高中化學(xué)選修四第四章 金屬電化學(xué)腐蝕與防護(hù)

1、金屬腐蝕金屬腐蝕 我國(guó)作為世界上鋼鐵產(chǎn)量最多的國(guó)家（我國(guó)作為世界上鋼鐵產(chǎn)量最多的國(guó)家（2005年全國(guó)生年全國(guó)生產(chǎn)鋼材產(chǎn)鋼材37117.02萬噸）萬噸） ，每年被腐蝕的鐵占到我國(guó)鋼，每年被腐蝕的鐵占到我國(guó)鋼鐵年產(chǎn)量的十分之一，因?yàn)榻饘俑g而造成的損失占鐵年產(chǎn)量的十分之一，因?yàn)榻饘俑g而造成的損失占到國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的到國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的2%4%；約合人民幣：；約合人民幣：3000億元億元（ 2005年我國(guó)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值將達(dá)年我國(guó)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值將達(dá)15萬億元）萬億元） 。 根據(jù)各國(guó)調(diào)查結(jié)果，一般說來，金屬腐蝕所造成的經(jīng)根據(jù)各國(guó)調(diào)查結(jié)果，一般說來，金屬腐蝕所造成的經(jīng)濟(jì)損失大致為該國(guó)國(guó)民生產(chǎn)總值的濟(jì)損失大致為該國(guó)

2、國(guó)民生產(chǎn)總值的4%左右。左右。 另據(jù)國(guó)外統(tǒng)計(jì)，金屬腐蝕的年損失另據(jù)國(guó)外統(tǒng)計(jì)，金屬腐蝕的年損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過水災(zāi)、火水災(zāi)、火災(zāi)、風(fēng)災(zāi)和地震（平均值）損失的災(zāi)、風(fēng)災(zāi)和地震（平均值）損失的總和總和，在這里，在這里還不還不包括包括由于腐蝕導(dǎo)致的停工、減產(chǎn)和爆炸等造成的間接由于腐蝕導(dǎo)致的停工、減產(chǎn)和爆炸等造成的間接損失。損失。 金屬腐蝕的主要害處，金屬腐蝕的主要害處，不僅在不僅在于金屬本身的損失，更嚴(yán)重的于金屬本身的損失，更嚴(yán)重的是金屬制品結(jié)構(gòu)損壞所造成的損失比金屬本身要大到無法估是金屬制品結(jié)構(gòu)損壞所造成的損失比金屬本身要大到無法估量。量。 腐蝕不僅造成經(jīng)濟(jì)損失，也經(jīng)常對(duì)安全構(gòu)成威脅腐蝕不僅造成經(jīng)濟(jì)損

3、失，也經(jīng)常對(duì)安全構(gòu)成威脅。 國(guó)內(nèi)外都曾發(fā)生過許多災(zāi)難性腐蝕事故，如飛機(jī)因某一零部國(guó)內(nèi)外都曾發(fā)生過許多災(zāi)難性腐蝕事故，如飛機(jī)因某一零部件破裂而件破裂而墜毀墜毀；橋梁因鋼梁產(chǎn)生裂縫而；橋梁因鋼梁產(chǎn)生裂縫而塌陷塌陷；油管因穿孔或；油管因穿孔或裂縫而漏油，引起著火裂縫而漏油，引起著火爆炸爆炸；化工廠中儲(chǔ)酸槽穿孔泄漏，造；化工廠中儲(chǔ)酸槽穿孔泄漏，造成重大環(huán)境成重大環(huán)境污染污染；管道和設(shè)備跑、冒、滴、漏，破壞生產(chǎn)環(huán)；管道和設(shè)備跑、冒、滴、漏，破壞生產(chǎn)環(huán)境，有毒氣體如境，有毒氣體如Cl2、H2S、HCN等的泄漏，更會(huì)危及工作等的泄漏，更會(huì)危及工作人員和附近居民的人員和附近居民的生命安全生命安全。 金屬的電化

4、學(xué)腐蝕與防護(hù)金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)金屬陽離子金屬陽離子失失e-氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)3、金屬腐蝕的類型、金屬腐蝕的類型化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕析氫腐蝕析氫腐蝕吸氧腐蝕吸氧腐蝕（常見普遍常見普遍）一、金屬的腐蝕一、金屬的腐蝕金屬原子金屬原子2、金屬腐蝕的本質(zhì)：、金屬腐蝕的本質(zhì)：1、金屬腐蝕：、金屬腐蝕：是指金屬或合金跟接觸的氣體或液體發(fā)是指金屬或合金跟接觸的氣體或液體發(fā)生氧化還原反應(yīng)而腐蝕損耗的現(xiàn)象。生氧化還原反應(yīng)而腐蝕損耗的現(xiàn)象。 金屬跟接觸到的物質(zhì)（如金屬跟接觸到的物質(zhì)（如OO2 2、CICI2 2、SOSO2 2等）等） 直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。4

5、、化學(xué)腐蝕、化學(xué)腐蝕（1 1）定義：）定義：（2 2）影響因素：）影響因素：金屬的活潑性金屬的活潑性環(huán)境的溫度環(huán)境的溫度氧化劑濃度等氧化劑濃度等石油管道內(nèi)壁的嚴(yán)重腐蝕石油管道內(nèi)壁的嚴(yán)重腐蝕 在潮濕的空氣中，純鐵腐蝕得快，還在潮濕的空氣中，純鐵腐蝕得快，還是生鐵腐蝕得快？為什么？是生鐵腐蝕得快？為什么？思考思考: :構(gòu)成原電池的條件是什么構(gòu)成原電池的條件是什么? ?1 1、活潑性不同的兩個(gè)電極；、活潑性不同的兩個(gè)電極；2 2、電解質(zhì)溶液；、電解質(zhì)溶液；3 3、形成閉合回路。、形成閉合回路。5、電化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕（1 1）定義：）定義： 不純的金屬（或合金）跟電解質(zhì)溶液接觸時(shí)，會(huì)發(fā)不純的金屬（

6、或合金）跟電解質(zhì)溶液接觸時(shí)，會(huì)發(fā)生原電池反應(yīng)，比較活潑的金屬失去電子而被氧化。生原電池反應(yīng)，比較活潑的金屬失去電子而被氧化。正極：正極： 2H2H+ + 2e+ 2e- - =H =H2 2 （還原反應(yīng)）（還原反應(yīng)）負(fù)極：負(fù)極： Fe - 2e- = Fe2+（氧化反應(yīng)）（氧化反應(yīng)）電池反應(yīng)：電池反應(yīng)： Fe + 2H+ =Fe2+ + H2 當(dāng)鋼鐵處于當(dāng)鋼鐵處于酸性酸性環(huán)境環(huán)境中時(shí)，中時(shí)，易發(fā)生易發(fā)生析氫腐蝕析氫腐蝕；負(fù)極：負(fù)極： 2Fe - 4e- =2 Fe2+（氧化反應(yīng)）（氧化反應(yīng)）正極：正極： O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-（還原反應(yīng)）（還原反應(yīng)）電池反應(yīng)：電池反應(yīng)： 2

7、Fe+ O2+2H2O =2Fe(OH)2鋼鐵在鋼鐵在酸性很弱酸性很弱或或中性中性條件下，條件下，易發(fā)生易發(fā)生吸氧腐蝕吸氧腐蝕。4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O =4 Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O+(3-x) H2OFe(OH)3脫去一部分水生成的鐵銹脫去一部分水生成的鐵銹 (Fe2O3xH2O)吸氧腐蝕還會(huì)進(jìn)一步反應(yīng)：吸氧腐蝕還會(huì)進(jìn)一步反應(yīng)：析氫腐蝕析氫腐蝕和和吸氧腐蝕吸氧腐蝕都都屬于屬于電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕?；瘜W(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的比較化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的比較:化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕條件條件現(xiàn)象現(xiàn)象本質(zhì)本質(zhì)聯(lián)系聯(lián)系金屬跟非金屬單質(zhì)或非金屬跟非金屬

8、單質(zhì)或非電解質(zhì)液體直接接觸電解質(zhì)液體直接接觸不純金屬或合金不純金屬或合金跟電解質(zhì)溶液接觸跟電解質(zhì)溶液接觸無電流產(chǎn)生無電流產(chǎn)生有有微弱電流微弱電流產(chǎn)生產(chǎn)生金屬被氧化金屬被氧化較活潑金屬被氧化較活潑金屬被氧化兩者往往同時(shí)發(fā)生，電化腐蝕更普遍兩者往往同時(shí)發(fā)生，電化腐蝕更普遍交流與討論交流與討論鐵生銹除了必須有空氣及水的參與外，還受其他一些因素鐵生銹除了必須有空氣及水的參與外，還受其他一些因素的影響。請(qǐng)解釋下列有關(guān)鐵生銹現(xiàn)象的原因。的影響。請(qǐng)解釋下列有關(guān)鐵生銹現(xiàn)象的原因。1.相對(duì)于在內(nèi)河行駛的輪船來說，海輪更容易被腐蝕。相對(duì)于在內(nèi)河行駛的輪船來說，海輪更容易被腐蝕。因?yàn)楹Ｋ泻休^多的氯化鈉等鹽類，導(dǎo)

9、電能力比內(nèi)河的水因?yàn)楹Ｋ泻休^多的氯化鈉等鹽類，導(dǎo)電能力比內(nèi)河的水更強(qiáng)，而在更強(qiáng)，而在電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液中，中，電化學(xué)腐蝕更容易電化學(xué)腐蝕更容易進(jìn)行。進(jìn)行。2.用于連接銅板的鐵螺絲容易生銹。用于連接銅板的鐵螺絲容易生銹。是由于鐵與銅及空氣中的水蒸汽構(gòu)成了原電池，鐵作是由于鐵與銅及空氣中的水蒸汽構(gòu)成了原電池，鐵作原原電池的負(fù)極電池的負(fù)極，因此鐵易被腐蝕而生銹。，因此鐵易被腐蝕而生銹。 請(qǐng)大家根據(jù)鐵生銹的原理，思考請(qǐng)大家根據(jù)鐵生銹的原理，思考應(yīng)采取什么措施防止鐵生銹？應(yīng)采取什么措施防止鐵生銹？交流與討論交流與討論金屬的防護(hù)金屬的防護(hù)1、影響金屬腐蝕的因素、影響金屬腐蝕的因素2、金屬防護(hù)的常用方

10、法、金屬防護(hù)的常用方法改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)：如將鋼鐵制成不銹鋼。改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)：如將鋼鐵制成不銹鋼。在金屬表面覆蓋保護(hù)層：如涂油漆，鍍?cè)诮饘俦砻娓采w保護(hù)層：如涂油漆，鍍Zn、Sn等。等。在要保護(hù)的金屬上連接一種比該種金屬更易失去在要保護(hù)的金屬上連接一種比該種金屬更易失去 電子的金屬（形成原電池保護(hù)）。電子的金屬（形成原電池保護(hù)）。本性本性本身的性質(zhì)和雜質(zhì)的活動(dòng)性；本身的性質(zhì)和雜質(zhì)的活動(dòng)性；外界條件外界條件溫度及介質(zhì)溫度及介質(zhì)排除造成腐蝕的因素排除造成腐蝕的因素原理原理 ：形成原電池反應(yīng)時(shí)，讓形成原電池反應(yīng)時(shí)，讓被保護(hù)金屬被保護(hù)金屬做做正正極極(陰極陰極)，不反應(yīng)，起到保護(hù)作用；而，不反應(yīng)，起

11、到保護(hù)作用；而活潑金屬反應(yīng)受到腐蝕活潑金屬反應(yīng)受到腐蝕。1.1.犧牲陽極的陰極保護(hù)法犧牲陽極的陰極保護(hù)法二、金屬的電化學(xué)防護(hù)二、金屬的電化學(xué)防護(hù) 犧牲陽極犧牲陽極的的陰極保護(hù)法陰極保護(hù)法示意圖示意圖船身如何防腐蝕的？船身如何防腐蝕的？用犧牲鋅塊的方法來保護(hù)用犧牲鋅塊的方法來保護(hù)船身上裝鋅塊船身上裝鋅塊2.2.外加電流的陰極保護(hù)法外加電流的陰極保護(hù)法 將將被保護(hù)金屬被保護(hù)金屬與另一與另一附加電極附加電極作為電解池的作為電解池的兩個(gè)極，使兩個(gè)極，使被保護(hù)的金屬被保護(hù)的金屬作為作為陰極陰極，在外加直流，在外加直流電的作用下使陰極得到保護(hù)。此法主要用于防止電的作用下使陰極得到保護(hù)。此法主要用于防止土壤

12、、海水及水中金屬設(shè)備的腐蝕。土壤、海水及水中金屬設(shè)備的腐蝕。輔助陽極輔助陽極（不溶性）（不溶性）外加電流外加電流的的陰極保護(hù)法陰極保護(hù)法示意圖示意圖小結(jié)：三、金屬的防護(hù)小結(jié)：三、金屬的防護(hù)1）金屬腐蝕快慢的判斷）金屬腐蝕快慢的判斷2）金屬的防護(hù)方法）金屬的防護(hù)方法外加電源的陰極保護(hù)法外加電源的陰極保護(hù)法犧牲陽極的陰極保護(hù)法犧牲陽極的陰極保護(hù)法探究一：鍍鋅鐵皮和鍍錫鐵皮哪個(gè)更易被腐探究一：鍍鋅鐵皮和鍍錫鐵皮哪個(gè)更易被腐蝕？為什么？蝕？為什么？探究二、純鋅和粗鋅哪個(gè)更易和酸反應(yīng)？如探究二、純鋅和粗鋅哪個(gè)更易和酸反應(yīng)？如果向酸中再加入硫酸銅又會(huì)什么現(xiàn)象？果向酸中再加入硫酸銅又會(huì)什么現(xiàn)象？1下列敘述中

13、正確的是（下列敘述中正確的是（ ） 鋅跟稀硫酸制取氫氣，加入少量硫酸銅溶液能加快反應(yīng)速率鋅跟稀硫酸制取氫氣，加入少量硫酸銅溶液能加快反應(yīng)速率 鍍層破壞后，白鐵（鍍鋅鐵）比馬口鐵（鍍錫鐵）更易腐蝕鍍層破壞后，白鐵（鍍鋅鐵）比馬口鐵（鍍錫鐵）更易腐蝕 鋼鐵表面常易銹蝕生成鋼鐵表面常易銹蝕生成 Fe2O3 x H2O A. 都正確都正確 B. C. D. 2埋在地下的鑄鐵輸油管道，在下列各種情況下被腐蝕埋在地下的鑄鐵輸油管道，在下列各種情況下被腐蝕的速度最慢的是（的速度最慢的是（ ） 在含鐵元素較多的酸性土壤中在含鐵元素較多的酸性土壤中 在潮濕疏松透氣的土壤中在潮濕疏松透氣的土壤中C. 在干燥致密不

14、透氣的土壤中在干燥致密不透氣的土壤中 D. 含碳粒較多、潮濕透氣的中性土壤中含碳粒較多、潮濕透氣的中性土壤中C3為了防止鋼鐵銹蝕，下列防護(hù)方法中正確的是（為了防止鋼鐵銹蝕，下列防護(hù)方法中正確的是（ ） A. 在精密機(jī)床的鐵床上安裝銅螺釘在精密機(jī)床的鐵床上安裝銅螺釘B. 在排放海水的鋼鐵閥門上用導(dǎo)線連接一塊石墨，一同在排放海水的鋼鐵閥門上用導(dǎo)線連接一塊石墨，一同浸入海水中浸入海水中C. 在海輪舷上用鐵絲系住鋅板浸在海水里在海輪舷上用鐵絲系住鋅板浸在海水里D. 在地下輸油的鑄鐵管上接直流電源的負(fù)極在地下輸油的鑄鐵管上接直流電源的負(fù)極4白鐵皮（鍍鋅）發(fā)生析氫腐蝕時(shí)，若有白鐵皮（鍍鋅）發(fā)生析氫腐蝕時(shí)，若有0.2mol電子電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，下列說法正確的是（發(fā)生轉(zhuǎn)移，下列說法正確的是（ ）A.有有6.5g鋅被腐蝕鋅被腐蝕 B.在標(biāo)準(zhǔn)狀況下有在標(biāo)準(zhǔn)狀況下有22.4L氫氣放出氫氣放出C.有有2.8g鐵被腐蝕鐵被腐蝕D.在標(biāo)準(zhǔn)狀況下有在標(biāo)準(zhǔn)狀況下有2.24L氣體放出氣體放出CDAD下列裝置暴露空氣中一段時(shí)間下列裝置暴露空氣中一段時(shí)間,鐵的腐蝕由快到慢鐵的腐蝕由快到慢 順序順序 .FeFeCFeZnFeZnFeCuA(海水海水)B(海水海水)C(海水海水)D(海水海水)FeSnF(海水海水)E(海水海水)DE F AC B拓展練習(xí)拓展練習(xí)課堂練習(xí)課堂練習(xí)如圖如圖, 水槽中