化學選修4 第4章 第三節(jié) 金屬的腐蝕與防護

1、 請比較下列請比較下列Fe腐蝕的快慢？腐蝕的快慢？ 鐵與酸反應，鐵被鐵與酸反應，鐵被 腐蝕。腐蝕。 鐵與碳形成原電池鐵與碳形成原電池 鐵作負極被腐蝕鐵作負極被腐蝕。 腐蝕速率較慢。腐蝕速率較慢。 腐蝕速率較快。腐蝕速率較快。 金屬的腐蝕現(xiàn)象非常普遍：金屬的腐蝕現(xiàn)象非常普遍： 1 1、鋼鐵生銹：、鋼鐵生銹： 鐵銹的主要成分：鐵銹的主要成分： 金屬腐蝕的不利后果有哪些？金屬腐蝕的不利后果有哪些？ FeFe2 2O O3 3XHXH2 2O O CuCu2 2(OH)(OH)2 2COCO3 3 2 2、銅器表面生成銅綠：、銅器表面生成銅綠： 銅綠的主要成分：銅綠的主要成分： 2007年8月1日，美

2、國明尼蘇達州一座跨越密 西西比河的大橋發(fā)生坍塌。事故造成6人死亡。 金屬制品的腐蝕金屬制品的腐蝕 金屬腐蝕給生產(chǎn)生活帶來很多不便，造成金屬腐蝕給生產(chǎn)生活帶來很多不便，造成 了巨大的經(jīng)濟損失。了巨大的經(jīng)濟損失。 全世界每年因為金屬腐蝕造成的直接經(jīng)濟損失約全世界每年因為金屬腐蝕造成的直接經(jīng)濟損失約 達達70007000億美元，是地震、水災、臺風等自然災害億美元，是地震、水災、臺風等自然災害 造成損失總和的造成損失總和的6 6倍。倍。 我國因金屬腐蝕造成的損失占國民生產(chǎn)總值我國因金屬腐蝕造成的損失占國民生產(chǎn)總值(GNP)(GNP) 的的4%4%，鋼鐵因腐蝕而報廢的數(shù)量約占鋼鐵當年產(chǎn)，鋼鐵因腐蝕而報廢

3、的數(shù)量約占鋼鐵當年產(chǎn) 量的量的25%-30%25%-30%。 金屬腐蝕還可能造成環(huán)境污染。金屬腐蝕還可能造成環(huán)境污染。 是金屬或合金與周圍接觸到是金屬或合金與周圍接觸到 的氣體或液體發(fā)生氧化還原反的氣體或液體發(fā)生氧化還原反 應而引起損耗的過程。應而引起損耗的過程。 M - ne- = Mn+ （1）化學腐蝕）化學腐蝕 金屬跟接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生化學反金屬跟接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生化學反 應而引起的腐蝕叫做應而引起的腐蝕叫做化學腐蝕化學腐蝕。 （2）電化學腐蝕）電化學腐蝕 不純的金屬跟電解質(zhì)溶液接觸時，會不純的金屬跟電解質(zhì)溶液接觸時，會 發(fā)生原電池反應，比較活潑的金屬失電發(fā)生原電池反應，比較活潑的金

4、屬失電 子而被氧化的腐蝕叫做子而被氧化的腐蝕叫做電化學腐蝕電化學腐蝕。 化學腐蝕和電化學腐蝕同時發(fā)生，化學腐蝕和電化學腐蝕同時發(fā)生， 但電化學腐蝕更普遍但電化學腐蝕更普遍 較活潑的金屬被氧較活潑的金屬被氧 化化 金屬被氧化金屬被氧化 有微弱的電流產(chǎn)生有微弱的電流產(chǎn)生不產(chǎn)生電流不產(chǎn)生電流 不純金屬或合金跟不純金屬或合金跟 電解質(zhì)溶液接觸電解質(zhì)溶液接觸 金屬跟接觸的金屬跟接觸的 物質(zhì)反應物質(zhì)反應 鋼鐵在干燥的空氣里長時間鋼鐵在干燥的空氣里長時間 不易被腐蝕不易被腐蝕, ,但在潮濕的空氣里但在潮濕的空氣里 卻很快被腐蝕卻很快被腐蝕, ,這是什么原因呢這是什么原因呢? ? 在潮濕的空氣里在潮濕的空氣里

5、,鋼鐵表面吸附了一層鋼鐵表面吸附了一層 薄薄的水膜。水中溶有薄薄的水膜。水中溶有O2、CO2、SO2等等 氣體，水自己也要電離出少量的氣體，水自己也要電離出少量的H+和和 OH-，這樣在，這樣在鋼鐵表面形成了一層電解質(zhì)鋼鐵表面形成了一層電解質(zhì) 溶液的薄膜溶液的薄膜,它跟鋼鐵里的鐵和少量的它跟鋼鐵里的鐵和少量的碳碳 構(gòu)成無數(shù)微小的原電池構(gòu)成無數(shù)微小的原電池。 鋼鐵的鋼鐵的析氫腐蝕析氫腐蝕示意圖示意圖鋼鐵的鋼鐵的吸氧腐蝕吸氧腐蝕示意圖示意圖 鋼鐵在潮濕的空氣中發(fā)生的電化學腐蝕的原理：鋼鐵在潮濕的空氣中發(fā)生的電化學腐蝕的原理： 負極（負極（Fe）：）： Fe2e = Fe2+ 正極（正極（C）：）：

6、 2H+2e = H2 或或2H2O+O2+4e = 4OH 析氫腐蝕析氫腐蝕 吸氧腐蝕吸氧腐蝕 5.金屬腐蝕快慢的判斷：金屬腐蝕快慢的判斷： (1)與構(gòu)成微電池兩極的材料有關(guān)。兩極材料的與構(gòu)成微電池兩極的材料有關(guān)。兩極材料的 活動性差別越大，氧化還原反應的速率越活動性差別越大，氧化還原反應的速率越 ， 活潑金屬被腐蝕的速度越活潑金屬被腐蝕的速度越 。 (2) 電解原理引起的腐蝕電解原理引起的腐蝕 原電池原理引起原電池原理引起 的腐蝕的腐蝕 化學腐蝕化學腐蝕 有防腐措施的腐蝕。有防腐措施的腐蝕。 (3)同一種金屬的腐蝕：在強電解質(zhì)中同一種金屬的腐蝕：在強電解質(zhì)中 弱電弱電 解質(zhì)中解質(zhì)中 非電解

7、質(zhì)中非電解質(zhì)中 注意：在鋼鐵的腐蝕過程中，其電化學腐蝕更注意：在鋼鐵的腐蝕過程中，其電化學腐蝕更 嚴重，在電化學腐蝕中，吸氧腐蝕更普遍。嚴重，在電化學腐蝕中，吸氧腐蝕更普遍。 快快 快快 反饋練習反饋練習 1.下列情況下，海水中鐵腐蝕最快的下列情況下，海水中鐵腐蝕最快的 是是( )B 2如圖所示，甲、乙兩試管中各放一枚如圖所示，甲、乙兩試管中各放一枚 鐵釘，甲試管中為鐵釘，甲試管中為NaCl溶液，乙試管為溶液，乙試管為 NH4Cl溶液溶液(溶液呈弱酸性溶液呈弱酸性).數(shù)天后觀察到數(shù)天后觀察到 的現(xiàn)象是的現(xiàn)象是 ， 甲中正極反應為甲中正極反應為_. 乙中正極反應為乙中正極反應為 . 試管中殘留氣

8、體平均相對分子質(zhì)量的變化試管中殘留氣體平均相對分子質(zhì)量的變化 為甲為甲 ，乙，乙 . O2+2H2O+4e-4OH- 2H+2e = H2 減少減少減少減少 Fe被腐蝕被腐蝕,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的液面 甲甲 乙乙 思考與交流：思考與交流： 請根據(jù)生活常識以及下圖總結(jié)請根據(jù)生活常識以及下圖總結(jié) 金屬防護常用的方法，并解釋這些金屬防護常用的方法，并解釋這些 方法為什么可以達到防止金屬腐蝕方法為什么可以達到防止金屬腐蝕 的目的。的目的。 健身器材刷油漆以防銹健身器材刷油漆以防銹 衣架和電線的外面衣架和電線的外面 包上一層塑料層包上一層塑料層 某些工具的某些工具的

9、“機械轉(zhuǎn)動部位機械轉(zhuǎn)動部位”選用油脂來防銹，選用油脂來防銹， 為什么不能用油漆為什么不能用油漆 自行車的鋼圈和車鈴是在鋼上鍍上自行車的鋼圈和車鈴是在鋼上鍍上 一層既耐腐蝕又耐磨的一層既耐腐蝕又耐磨的Cr (1) 改善金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)改善金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)(內(nèi)因內(nèi)因) 制成合金（不銹鋼）制成合金（不銹鋼） (2)在金屬表面覆蓋保護層在金屬表面覆蓋保護層電鍍、油電鍍、油 漆、鈍化等漆、鈍化等 (3)電化學保護法電化學保護法犧牲陽極的陰極保犧牲陽極的陰極保 護法、外加直流電源的陰極保護法護法、外加直流電源的陰極保護法 犧牲陽極的陰極保護法犧牲陽極的陰極保護法 形成原電池反應時，讓被保護金屬做正形成

10、原電池反應時，讓被保護金屬做正 極，不反應，起到保護作用；而活潑金屬反極，不反應，起到保護作用；而活潑金屬反 應受到腐蝕。應受到腐蝕。 用犧牲鎂塊的方法來用犧牲鎂塊的方法來 防止地下鋼鐵管道的防止地下鋼鐵管道的 腐蝕，鎂塊必須定期腐蝕，鎂塊必須定期 更換更換 用犧牲鋅塊的方法用犧牲鋅塊的方法 來保護船身，鋅塊來保護船身，鋅塊 必須定期更換必須定期更換 鋅塊鋅塊 外加電流的陰極保護法外加電流的陰極保護法 將被保護金屬與另一附加電極作為電解池的兩個極，將被保護金屬與另一附加電極作為電解池的兩個極， 使被保護的金屬作為陰極，在外加直流電的作用下使使被保護的金屬作為陰極，在外加直流電的作用下使陰陰 極

11、極得到保護。此法主要用于防止土壤、海水及水中金屬得到保護。此法主要用于防止土壤、海水及水中金屬 設(shè)備的腐蝕。設(shè)備的腐蝕。 烤藍烤藍 涂機油涂機油 烤漆烤漆 涂凡士林涂凡士林 鍍鋅鍍鋅 鍍鉻鍍鉻 你知道自行車的金屬部件采用了什么樣的防護措施嗎你知道自行車的金屬部件采用了什么樣的防護措施嗎? ? 方法方法防腐效果防腐效果價格價格 鍍塑鍍塑差差便宜便宜 涂油漆涂油漆 一般一般便宜便宜 鍍錫鍍錫 好好中等中等 鍍鉻鍍鉻好好昂貴昂貴 鍍鋅鍍鋅很好很好中等中等 使用不銹鋼使用不銹鋼很好很好昂貴昂貴 鐵器烤藍鐵器烤藍 好好中等中等 金屬常用防腐蝕方法的比較金屬常用防腐蝕方法的比較 1解釋下列現(xiàn)象：解釋下列現(xiàn)

12、象： (1)馬口鐵馬口鐵(鍍鍍Sn鐵皮鐵皮)做的罐頭，打開后做的罐頭，打開后 為什么極易生銹為什么極易生銹? (2) 輪船船殼的水線以下部分，為什么輪船船殼的水線以下部分，為什么 要裝上一定數(shù)量要裝上一定數(shù)量Zn塊塊? (3)燒過菜的鐵鍋未及時洗凈燒過菜的鐵鍋未及時洗凈(殘液殘液NaCl)， 第二天便出現(xiàn)紅褐色銹斑。第二天便出現(xiàn)紅褐色銹斑。 C c c 2.下列制氫氣的反應速率最快的是下列制氫氣的反應速率最快的是( ) A. 純鋅和純鋅和1mol/L 硫酸硫酸 B. 純鋅和純鋅和18 mol/L 硫酸硫酸 C. 粗鋅和粗鋅和1mol/L 硫酸硫酸 D. 粗鋅和粗鋅和18mol/L 硫酸硫酸 3

13、.下列敘述中可說明金屬甲比乙活潑性強的是下列敘述中可說明金屬甲比乙活潑性強的是( ) A. 甲和乙用導線連接插入稀鹽酸溶液中，乙溶甲和乙用導線連接插入稀鹽酸溶液中，乙溶 解，甲上有解，甲上有H2氣放出氣放出； B. 在氧化在氧化還原反應中，甲比乙失去的電子多還原反應中，甲比乙失去的電子多 C. 將甲乙作電極組成原電池時甲是負極將甲乙作電極組成原電池時甲是負極 D. 同價態(tài)的陽離子，甲比乙的氧化性強同價態(tài)的陽離子，甲比乙的氧化性強 4、下列各情況，在其中下列各情況，在其中Fe片腐蝕由片腐蝕由快快 到到慢慢的順序的順序_( 5 ) ( 2 ) ( 1 ) ( 3 ) ( 4 ) 5、分析右圖，按要

14、求寫出有關(guān)反應方分析右圖，按要求寫出有關(guān)反應方 程式：程式： （1）鐵棒上的電極反應式為：）鐵棒上的電極反應式為： _ （2）碳棒上的電極反應式為：）碳棒上的電極反應式為： _ （3）溶液中發(fā)生反應的化學方程式：）溶液中發(fā)生反應的化學方程式： _ _ 2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 O2+2H2O+4e-4OH- 2Fe4e-2Fe2+ 課堂練習課堂練習： 一一. .選擇題（每小題有選擇題（每小題有12個正答案確）個正答案確） 1.下列敘述正確的是下列敘述正確的是（ ） A、構(gòu)成原電池正極和負極的材料必須、構(gòu)成原電池正極和負極的

15、材料必須 是兩種金屬是兩種金屬 B、由、由Cu、Zn作電極與作電極與CuSO4溶液組成溶液組成 的原電池中的原電池中Cu是負極。是負極。 C、馬口鐵（鍍錫鐵）破損時與電解質(zhì)、馬口鐵（鍍錫鐵）破損時與電解質(zhì) 溶液接觸，錫先被腐蝕。溶液接觸，錫先被腐蝕。 D、銅鋅原電池工作時，若有、銅鋅原電池工作時，若有13g鋅被溶鋅被溶 解，電路中就有解，電路中就有0.4mol電子通過電子通過 D 2.鋼鐵銹蝕過程中可能發(fā)生的變化是鋼鐵銹蝕過程中可能發(fā)生的變化是( ) Fe由單質(zhì)轉(zhuǎn)化為由單質(zhì)轉(zhuǎn)化為+2價；價； Fe由由+2價轉(zhuǎn)化為價轉(zhuǎn)化為+3價；價； 產(chǎn)生氫氣；產(chǎn)生氫氣；產(chǎn)生氧氣；產(chǎn)生氧氣； 雜質(zhì)雜質(zhì)C被氧化除

16、去；被氧化除去； Fe（OH）3失水變成失水變成Fe2O33H2O. A. B. C. 只有只有 D. 全部全部 A 3.為保護地下鋼管不被腐蝕，可采用的方法是為保護地下鋼管不被腐蝕，可采用的方法是( ) A、與直流電源負極相連接、與直流電源負極相連接 B、與直流電源的正極相連接、與直流電源的正極相連接 C、與銅板相連接、與銅板相連接 D、與鋅板相連接、與鋅板相連接 4.下列說法正確的是下列說法正確的是 （ ） A鋼鐵因含雜質(zhì)而容易發(fā)生電化腐蝕，所以鋼鐵因含雜質(zhì)而容易發(fā)生電化腐蝕，所以 合金都不耐腐蝕合金都不耐腐蝕 B原電池反應是導致金屬腐蝕的主要原因，原電池反應是導致金屬腐蝕的主要原因， 故

17、不能用來減緩金屬的腐蝕故不能用來減緩金屬的腐蝕 C鋼鐵電化腐蝕的兩種類型主要區(qū)別在于水鋼鐵電化腐蝕的兩種類型主要區(qū)別在于水 膜的膜的pH不同，引起的正極反應不同不同，引起的正極反應不同D無論哪無論哪 種類型的腐蝕，其實質(zhì)都是金屬被氧化種類型的腐蝕，其實質(zhì)都是金屬被氧化 AD CD 5. 銅制品上的鋁質(zhì)鉚釘，在潮濕空氣中易腐銅制品上的鋁質(zhì)鉚釘，在潮濕空氣中易腐 蝕的原因可描述為蝕的原因可描述為( ) A. 形成原電池鋁作負極形成原電池鋁作負極 B. 形成原電池時銅作負極形成原電池時銅作負極 C. 形成原電池時，電流由鋁經(jīng)導線流向銅形成原電池時，電流由鋁經(jīng)導線流向銅 D. 鋁質(zhì)鉚釘發(fā)生了化學腐蝕鋁

18、質(zhì)鉚釘發(fā)生了化學腐蝕 6. 以下現(xiàn)象與電化腐蝕無關(guān)的是以下現(xiàn)象與電化腐蝕無關(guān)的是( ) A. 黃銅黃銅(銅鋅合金銅鋅合金)制作的銅鑼不易產(chǎn)生銅銹制作的銅鑼不易產(chǎn)生銅銹 B. 生鐵比軟鐵芯生鐵比軟鐵芯(幾乎是純鐵幾乎是純鐵)容易生銹容易生銹 C. 鐵質(zhì)器件附有銅質(zhì)配件，在接觸處易生銹鐵質(zhì)器件附有銅質(zhì)配件，在接觸處易生銹 D. 銀質(zhì)獎牌久置后表面變暗銀質(zhì)獎牌久置后表面變暗 A D 7鋼鐵表面鍍有下列金屬時，當鍍層部分被鋼鐵表面鍍有下列金屬時，當鍍層部分被 破壞時，鐵不易被腐蝕的是破壞時，鐵不易被腐蝕的是( ) ASn BZn CCu DAg 8. 如圖各燒杯中盛有海水，鐵在其中被腐蝕如圖各燒杯中盛

19、有海水，鐵在其中被腐蝕 由快到慢的順序為由快到慢的順序為( ) A. B. C. D. B C 9.下列事實不能用電化學理論解釋的是（下列事實不能用電化學理論解釋的是（ ） A. 輪船水線以下的船殼上鑲嵌有一定量的輪船水線以下的船殼上鑲嵌有一定量的 鋅塊鋅塊 B鍍鋅的鐵制品比鍍錫的鐵制品耐用鍍鋅的鐵制品比鍍錫的鐵制品耐用 C. 鋁片不用特殊方法保存鋁片不用特殊方法保存 D常溫下鋁跟稀硫酸快速反應，跟濃硫酸常溫下鋁跟稀硫酸快速反應，跟濃硫酸 幾幾 乎不反應乎不反應 10、下列敘述中不正確的是、下列敘述中不正確的是（ ） A、金屬的電化腐蝕比化學腐蝕普遍、金屬的電化腐蝕比化學腐蝕普遍 B、鋼鐵在干

20、燥空氣里不易腐蝕、鋼鐵在干燥空氣里不易腐蝕 C、用鋁質(zhì)鉚釘鉚接鐵板，鐵板易被腐蝕、用鋁質(zhì)鉚釘鉚接鐵板，鐵板易被腐蝕 D、原電池中電子由正極流入負極、原電池中電子由正極流入負極 CD CD 11、下列敘述正確的是、下列敘述正確的是（ ） A、原電池中陽離子向負極移動、原電池中陽離子向負極移動 B、原電池的負極發(fā)生氧化反應、原電池的負極發(fā)生氧化反應 C、馬口鐵（鍍錫）的表面一旦破損，鐵腐、馬口鐵（鍍錫）的表面一旦破損，鐵腐 蝕加快蝕加快 D、白鐵（鍍鋅）的表面一旦破損，鐵腐蝕、白鐵（鍍鋅）的表面一旦破損，鐵腐蝕 加快加快 12.自來水管與下列材料做成的水龍頭連接，自來水管與下列材料做成的水龍頭連接

21、， 銹蝕最快的鐵水管連接的是銹蝕最快的鐵水管連接的是 （ ） A、銅水龍頭、銅水龍頭 B、鐵水龍頭、鐵水龍頭 C、塑料水龍頭、塑料水龍頭 D、陶瓷水龍頭、陶瓷水龍頭 BC A 二、填空題二、填空題 1、在經(jīng)常受酸雨危害的地區(qū)，金屬制、在經(jīng)常受酸雨危害的地區(qū)，金屬制 品易受腐蝕。其中鐵制品主要發(fā)生品易受腐蝕。其中鐵制品主要發(fā)生_ 腐蝕，負極反應式為腐蝕，負極反應式為 _；銅制品發(fā)；銅制品發(fā) 生生_腐蝕，正極反應式是腐蝕，正極反應式是 _。 析氫析氫 Fe - 2e- = Fe2+ 吸氧吸氧 O2+4H+4e-= 2H2O 2、燒過菜的鐵鍋未及時洗去含有、燒過菜的鐵鍋未及時洗去含有NaCl的的 殘

22、液，過一段時間便出現(xiàn)紅棕色的鐵銹斑殘液，過一段時間便出現(xiàn)紅棕色的鐵銹斑 點，已知該銹斑為點，已知該銹斑為Fe(OH)3失水的產(chǎn)物。失水的產(chǎn)物。 表示表示Fe(OH)3生成的電極反應式、離子方生成的電極反應式、離子方 程式和化學方程式分別為；程式和化學方程式分別為； （1）負極）負極 ， 正極正極 ； （2） ； （3） 。 2Fe - 4e- = 2Fe2+ O2+2H2O+4e-=4OH- 2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 3、在含有、在含有H2S氣體的空氣中，銀器表面易氣體的空氣中，銀器表面易 變黑（生成了變黑（生成了Ag2S），原因是銀發(fā)生了），原因是銀發(fā)生了 _（填（填“析氫析氫”或或“吸氧吸氧”）腐蝕，）腐蝕， 其電極反應式為：正其電極反應式為：正 極極 ， 負極負極 ， 最終在銀器表面生成最終在銀器表面生成Ag2S的離子方程式的離子方程式 是：是： 。 吸氧吸氧 O2+2H2O+4e- = 4OH- Ag-e- = Ag+ 2Ag+H2S=Ag2S+2H+ 為了除去銀器表面的為了除去銀器表面的Ag2S，可采用如下方，可采用如下方 法：在一個鋁制的容器中放入食鹽溶液