选修4-《金属的电化学腐蚀与防护》课件.ppt

1、高二化学备课组高二化学备课组金属的腐蚀在生活中非常普遍金属的腐蚀在生活中非常普遍FeFe2 2O O3 3XHXH2 2O O钢铁钢铁 生锈生锈铜绿：铜绿：CuCu2 2(OH)(OH)2 2COCO3 3铜器生锈铜器生锈中国航天工业总公司第三十一研究所近日公布了一组数据：中国航天工业总公司第三十一研究所近日公布了一组数据：全球全球每一分钟就有每一分钟就有1 1吨钢腐蚀吨钢腐蚀成铁锈成铁锈. .全球每年钢铁腐蚀的经济损失约全球每年钢铁腐蚀的经济损失约1000010000亿美元亿美元，占，占各国国民生产总值的各国国民生产总值的2%2%4%4%，在美国，每年因钢，在美国，每年因钢铁腐蚀造成的损失就

2、占国内生产总值的铁腐蚀造成的损失就占国内生产总值的3%3%，大约，大约三分之一的化学设备因局部腐蚀而停工。我国钢三分之一的化学设备因局部腐蚀而停工。我国钢铁腐蚀经济损失高达铁腐蚀经济损失高达28002800亿人民币亿人民币，约占国民生，约占国民生产总值产总值(GNP)(GNP)的的4%4%，每年约有，每年约有30%30%的钢铁因腐蚀而的钢铁因腐蚀而报废。腐蚀给人类造成的损失是惊人的。报废。腐蚀给人类造成的损失是惊人的。一、金属的腐蚀一、金属的腐蚀1.1.什么是金属腐蚀？什么是金属腐蚀？ 指金属或合金与周围接触到的气体或液体进行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。化

3、学反应而腐蚀损耗的过程。2.2.金属腐蚀的本质是什么金属腐蚀的本质是什么? ? 金属单质失去电子变成阳离子的过程金属单质失去电子变成阳离子的过程（发生氧化反应）。（发生氧化反应）。M - ne- = Mn+钢铁在干燥的空气里长时间钢铁在干燥的空气里长时间不易被腐蚀不易被腐蚀, ,但在潮湿的空气里但在潮湿的空气里却很快被腐蚀却很快被腐蚀, ,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, ,钢铁表面吸附了一钢铁表面吸附了一层薄薄的水膜。水中溶有层薄薄的水膜。水中溶有O2、CO2、SO2等气体，这样在等气体，这样在钢铁表面形成了一层电钢铁表面形成了一层电解质溶液的薄膜解质溶液的

4、薄膜, ,它跟钢铁里的铁和少量它跟钢铁里的铁和少量的碳构成无数微小的的碳构成无数微小的原电池原电池。3.3.金属腐蚀的类型金属腐蚀的类型 金属跟接触到的干燥气体（如金属跟接触到的干燥气体（如SOSO2 2、ClCl2 2、O O2 2等）等）或非电解质溶液（石油）等直接发生化学反应而引起或非电解质溶液（石油）等直接发生化学反应而引起的腐蚀。的腐蚀。 不纯的金属与电解质溶液接触时，发生原电池不纯的金属与电解质溶液接触时，发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化的腐蚀。反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化的腐蚀。(1)(1)化学腐蚀：化学腐蚀：根据与金属接触的介质不同根据与金属接触的介质不同

5、(2)(2)电化学腐蚀：电化学腐蚀：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，但但电化学腐蚀更普遍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电流产生有电流产生不产生电流不产生电流不纯金属或合金跟不纯金属或合金跟电解质溶液接触电解质溶液接触金属跟接触的金属跟接触的物质反应物质反应1. 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. 黄铜黄铜(铜锌合金铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜锈制作的铜锣不易产生铜锈B. 生铁比软铁芯生铁比软铁芯(几乎是纯铁几乎是纯铁)容易生锈容易生锈C. 铁质器件附有铜质配件，在接触处易生锈铁质器件附有铜质配

6、件，在接触处易生锈D. 银质奖牌久置后表面变暗银质奖牌久置后表面变暗D 巩固练习：巩固练习：钢铁腐蚀钢铁腐蚀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(-)Fe(-)正极正极C(+)C(+)总反应总反应其他其他反应反应联系联系水膜呈水膜呈强酸性强酸性水膜呈水膜呈中性中性或或弱酸性弱酸性Fe-2e-=Fe2+2Fe-4e-=2Fe2+O2+2H2O+4e-=4OH-2H+2e-=H22H+Fe=Fe2+H2 2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3金属的腐蚀以电化腐蚀为主，金属的腐蚀以电化腐蚀为主，电化腐蚀又以吸氧腐蚀为

7、主电化腐蚀又以吸氧腐蚀为主Fe(OH)3 Fe2O3 xH2O脱水脱水1.如图所示，甲、乙两试管中各放一枚铁钉，如图所示，甲、乙两试管中各放一枚铁钉，甲试管中为甲试管中为NaCl溶液，乙试管为溶液，乙试管为NH4Cl溶液溶液(溶液呈弱酸性溶液呈弱酸性).数天后观察到的现象是：数天后观察到的现象是： ，甲中正极反应为甲中正极反应为_.乙中正极反应为乙中正极反应为 .试管中残留气体平均相对分子质量试管中残留气体平均相对分子质量的变化为甲的变化为甲 ，乙，乙 .O2+2H2O+4e-4OH-2H+2e = H2减少减少减少减少Fe被腐蚀被腐蚀,U型管中甲端的液面高于乙端的液面型管中甲端的液面高于乙端

8、的液面 巩固练习：巩固练习：甲甲 乙乙2.在含有在含有H2S气体的空气中，银器表面易气体的空气中，银器表面易变黑（生成了变黑（生成了Ag2S），原因是银发生了），原因是银发生了_（填（填“析氢析氢”或或“吸氧吸氧”）腐蚀，）腐蚀，其电极反应式为：其电极反应式为：正极正极 ，负极负极 ，最终在银器表面生成最终在银器表面生成Ag2S的离子方程式的离子方程式是：是： 。吸氧吸氧 O2+2H2O+4e- = 4OH- Ag-e- = Ag+ 2Ag+H2S=Ag2S+2H+ 三、金属的防护三、金属的防护 (1)在金属表面覆盖保护层在金属表面覆盖保护层喷漆、涂喷漆、涂油脂、电镀、表面钝化等油脂、电镀、表

9、面钝化等(2)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）(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思考思考鉴于金属发生腐蚀的原因，我们可以从鉴于金属发生腐蚀的原因，我们可以从 哪些方面设想解决问题的思路哪些方面设想解决问题的思路 ？思路一：直接隔离思路一：直接隔离 选用适当的材料使金属与空气或其他腐蚀性试剂选用适当的材料使金属与空气或其他腐蚀性试剂隔离开，以阻止金属的腐蚀。隔离开，以阻止金属的腐蚀。1 1、给金属穿上、给金属穿上“保护膜保护膜” 例如：例如：喷涂漆

10、；涂油脂；表面钝化；喷涂漆；涂油脂；表面钝化； 电镀电镀( (在钢铁表面形成铬等耐腐蚀性较强的金属镀层在钢铁表面形成铬等耐腐蚀性较强的金属镀层) )等。等。二、金属的防护二、金属的防护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包上衣架和电线的外面包上一层塑料层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部位”选用油脂来防锈选用油脂来防锈思路二：改变本质思路二：改变本质 2 2、加入其他金属改变其组成、加入其他金属改变其组成( (合金合金) )二、金属的防护二、金属的防护思路三：因势利导思路三：因势利导 3、电化学防护法、电化学防护法重点掌握重点掌握 牺牲阳极的阴极保护法牺

11、牲阳极的阴极保护法 外加直流电源的阴极保护法外加直流电源的阴极保护法二、金属的防护二、金属的防护牺牲阳极的阴极保护法：牺牲阳极的阴极保护法：形成形成原电池原电池反应时，让反应时，让被保护金属做正极（阴极）被保护金属做正极（阴极），不反应，起到保护作用；而活泼金属反应受到腐蚀。不反应，起到保护作用；而活泼金属反应受到腐蚀。用牺牲镁块的方法来用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块必须定期腐蚀，镁块必须定期更换更换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：将被保护的钢铁设备将被

12、保护的钢铁设备（如钢闸门）（如钢闸门）做阴极做阴极，用惰性电，用惰性电极做辅助阳极，在外加直流电作用下，电子被迫流向被保护极做辅助阳极，在外加直流电作用下，电子被迫流向被保护的钢铁设备，使钢铁表面的腐蚀电流降至零或接近等于零。的钢铁设备，使钢铁表面的腐蚀电流降至零或接近等于零。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金属常用防腐蚀方法的比较1.下列叙述正确的是下列叙述正确的是（ ）A.原电池

13、中阳离子向负极移动原电池中阳离子向负极移动B.原电池的负极发生氧化反应原电池的负极发生氧化反应C.马口铁（镀锡）的表面一旦破损，马口铁（镀锡）的表面一旦破损， 铁腐蚀加快铁腐蚀加快D.白铁（镀锌）的表面一旦破损，白铁（镀锌）的表面一旦破损， 铁腐蚀加快铁腐蚀加快2.自来水管与下列材料做成的水龙头连接，自来水管与下列材料做成的水龙头连接， 锈蚀最快的铁水管连接的是锈蚀最快的铁水管连接的是 （ ） A、铜水龙头、铜水龙头 B、铁水龙头、铁水龙头 C、塑料水龙头、塑料水龙头 D、陶瓷水龙头、陶瓷水龙头B CA 巩固练习：巩固练习：5.金属腐蚀快慢的判断：金属腐蚀快慢的判断：(1)与构成微电池两极的材

14、料有关。两极材料的与构成微电池两极的材料有关。两极材料的活动性差别越大，氧化还原反应的速率越活动性差别越大，氧化还原反应的速率越 ，活泼金属被腐蚀的速度越活泼金属被腐蚀的速度越 。(2) 电解原理引起的腐蚀电解原理引起的腐蚀 原电池原理引起的原电池原理引起的腐蚀腐蚀 化学腐蚀化学腐蚀 有防腐措施的腐蚀。有防腐措施的腐蚀。快快快快反馈练习反馈练习1.下列情况下，海水中铁腐蚀最快的下列情况下，海水中铁腐蚀最快的是是( )B2.下列各情况，在其中下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到片腐蚀由快到慢的顺序慢的顺序_( 5 ) ( 2 ) ( 1 ) ( 3 ) ( 4 )1.1.下列叙述正确的是（下列叙述

15、正确的是（ ）A A、构成原电池正极和负极的材料必须、构成原电池正极和负极的材料必须 是两种金属是两种金属B B、由、由CuCu、ZnZn作电极与作电极与CuSOCuSO4 4溶液组成的溶液组成的 原电池中原电池中CuCu是负极。是负极。C C、马口铁（镀锡铁）破损时与电解质、马口铁（镀锡铁）破损时与电解质 溶液接触，锡先被腐蚀。溶液接触，锡先被腐蚀。D D、铜锌原电池工作时，若有、铜锌原电池工作时，若有13g13g锌被锌被 溶解，电路中就有溶解，电路中就有0.4mol0.4mol电子通过电子通过D 拓展练习：拓展练习：2.2.下列说法正确的是下列说法正确的是 ( )( )A A钢铁因含杂质而

16、容易发生电化腐蚀，所以钢铁因含杂质而容易发生电化腐蚀，所以 合金都不耐腐蚀合金都不耐腐蚀B B原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因，原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因， 故不能用来减缓金属的腐蚀故不能用来减缓金属的腐蚀C C钢铁电化腐蚀的两种类型主要区别在于钢铁电化腐蚀的两种类型主要区别在于 水膜的水膜的pHpH不同，引起的正极反应不同不同，引起的正极反应不同D D无论哪种类型的腐蚀，其实质都是金属无论哪种类型的腐蚀，其实质都是金属 被氧化被氧化C D3. 3. 铜制品上的铝质铆钉，在潮湿空气中易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腐蚀的原因可描述为 ( )( ) A. A.

17、形成原电池铝作负极形成原电池铝作负极 B. B. 形成原电池时铜作负极形成原电池时铜作负极 C. 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. D. 铝质铆钉发生了化学腐蚀铝质铆钉发生了化学腐蚀4.4.为保护地下钢管不被腐蚀，可采用的方法是为保护地下钢管不被腐蚀，可采用的方法是 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AA D6.6.下列事实不能用电化学理论解释的是下列事实不能用电化学理论解释的是A. A. 轮船水线以下的船

18、壳上镶嵌有一定量的锌块轮船水线以下的船壳上镶嵌有一定量的锌块B B镀锌的铁制品比镀锡的铁制品耐用镀锌的铁制品比镀锡的铁制品耐用 C. C. 铝片不用特殊方法保存铝片不用特殊方法保存D D常温下铝跟稀硫酸快速反应，跟浓硫酸几常温下铝跟稀硫酸快速反应，跟浓硫酸几 乎不反应乎不反应7.7.下列叙述中不正确的是（下列叙述中不正确的是（ ） A A、金属的电化腐蚀比化学腐蚀普遍、金属的电化腐蚀比化学腐蚀普遍 B B、钢铁在干燥空气里不易腐蚀、钢铁在干燥空气里不易腐蚀 C C、用铝质铆钉铆接铁板，铁板易被腐蚀、用铝质铆钉铆接铁板，铁板易被腐蚀 D D、原电池中电子由正极流入负极、原电池中电子由正极流入负极

19、C DC D8.8.钢铁锈蚀过程中可能发生的变化是钢铁锈蚀过程中可能发生的变化是 Fe Fe由单质转化为由单质转化为+2+2价；价； FeFe由由+2+2价转化为价转化为+3+3价；价； 产生氢气；产生氧气；产生氢气；产生氧气； 杂质杂质C C被氧化除去；被氧化除去； FeFe（OHOH）3 3失水变成失水变成FeFe2 2O O3 3xHxH2 2O.O.A. A. B. B. C. C. 只有只有 D. D. 全部全部A8.盐酸与锌片反应时，若加入可溶性醋酸盐酸与锌片反应时，若加入可溶性醋酸铜晶体铜晶体(CH3COO)2Cu，将产生两种影，将产生两种影响生成速率的因素响生成速率的因素.其一是：其一是： _ _ _ _ _, _ _ _, 其二是：其二是： _ _ _ _ _。 H+与与CH3COO结合生成醋酸，使结合生成醋酸，使H+浓度减小，从而浓度减小，从而减慢减慢了反应速率了反应速率 Zn置换出置换出Cu形成了原电池，从而形成了原电池，从而加快加快了反应速率了反应速率