象现象反应反应反应反应影响因素影响因素影响因素影响因素腐蚀快慢腐蚀快慢腐蚀快慢腐蚀快慢相互关系相

13、互关系相互关系相互关系化学腐蚀和电化学腐蚀同时发生，化学腐蚀和电化学腐蚀同时发生，但电化学腐蚀更普遍但电化学腐蚀更普遍 较活泼的金属被氧化较活泼的金属被氧化金属被氧化金属被氧化 有微弱的电流产生有微弱的电流产生不产生电流不产生电流 不纯金属跟电不纯金属跟电 解质解质 溶液接触溶液接触金属跟接触的物质反应金属跟接触的物质反应随温度升高而加快随温度升高而加快与原电池的组成有关与原电池的组成有关相同条件下较相同条件下较电化学腐蚀慢电化学腐蚀慢电化学腐蚀慢电化学腐蚀慢较快较快2021/8/8 星期日171铜制品上的铝质铆钉，在潮湿空气中易腐蚀的原因铜制品上的铝质铆钉，在潮湿空气中易腐蚀的原因可描述为（

14、可描述为（）A形成原电池时铝作负极形成原电池时铝作负极 B形成原电池时铜作负极形成原电池时铜作负极 C形成原电池时，电流由铝经导线流向铜形成原电池时，电流由铝经导线流向铜 D铝铆钉发生了化学腐蚀铝铆钉发生了化学腐蚀2以下现象与电化腐蚀无关的是（以下现象与电化腐蚀无关的是（）A黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生铜绿黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生铜绿 B生铁比软铁蕊（几乎是纯铁）容易生锈生铁比软铁蕊（几乎是纯铁）容易生锈 C铁质器件附着铜质配件，在接触处易生铁锈铁质器件附着铜质配件，在接触处易生铁锈 D银质奖牌久置后表面变暗银质奖牌久置后表面变暗练练 习习AD2021/8/8 星期日183下列

15、装置中四块相同的下列装置中四块相同的Zn片，放置一段时间后腐蚀速片，放置一段时间后腐蚀速率由率由慢慢到到快快的顺序是的顺序是(4)(2)(1)(3)2021/8/8 星期日194、分析右图，按要求写出有关反应方程式：分析右图，按要求写出有关反应方程式：（1）、铁棒上的电极反应式为：）、铁棒上的电极反应式为：（2）、碳棒上的电极反应式为：）、碳棒上的电极反应式为：（3）、溶液中发生反应的化学方程式：）、溶液中发生反应的化学方程式：2Fe+2H2O+O2=2 Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3O2+2H2O+4e-4OH-2Fe4e-2Fe2+有有M、N两种金属，分别

16、与盐酸反应，产生两种金属，分别与盐酸反应，产生H2速率相近，速率相近，试试设计一个实验比较设计一个实验比较M、N两种金属的活泼性。两种金属的活泼性。思考题：思考题：2021/8/8 星期日20影响金属腐蚀的因素：影响金属腐蚀的因素：1、金属的本性金属的本性：金属越活泼，就越容易：金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀。失去电子而被腐蚀。如果金属中能导电的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。而使金属发生电化学腐蚀。2、介质介质：遇潮湿空气、腐蚀性气体、电：遇潮湿空气、腐蚀性气体、电解质溶液，容易被腐蚀解质溶液，容易被腐蚀

17、2021/8/8 星期日21思考与交流思考与交流 请根据生活常识以及下图总结金请根据生活常识以及下图总结金属防护常用的方法，并解释这些方法属防护常用的方法，并解释这些方法为什么可以达到防止金属腐蚀的目的。为什么可以达到防止金属腐蚀的目的。2021/8/8 星期日22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2021/8/8 星期日23某些工具的某些工具的“机械转动机械转动部位部位”选用油脂来防锈选用油脂来防锈自行车的钢圈和车铃自行车的钢圈和车铃是在钢上镀上一层既是在钢上镀上一层既耐腐蚀又耐磨的耐腐蚀又耐磨的Cr2021/8/8 星期日2

18、4你还知道哪些防止金属腐蚀的方法你还知道哪些防止金属腐蚀的方法？请举例说明。？请举例说明。制成不锈钢；或在金属表面镀一层比制成不锈钢；或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用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块必须定期更换管道的腐蚀，镁块必须定期更换镁镁2021/8/8 星期日25二、金属的防护方法二、金属的防护方法1、在金属表面覆盖保护层：油、油漆、塑、在金属表面覆盖保护层：油、油漆、塑料、搪瓷、镀一层金属料、搪瓷、镀一层金属

19、2、改变金属的内部组织结构：如制成合金、改变金属的内部组织结构：如制成合金 3、电化学保护法、电化学保护法（1）牺牲阳极的阴极保护）牺牲阳极的阴极保护法法（原电池原理）（原电池原理）(例：轮船船身上的锌块、地下钢铁管道接镁块例：轮船船身上的锌块、地下钢铁管道接镁块)（2）外加电流的阴极保护法）外加电流的阴极保护法 2021/8/8 星期日26（2）外加电源的阴极保护法）外加电源的阴极保护法 辅助阳极辅助阳极（不溶性）（不溶性）（1）牺牲阳极的阴极保护法）牺牲阳极的阴极保护法2021/8/8 星期日27规律小结规律小结 在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规

20、律如下：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 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2021/8/8 星期日28练练 习习1下列方法可用于金属防护的是（下列方法可用于金属防护的是（）原电池反应原电池反应 涂油漆涂油漆 电镀电镀 置于干燥环境置于干燥环境 A B C D全部全部D 2有关金属腐蚀的论述，正确的是（有关金属腐蚀的论述，正确的是（）A金属的

21、腐蚀一定伴有电流产生金属的腐蚀一定伴有电流产生 BFe在干燥的氯气里比在潮湿的空气里更易被腐蚀在干燥的氯气里比在潮湿的空气里更易被腐蚀 C发生化学能转变为电能的腐蚀时较活泼的金属总是发生化学能转变为电能的腐蚀时较活泼的金属总是 作正极而被腐蚀作正极而被腐蚀 D发生电化腐蚀时都有能量的转变，且被腐蚀的金属发生电化腐蚀时都有能量的转变，且被腐蚀的金属 总是失电子总是失电子D 2021/8/8 星期日293 如图如图,水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：观察：（1）（2）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Fe

22、2e-Fe2+2H+2e-H2 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：；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：。2021/8/8 星期日304 下列各情况，在其中下列各情况，在其中Fe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)2021/8/8 星期日315.5.右图装置中，右图装置中，U U型管内为红墨水，型管内为红墨水，a a、b b试管内分试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放

23、置一别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一段时间。下列有关描述错误的是段时间。下列有关描述错误的是()()A A生铁块中的碳是原电池的正极生铁块中的碳是原电池的正极 B B红墨水柱两边的液面变为左低右高红墨水柱两边的液面变为左低右高C C两试管中相同的电极反应式是：两试管中相同的电极反应式是：Fe-2eFe-2e-FeFe2+2+D Da a试管中发生了吸氧腐蚀，试管中发生了吸氧腐蚀，b b试管中发生了析氢试管中发生了析氢 腐蚀腐蚀6.下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是（下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是（）A.纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗B.当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用C.在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法阴极保护法D.可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀腐蚀B AC 2021/8/8 星期日322021/8/8 星期日33