第1章.第4节金属电化学腐蚀与防护第一课时金属电化学腐蚀的原理ppt课件（2019）新人教版高中化学高二上学期选择性必修一.pptx

1、金属腐蚀现象在生产生活中普金属腐蚀现象在生产生活中普遍存在。据统计，每年因金属遍存在。据统计，每年因金属腐蚀造成的经济损失远远超过腐蚀造成的经济损失远远超过因自然灾害和各类事故造成的因自然灾害和各类事故造成的经济损失的总和。那么，造成经济损失的总和。那么，造成金属腐蚀的原因是什么？有哪金属腐蚀的原因是什么？有哪些防止金属腐蚀的措施？任何些防止金属腐蚀的措施？任何事物都有两面性，你能说出金事物都有两面性，你能说出金属腐蚀原理的一些应用吗？属腐蚀原理的一些应用吗？联想质疑联想质疑一、金属电化学腐蚀的原理一、金属电化学腐蚀的原理1、金属腐蚀定义：、金属腐蚀定义：金属表面与周围的物质发生化学反应或因电

2、化学作用金属表面与周围的物质发生化学反应或因电化学作用而遭到破坏，称为金属腐蚀。而遭到破坏，称为金属腐蚀。2、金属腐蚀的本质：、金属腐蚀的本质：失失e-氧化反应氧化反应金属原子金属原子金属阳离子金属阳离子M - ne- = Mn+3 3、金属腐蚀的类型、金属腐蚀的类型化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀两者往往同时两者往往同时发生，电化学发生，电化学腐蚀更普遍腐蚀更普遍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电解金属跟干燥气体或非电解质液体直接接触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

3、电流产生有微弱电流产生有微弱电流产生金属被氧化金属被氧化较活泼金属被氧化较活泼金属被氧化与接触物质的氧化性及与接触物质的氧化性及温度有关温度有关与电解质溶液的酸碱性与电解质溶液的酸碱性及金属活性有关及金属活性有关两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍化学腐蚀与电化学腐蚀的区别化学腐蚀与电化学腐蚀的区别燃气灶的中心部位易生锈燃气灶的中心部位易生锈化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀海边的铁制品比较容易生锈海边的铁制品比较容易生锈 铁生锈的现象随处可见。为什么铁在潮湿的环境中比在干燥的环境中更容易生锈？为什么当一块铜板上有铁铆钉时，铁铆钉特别容易生锈？阅读课本第30-

4、31页了解金属的电化腐蚀。电化学腐蚀电化学腐蚀铜板上的铁铆钉易生锈铜板上的铁铆钉易生锈金属电化学腐蚀的原理金属电化学腐蚀的原理钢铁钢铁潮湿空气潮湿空气水膜水膜CO2、 SO2、H2S电解质溶液电解质溶液铁铁C 原电池原电池金属发生电化学腐蚀的条件：金属发生电化学腐蚀的条件：1.1.不纯的金属不纯的金属2.2.潮湿的环境：潮湿的环境：（1 1）吸附水膜）吸附水膜（2 2）溶解气体）溶解气体金属的电化学腐蚀根据金属表面水溶液薄膜的酸碱性不同，金属的电化学腐蚀分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀钢铁钢铁的析氢腐蚀示意图的析氢腐蚀示意图钢铁钢铁的的吸氧吸氧腐蚀示意图腐蚀示意图金属在强酸性条件下金属在强酸性条件下主要

5、主要发生发生析析氢腐蚀，氢腐蚀，在弱酸性、中性、碱性条件下，主要发生在弱酸性、中性、碱性条件下，主要发生吸吸氧腐蚀。氧腐蚀。分类析氢腐蚀吸氧腐蚀形成条件水膜酸性水膜呈弱酸性/中性电极反应负极Fe正极C总反应后续反应普遍性金属的电化学腐蚀Fe2e=Fe22H2e =H2Fe2H=Fe2H2Fe2e=Fe2O24e 2H2O=4OH2Fe2H2OO2=2Fe(OH)2通常两种腐蚀同时存在，但吸氧腐蚀更普遍4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3xH2O +(3-x) H2O铁锈的主要成分铁锈的主要成分钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较溶有CO2、SO2、NaCl的水

6、膜做电解质溶液 负极材料负极反应物正极材料正极反应物思考：思考：铜板上铁铆钉的腐蚀原理？铜板上铁铆钉的腐蚀原理？2Fe - 4e- = 2Fe2+O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-2Fe+ O2+2H2O =2Fe(OH)2总反应：总反应：进一步反应：进一步反应：4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O = 4 Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O+(3-x) H2O海水海水海水海水CuCu1、判断下列发生那种类型的腐蚀？哪种金属腐蚀速度更快？酸性酸性污水污水FeFeZnZn2、某学生为探究铜生锈的过程设计如图所示装置，下列选项某学生为探究铜生锈的过程设计如图所示装置，下

7、列选项正确的是（）正确的是（）A.一段时间后一段时间后C棒上有气泡冒出，附近的溶液变为红色棒上有气泡冒出，附近的溶液变为红色B.一段时间后溶液中会有蓝色沉淀产生一段时间后溶液中会有蓝色沉淀产生C.Cu棒为正极，电极反应式：棒为正极，电极反应式：Cu2e=Cu2D.C棒为正极，电极反应式：棒为正极，电极反应式：2H2e=H2B归纳总结归纳总结M ne- Mn+金属电化学腐蚀的本质金属电化学腐蚀的本质 在合金或不纯的金属中，较活泼金属成为原电池在合金或不纯的金属中，较活泼金属成为原电池负极，其原子失去电子变成金属阳离子进入电解质溶负极，其原子失去电子变成金属阳离子进入电解质溶液而使金属发生损耗。液

8、而使金属发生损耗。在金属表面覆盖保护层添加文本生活中人们常用什么方法防止金属被腐蚀的？原理是什生活中人们常用什么方法防止金属被腐蚀的？原理是什么？么？把铬、镍等金属加入普通钢里制成耐腐蚀的不锈钢金 属 的 防 护加涂保护层采用喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法，使金属与空气、水等物质隔离，防止金属被氧化腐蚀。改变金属的内部结构白铁镀锌电化学防护1、牺牲阳极的阴极保护法原电池原理被保护正极牺牲方负极电化学防护2、外加电流的阴极保护法电解原理被保护金属阴极惰性电极阳极知识小结金 属 的 防 护如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢

9、的顺序为（）慢的顺序为（）A. B.C. D.C金属腐蚀速率:电解池的阳极原电池的负极化学腐蚀原电池的正极 电解池的阴极 电化学腐蚀化学腐蚀同一金属在相同电解质溶液中，浓度越大，腐蚀越快。同一金属在不同电解质溶液中腐蚀的速率：强电解质溶液弱电解质溶液非电解质溶液。活泼性不同的两种金属做原电池的电极时，活泼性差别越大，活泼金属腐蚀的越快纯度越高的金属，腐蚀的速率越慢不纯的金属或合金，在潮湿空气中腐蚀速率干燥、隔绝空气下的腐蚀速率1.1.为保护地下钢管不被腐蚀，可采用的方为保护地下钢管不被腐蚀，可采用的方法是法是( )( )A.A.与直流电源负极相连接与直流电源负极相连接 B.B.与直流电源的正极

10、相连接与直流电源的正极相连接C.C.与铜板相连接与铜板相连接 D.D.与锌板相连接与锌板相连接AD课堂练习2.2.以下现象与电化学腐蚀无关的是（以下现象与电化学腐蚀无关的是（ ）A.A.黄铜黄铜( (铜锌合金铜锌合金) )制作的锣不易产生铜绿制作的锣不易产生铜绿B.B.生铁比纯铁容易生锈生铁比纯铁容易生锈C.C.铁质配件附有铜质配件，在接触处易生铁锈铁质配件附有铜质配件，在接触处易生铁锈D.D.银质物品久置表面变暗银质物品久置表面变暗D3A4.马口铁和白铁都是钢板表面有镀层的材料，前者表面镀锡，后者表面镀锌。试分析者在以下两种情况下的抗腐蚀能力。(1)表面镀层完好无损(2)表面镀层略有损伤三三

11、.电化学腐蚀原理的应用电化学腐蚀原理的应用1.1.铁腐蚀的应用铁腐蚀的应用(1)(1)消耗空气中的氧气消耗空气中的氧气快速测定空气中氧气的含量。快速测定空气中氧气的含量。(2)(2)消耗氧气和水消耗氧气和水以铁粉为主的双吸收剂用以延长以铁粉为主的双吸收剂用以延长食物的保质期。食物的保质期。(3)(3)腐蚀过程放热腐蚀过程放热制成一次性保暖贴。制成一次性保暖贴。交流研讨交流研讨品品 名名 一次性保暖贴主要成分主要成分 铁粉、水、食盐、活性炭、蛭石、吸水性树脂产品性能产品性能 平均温度55，最高温度63，发热时间12小时以上使用说明使用说明 使用时将外包装袋撕开，取出内袋，将保护衬纸揭下，贴在需要

12、取 暖或热敷部位的内衣外侧。使用完后，从衣服上撕下即可【严禁直接接触皮肤】下列是某品牌保暖贴的使用说明。请仔细研下列是某品牌保暖贴的使用说明。请仔细研读说明书，尝试思考并回答下列问题读说明书，尝试思考并回答下列问题 思考：思考：1.保暖贴在发热过程中，其主要成分分别起什么作用?2.为什么保暖贴能持久而又稳定地提供热量?3.保暖贴使用的是双层包装。外层由不透气的明胶层制成，内层由微孔透气膜制成。为什么要这样设计?4.为什么保暖贴使用后变得较硬?铁与氧气的反应为放热反应铁与氧气的反应为放热反应; ;铁粉、活性炭和离子导体铁粉、活性炭和离子导体( (食盐溶于水食盐溶于水) )构成原电池构成原电池,

13、,加快了反应的速率。加快了反应的速率。矿物材料蛭石来保温。放热的时间和温矿物材料蛭石来保温。放热的时间和温度可以通过透气膜的透氧速率进行控制。度可以通过透气膜的透氧速率进行控制。使用后，保暖贴内袋中的物质变为深褐使用后，保暖贴内袋中的物质变为深褐色固体，其主要成分为炭粉、氯化钠固体、色固体，其主要成分为炭粉、氯化钠固体、三氧化二铁固体以及含镁、铝的盐三氧化二铁固体以及含镁、铝的盐, ,因而变因而变得教硬。得教硬。保暖贴发热原理保暖贴发热原理用化学用语表示保暖贴中发生的电化学过程。用化学用语表示保暖贴中发生的电化学过程。迁移应用迁移应用O2+4e-2H2O=4OH-Fe-2e-=Fe2+2Fe+

14、O2+2H2O=2Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3nH2O+(3-n)H2O正极：正极：负极：负极：总反应：总反应：其他相关反应：其他相关反应：微电解技术处理工业废水负极：负极： Fe-2e-= Fe2+正极正极 ：2H+2e- = H2（酸性条件）（酸性条件）O22H2O4e-=4OH-（碱性或中性条件）（碱性或中性条件） 利用微电解技术处理工业废水是电化学腐蚀原理应用的另一个例子。该技术利用铁屑中的铁和碳组分分别作为微电池的负极材料和正极材料，铁屑中的铁和废水中的H或O2分为负极反应物和正极反应物，废水为电解质溶液，形成微电池。发

15、生的电极反应如下: 新生成的电极反应产物具有很高的反应活性，能与废水中的某些污染物发生氧化还原反应，从而达到去除污染物的目的。 此外，电化学腐蚀原理在航空航天、精密仪器和生物医学等领域也具有广阔的应用前景。课堂小结1、下列有关金属电化学腐蚀的说法正确的是( ) A.铜既可以发生析氢腐蚀也可以发生吸氧腐蚀B.铁只能发生析氢腐蚀C.铜只能发生吸氧腐蚀D.析氢腐蚀比吸氧腐蚀普遍C课堂检测2、如图装置中，小试管内为红墨水，具支试管内盛有pH4的雨水和生铁片。观察到：开始导管内液面下降，一段时间后导管内液面回升，略高于小试管液面。以下有关解释合理的是 ( )A.生铁片中的碳是原电池的负极，发生还原反应B

16、.雨水酸性较强，生铁片仅发生析氢腐蚀C.墨水回升时，碳极反应式为：O22H2O4e=4OHD.具支试管中溶液pH逐渐减小 C3. 支撑海港码头基础的防腐技术，常用外加电流的阴极保护法进支撑海港码头基础的防腐技术，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是（）下列有关表述不正确的是（）A.通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整C