第4-4节金属的电化学腐蚀与防护[1](教育精品).ppt

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1、第四章第四章 电化学基础电化学基础4.4 4.4 金属的电化学腐金属的电化学腐蚀与防护蚀与防护二、电解原理的应用二、电解原理的应用电镀电镀 利用电解的原理在金属表面上镀上一层其它金利用电解的原理在金属表面上镀上一层其它金属或合金的过程。属或合金的过程。（1）阳极：镀层金属。）阳极：镀层金属。阴极：待镀的金属制品阴极：待镀的金属制品电镀液：用含有镀层金属离子的溶液。电镀液：用含有镀层金属离子的溶液。电镀过程中电镀液的浓度保持不变电镀过程中电镀液的浓度保持不变（2）实质：阳极参加反应的电解）实质：阳极参加反应的电解（3）阴极必须可以导电，且表面洁净、光滑）阴极必须可以导电，且表面洁净、光滑（4）为

2、了使镀层均匀、美观，电镀液中镀层离）为了使镀层均匀、美观，电镀液中镀层离子的浓度时刻保持稳定，常制成络离子子的浓度时刻保持稳定，常制成络离子电解精炼铜电解精炼铜电解精炼铜原理：电解精炼铜原理：粗铜的溶解与纯铜的生成：粗铜的溶解与纯铜的生成：阳极（粗铜）：阳极（粗铜）：Cu 2e-=Cu2+阴极（纯铜）：阴极（纯铜）：Cu2+2e-=Cu比铜活泼的金属：比铜活泼的金属：Zn、Fe、Ni只溶解，不析出；只溶解，不析出；比铜不活泼的金属：比铜不活泼的金属：Au、Pt不溶解，而以单质沉不溶解，而以单质沉积形成阳极泥；积形成阳极泥；电解质溶液中电解质溶液中CuSO4的浓度基本不变。的浓度基本不变。电解池

3、、电镀池的比较电解池、电镀池的比较两电极接直流电源两电极接直流电源电解质溶液电解质溶液形成闭合回路形成闭合回路镀层金属接电源正极镀层金属接电源正极,待待镀金属接电源负极镀金属接电源负极电镀液必须含有镀层金电镀液必须含有镀层金属的离子属的离子 将电能将电能 转变成化学能的装置转变成化学能的装置应用电解原理在某些金属表应用电解原理在某些金属表面镀上一层其他金属的装置面镀上一层其他金属的装置二、电解原理的应用二、电解原理的应用电冶金电冶金由于电解是最强有力的氧化还原手段，所以电解由于电解是最强有力的氧化还原手段，所以电解法是冶炼金属的一种重要的方法。对于冶炼像法是冶炼金属的一种重要的方法。对于冶炼像

4、Na、Ca、Mg、Al这样活泼的金属，电解法几乎这样活泼的金属，电解法几乎是唯一可行的工业方法。是唯一可行的工业方法。1、钠的冶炼、钠的冶炼 电解熔融的电解熔融的NaCl阳极：阳极：2Cl-2e-=Cl2阴极：阴极：2Na+2e-=2Na总反应：总反应：2NaCl(熔融熔融)=2Na+Cl22、铝的冶炼、铝的冶炼 电解熔融的电解熔融的Al2O3阴极：阴极：4Al3+12e-=4Al阳极：阳极：6O2-12e-=3O2总反应：总反应：2Al2O3(熔融熔融)=4Al+3O2铝电解槽铝电解槽金属腐蚀金属腐蚀我国作为世界上钢铁产量最多的国家（我国作为世界上钢铁产量最多的国家（2005年全国年全国生产

5、钢材生产钢材37117.02万吨）万吨），每年被腐蚀的铁占到，每年被腐蚀的铁占到我国钢铁年产量的十分之一，因为金属腐蚀而造我国钢铁年产量的十分之一，因为金属腐蚀而造成的损失占到国内生产总值的成的损失占到国内生产总值的2%4%；约合人；约合人民币：民币：3000亿元（亿元（2005年我国国内生产总值将年我国国内生产总值将达达15万亿元）万亿元）。根据各国调查结果，一般说来，金属腐蚀所造成的根据各国调查结果，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经济损失大致为该国国民生产总值的4%左右。左右。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、水灾

6、、火灾、风灾和地震（平均值）损失的火灾、风灾和地震（平均值）损失的总和总和，在这，在这里里还不包括还不包括由于腐蚀导致的停工、减产和爆炸等由于腐蚀导致的停工、减产和爆炸等造成的间接损失。造成的间接损失。一、金属的电化学腐蚀一、金属的电化学腐蚀金金属属的的腐腐蚀蚀化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀直接发生化学反应而引起的直接发生化学反应而引起的腐蚀腐蚀形成原电池反应而引起的形成原电池反应而引起的腐蚀腐蚀问题讨论问题讨论钢铁及其制品通常为含碳的铁合金，若在潮湿钢铁及其制品通常为含碳的铁合金，若在潮湿的环境里或湿度较大的环境里长期放置，常易的环境里或湿度较大的环境里长期放置，常易生锈变红，原因是什

7、么？生锈变红，原因是什么？活动与探究活动与探究 向铁粉中加入少量的向铁粉中加入少量的炭粉炭粉，混合均匀后，撒入内，混合均匀后，撒入内壁分别用氯化钠和稀醋酸润湿过的两支试管分别壁分别用氯化钠和稀醋酸润湿过的两支试管分别标记为标记为a a、b b中，按图装置好仪器。几分钟后，打中，按图装置好仪器。几分钟后，打开止水夹，观察、比较导管中水柱（在水中滴加开止水夹，观察、比较导管中水柱（在水中滴加几滴红墨水）的变化和试管中的现象。几滴红墨水）的变化和试管中的现象。实验现象：实验现象：装置装置a a中的导管中水柱上升，装置中的导管中水柱上升，装置b b中的导管中的导管中水柱下降。中水柱下降。思考：思考：导

8、管中的水柱变化说明什么问题？导管中的水柱变化说明什么问题？装置装置a中的导管中水柱上升，说明大试管内气体压强减中的导管中水柱上升，说明大试管内气体压强减小，小，a装置中有气体参加反应。装置中有气体参加反应。装置装置b中的导管中水柱下降，说明大试管内气体生成。中的导管中水柱下降，说明大试管内气体生成。请大家根据原电池原理，写出电极反应式请大家根据原电池原理，写出电极反应式及及电电池反应方程式。池反应方程式。a装置中：装置中：负极：负极：Fe-2e-=Fe2+正极：正极：O2+2H2O+4e-=4OH-电池反应：电池反应：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2分析：分析：中性中性或或酸性很弱酸性

9、很弱或或碱性碱性条件下，易发生条件下，易发生吸氧腐蚀吸氧腐蚀。4Fe(OH)2+O2+2H2O=4 Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3nH2O+(3-n)H2Oa装置中装置中进一步反应：进一步反应：正极：正极：2H+2e-=H2 负极：负极：Fe-2e-=Fe2+b装置中装置中:电池反应：电池反应：Fe+2H+=Fe2+H2 分析：当钢铁处于分析：当钢铁处于酸性酸性气氛中时，易发生气氛中时，易发生析析氢腐蚀氢腐蚀；析氢腐蚀析氢腐蚀和和吸氧腐蚀吸氧腐蚀都都属于属于电化学腐蚀电化学腐蚀。小结小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

10、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+化学腐化学腐蚀蚀电电化腐化腐蚀蚀条件条件现现象象本本质质联联系系金属跟非金属金属跟非金属单质单质直直接接触接接触不不纯纯金属或合金金属或合金跟跟电电解解质质溶液接触溶液接触无无电电流流产产生生有有微弱微弱电电流流产产生生金属被氧化金属被氧化较较活活泼泼金属被氧化

11、金属被氧化两者往往同两者往往同时发时发生，生，电电化腐化腐蚀蚀更普遍更普遍化学腐蚀与电化腐蚀的比较化学腐蚀与电化腐蚀的比较: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Fe2O3 nH2O（铁锈铁锈）通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。析氢腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀条条件件水膜呈水膜呈酸性酸性。水膜呈水膜呈中性中性或或酸性很弱或碱性酸性很弱或碱性。电电极极反反应应负极负极Fe(-)Fe-2e-=Fe2+2Fe-4e-=2Fe2+正极正极C(+)2H+2e-=H2O2+2H2O+4e-=4OH-总反应总反应:Fe+2H+=Fe2+H2 2Fe

12、+2H2O+O2=2 Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3联联系系交流与讨论交流与讨论铁生锈除了必须有空气及水的参与外，还受其他铁生锈除了必须有空气及水的参与外，还受其他一些因素的影响。请解释下列有关铁生锈现象的一些因素的影响。请解释下列有关铁生锈现象的原因。原因。1.相对于在内河行驶的轮船来说，海轮更容易被腐相对于在内河行驶的轮船来说，海轮更容易被腐蚀。蚀。因为海水中含有较多的氯化钠等盐类，导电能力因为海水中含有较多的氯化钠等盐类，导电能力比内河的水更强，而在比内河的水更强，而在电解质溶液电解质溶液中，电化学腐中，电化学腐蚀更容易进行。蚀更容易进行。2.1910年

13、遗留在南极的食品罐头盒，其表面至今年遗留在南极的食品罐头盒，其表面至今很少有铁锈出现。很少有铁锈出现。是由于南极的温度常年在是由于南极的温度常年在0以下，说明在较高以下，说明在较高温度温度下，腐蚀更易进行。下，腐蚀更易进行。3.用于连接铜板的铁螺丝容易生锈。用于连接铜板的铁螺丝容易生锈。是由于铁与铜及空气中的水蒸汽构成了原电池，是由于铁与铜及空气中的水蒸汽构成了原电池，铁作铁作原电池的负极原电池的负极，因此铁易被腐蚀而生锈。，因此铁易被腐蚀而生锈。4.当化工厂派出的废气为酸性气体时当化工厂派出的废气为酸性气体时,工厂附近工厂附近的铁制品容易生锈。的铁制品容易生锈。说明铁制品在说明铁制品在酸性条

14、件酸性条件下比在中性条件下更容下比在中性条件下更容易被腐蚀。易被腐蚀。原理原理：形成原电池反应时，让形成原电池反应时，让被保护金属被保护金属做做正极正极，不反应，起到保护作用；而不反应，起到保护作用；而活泼金属反应活泼金属反应受到腐蚀受到腐蚀。1.1.牺牲阳极保护法牺牲阳极保护法二、金属的电化学保护二、金属的电化学保护 牺牲阳牺牲阳极极的的阴阴极保护极保护法法示意示意图图2.2.外加电流法外加电流法 将将被保护金属被保护金属与另一与另一附加电极附加电极作为电解池的两个极，作为电解池的两个极，使使被保护的金属被保护的金属作为作为阴极阴极，在外加直流电的作用下使阴，在外加直流电的作用下使阴极得到保

15、护。此法主要用于防止土壤、海水及水中金属极得到保护。此法主要用于防止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。设备的腐蚀。辅助阳极辅助阳极（不溶性）（不溶性）外加电流外加电流的的阴极保护法阴极保护法示意图示意图除此以外还有其它防护方法？除此以外还有其它防护方法？金属防护的几种重要方法金属防护的几种重要方法在金属表面覆盖保护层。在金属表面覆盖保护层。改变金属内部的组织结构，制成合金。改变金属内部的组织结构，制成合金。电化学保护法，即将金属作为原电池的电化学保护法，即将金属作为原电池的正极或电解池的阴极而受到保护。正极或电解池的阴极而受到保护。小结小结3.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)课堂练习课堂练习作业：作业：P88 课后习题课后习题 学海学海导航第四节练习导航第四节练习