第四節(jié)__金屬電化學腐蝕與防護1

1、 中國航天工業(yè)總公司第三十一研究所近日公布了一中國航天工業(yè)總公司第三十一研究所近日公布了一組數(shù)據(jù)：組數(shù)據(jù)： 全球全球每一分鐘每一分鐘就有就有1噸噸鋼腐蝕成鐵銹鋼腐蝕成鐵銹. 全世界每年因為金屬腐蝕造成的直接經(jīng)濟全世界每年因為金屬腐蝕造成的直接經(jīng)濟 損失約達損失約達70007000億美元，是地震、水災、臺億美元，是地震、水災、臺 風等自然災害造成損失總和的風等自然災害造成損失總和的6 6倍倍。 我國因金屬腐蝕造成的損失占國民生產(chǎn)總我國因金屬腐蝕造成的損失占國民生產(chǎn)總 值的值的4%4%，鋼鐵因腐蝕而報廢的數(shù)量約占鋼，鋼鐵因腐蝕而報廢的數(shù)量約占鋼 鐵當年產(chǎn)量的鐵當年產(chǎn)量的25%-30%25%-30%

2、。金屬的腐蝕在生活中非常普遍金屬的腐蝕在生活中非常普遍鋼鐵生銹鋼鐵生銹銅器生銹銅器生銹銅器表面生成銅綠銅器表面生成銅綠 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，于金屬本身的損失，更嚴重的是金屬制品結構損壞所造成的損失比金屬更嚴重的是金屬制品結構損壞所造成的損失比金屬本身要大到無法估量。本身要大到無法估量。 腐蝕不僅造成腐蝕不僅造成經(jīng)濟損失經(jīng)濟損失，也經(jīng)常對，也經(jīng)常對安全安全構成構成威脅威脅。 國內(nèi)外都曾發(fā)生過許多災難性腐蝕事故，如飛機因國內(nèi)外都曾發(fā)生過許多災難性腐蝕事故，如飛機因某一零部件破裂而某一零部件破裂而墜毀墜毀；橋梁因鋼梁產(chǎn)生裂縫而；橋梁因鋼梁產(chǎn)生裂縫而塌

3、塌陷陷；油管因穿孔或裂縫而漏油，引起著火；油管因穿孔或裂縫而漏油，引起著火爆炸爆炸；化；化工廠中儲酸槽穿孔泄漏，造成重大環(huán)境工廠中儲酸槽穿孔泄漏，造成重大環(huán)境污染污染；管道；管道和設備跑、冒、滴、漏，破壞生產(chǎn)環(huán)境，有毒氣體和設備跑、冒、滴、漏，破壞生產(chǎn)環(huán)境，有毒氣體如如Cl2、H2S、HCN等的泄漏，更會危及工作人員和等的泄漏，更會危及工作人員和附近居民的附近居民的生命安全生命安全。面對這樣驚人的數(shù)據(jù)和金屬腐蝕危害事面對這樣驚人的數(shù)據(jù)和金屬腐蝕危害事實，大家有沒有想過，實，大家有沒有想過，鋼鐵是怎樣被腐蝕的？鋼鐵是怎樣被腐蝕的？怎樣防腐？怎樣防腐？新課標人教版新課標人教版 選修四選修四 化學反

4、應原理化學反應原理第四章第四章 電化學基礎電化學基礎第四節(jié)第四節(jié) 金屬的電化學腐蝕與防護金屬的電化學腐蝕與防護閱讀課本閱讀課本P P8484金屬的腐蝕金屬的腐蝕 金屬或合金跟周圍接觸到的氣體或金屬或合金跟周圍接觸到的氣體或液體進行化學反應而腐蝕損耗的過程，液體進行化學反應而腐蝕損耗的過程，即為金屬的腐蝕。即為金屬的腐蝕。其本質是金屬原子失其本質是金屬原子失去電子被氧化的過程。去電子被氧化的過程?；瘜W腐蝕化學腐蝕電化學腐蝕電化學腐蝕條件條件電流電流本質本質影響影響因素因素聯(lián)系聯(lián)系 金屬跟干燥氣體或非金屬跟干燥氣體或非電解質液體直接接觸電解質液體直接接觸 不純金屬或合金跟電不純金屬或合金跟電解質溶

5、液接觸解質溶液接觸無電流產(chǎn)生無電流產(chǎn)生有微弱電流產(chǎn)生有微弱電流產(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 與接觸物質的氧化性與接觸物質的氧化性及溫度有關及溫度有關 與電解質溶液的酸與電解質溶液的酸堿性及金屬活性有關堿性及金屬活性有關兩者往往同時發(fā)生，電化學腐蝕更普遍兩者往往同時發(fā)生，電化學腐蝕更普遍 知識歸納知識歸納 問題討論問題討論鋼鐵及其制品通常為含碳的鐵合金，它鋼鐵及其制品通常為含碳的鐵合金，它們在什么條件下易生銹？們在什么條件下易生銹？ 試設計實驗來試設計實驗來證明你的結論。證明你的結論。 將除銹過的鐵釘，放入裝有將除銹過的鐵釘，放入裝有飽和食鹽水飽和食鹽水的的具支試管中

6、幾分鐘后，觀察具支試管中幾分鐘后，觀察導管中的水柱變導管中的水柱變化化. 探究探究 一、金屬的一、金屬的電化學電化學腐蝕腐蝕 負極：負極：2Fe-4e-=2Fe2+ 正極：正極：O2+2H2O+4e=4OH- 總反應：總反應：2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH) 2 4Fe(OH) 2+2H2O+O2=4Fe(OH) 3 Fe2O3 nH2O （鐵銹）（鐵銹） A吸吸氧腐蝕氧腐蝕中性或者弱酸中性或者弱酸環(huán)境下，鋼鐵發(fā)生了腐蝕，該環(huán)境下，鋼鐵發(fā)生了腐蝕，該過程中過程中吸收了氧氣吸收了氧氣，因此稱為，因此稱為吸吸氧腐蝕。氧腐蝕。( (中性或者弱酸中性或者弱酸環(huán)境環(huán)境) ) 負極：負極：Fe

7、- 2e- = Fe2+ 正極：正極：2H+ 2e = H2 總反應：總反應：Fe+2H+= Fe2+H2 析析氫腐蝕氫腐蝕 ( (酸性較強的酸性較強的環(huán)境環(huán)境) ) 如果鋼鐵表面的水膜如果鋼鐵表面的水膜酸性酸性較強的話較強的話,正極就會析出氫氣正極就會析出氫氣,稱為稱為析析氫腐蝕。氫腐蝕。 隨著氫氣的析出隨著氫氣的析出,水的水的PH上升上升,Fe2+和和OH-結合生成結合生成Fe(OH) 2,被被O2氧化后生氧化后生成成Fe(OH) 3,進而形成鐵銹。進而形成鐵銹。A（往水中通（往水中通CO2、SO2、H2S等氣體制等氣體制得酸性溶液）得酸性溶液） 將除銹過的鐵釘，放入裝有將除銹過的鐵釘，放

8、入裝有稀鹽酸稀鹽酸的具支的具支試管中幾分鐘后，試管中幾分鐘后，導管中的水柱如何變化導管中的水柱如何變化？ 推測推測 加入飽和食鹽水的試管加入飽和食鹽水的試管:加入稀鹽酸的試管加入稀鹽酸的試管:導管內(nèi)液面導管內(nèi)液面下降下降導管內(nèi)液面導管內(nèi)液面上升上升現(xiàn)象現(xiàn)象鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較Fe2O3 nH2O（鐵銹鐵銹）通常兩種腐蝕同時存在，但以后者更普遍。通常兩種腐蝕同時存在，但以后者更普遍。析氫腐蝕析氫腐蝕吸氧腐蝕吸氧腐蝕條件條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酸性很弱或堿性或堿性電極反應電極反應負極負極Fe(- )Fe-2e-=Fe2+2Fe-4

9、e-=2Fe2+正極正極C(+)2H+2e-=H2O2+2H2O+4e-=4OH-總反應總反應:Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3聯(lián)系聯(lián)系 請大家根據(jù)鐵生銹的原理，思考請大家根據(jù)鐵生銹的原理，思考應采取什么措施防止鐵生銹？應采取什么措施防止鐵生銹？交流與討論交流與討論原理原理 ： 形成原電池反應時，讓形成原電池反應時，讓被保護金屬被保護金屬做做正正極極，不反應，起到保護作用；而，不反應，起到保護作用；而活潑金活潑金屬反應受到腐蝕屬反應受到腐蝕。1.1.犧牲陽極的陰極保護法犧牲陽極的陰極保護法

10、（負極）（正極）（負極）（正極）二、金屬的二、金屬的電化學電化學防護防護金屬發(fā)生電化學腐蝕時，總是哪一極被腐蝕？金屬發(fā)生電化學腐蝕時，總是哪一極被腐蝕？如果能讓被腐蝕金屬成為哪一極，該金屬就不如果能讓被腐蝕金屬成為哪一極，該金屬就不會被腐蝕？會被腐蝕？犧牲陽極犧牲陽極的的陰極保護法陰極保護法示意圖示意圖1.1.犧牲陽極的陰極保護法犧牲陽極的陰極保護法 （負極）（正極）（負極）（正極） 將被保護金屬與另一附加電極作為電解池的兩將被保護金屬與另一附加電極作為電解池的兩個極，使個極，使被保護的金屬被保護的金屬作為作為陰極陰極，在外加直流電，在外加直流電的作用下使陰極得到保護。此法主要用于防止土的作用

11、下使陰極得到保護。此法主要用于防止土壤、海水及水中金屬設備的腐蝕。壤、海水及水中金屬設備的腐蝕。2 2、外加電流的陰極保護法、外加電流的陰極保護法輔助陽極輔助陽極（不溶性）（不溶性）除此以外還有其它防護方法嗎？除此以外還有其它防護方法嗎？金屬防護的幾種重要方法金屬防護的幾種重要方法在金屬表面覆蓋保護層。在金屬表面覆蓋保護層。 改變金屬內(nèi)部的組織結構，制成合金。改變金屬內(nèi)部的組織結構，制成合金。 電化學保護法，即將金屬作為原電池的電化學保護法，即將金屬作為原電池的正極或電解池的陰極而受到保護。正極或電解池的陰極而受到保護。1.埋在地下的輸油鑄鐵管道，在下列各種情況下被埋在地下的輸油鑄鐵管道，在下

12、列各種情況下被腐蝕速率最慢的是腐蝕速率最慢的是 ( ) A在潮濕疏松的土壤中；在潮濕疏松的土壤中； B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； C在干燥致密不透氣的土壤中；在干燥致密不透氣的土壤中； D在含碳較多的潮濕透氣的中性土壤在含碳較多的潮濕透氣的中性土壤C練習練習2、下列關于鋼鐵銹蝕的敘述中，錯誤的是、下列關于鋼鐵銹蝕的敘述中，錯誤的是（ ）A.酸雨能使鋼鐵更容易發(fā)生電化學腐蝕酸雨能使鋼鐵更容易發(fā)生電化學腐蝕B.鋼鐵在潮濕的地窖中較易發(fā)生析氫腐蝕鋼鐵在潮濕的地窖中較易發(fā)生析氫腐蝕C.鐵銹的主要成分是鐵銹的主要成分是Fe2O3nH2OD.鋼鐵銹蝕時，鐵原子失去電子成為鋼鐵

13、銹蝕時，鐵原子失去電子成為Fe3+，而后生成而后生成Fe（OH）3，再部分脫水成為氧化，再部分脫水成為氧化鐵的水合物鐵的水合物D D練習練習練習練習1、如圖、如圖, 水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天觀察：水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天觀察：（1）若液面上升，則溶液呈若液面上升，則溶液呈 性，發(fā)生性，發(fā)生 腐蝕腐蝕,電極反應式為：負極：電極反應式為：負極： ,正極：正極：若液面下降，則溶液呈若液面下降，則溶液呈 性，性，發(fā)生腐蝕，電極反應式為：負極：發(fā)生腐蝕，電極反應式為：負極： 正極：正極： 。（2）中性或堿性中性或堿性 吸氧吸氧2Fe4e-2Fe2+O2+2H2O+4e-4OH酸性酸性析氫

14、析氫Fe2e-Fe2+2H+2e-H2 3.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是的順序是(5) (2) (1) (3) (4)課堂練習課堂練習4、下列裝置中四塊相同的下列裝置中四塊相同的Zn片，放置一段時間后腐蝕片，放置一段時間后腐蝕速率由速率由慢慢到到快快的順序是的順序是_( 4 ) ( 2 ) ( 1 ) ( 3 )金屬腐蝕的快慢程度：金屬腐蝕的快慢程度：電解池的陽極電解池的陽極原電池的負極原電池的負極化學腐蝕化學腐蝕原電池的正極原電池的正極電解池的陰極電解池的陰極實驗驗證實驗驗證：犧牲陽極的陰極保護法：犧牲陽極的陰極保護法按圖連接好裝置，按圖連接好裝置，觀察觀察Fe