選修四第四章第四節(jié) 金屬電化學(xué)腐蝕與防護(hù)

1、第四章第四章 電化學(xué)基礎(chǔ)電化學(xué)基礎(chǔ)第第4 4節(jié)節(jié) 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)鋼鐵生銹銅器表面生成銅綠 全球全球每一分鐘就有每一分鐘就有1 1噸噸鋼腐蝕成鐵銹鋼腐蝕成鐵銹. . 全球每年鋼鐵腐蝕的經(jīng)濟(jì)損失約全球每年鋼鐵腐蝕的經(jīng)濟(jì)損失約1000010000億美元億美元，占，占各國(guó)國(guó)民生產(chǎn)總值各國(guó)國(guó)民生產(chǎn)總值GNPGNP的的2%2%4%.4%. 在美國(guó)，每年因鋼鐵腐蝕造成的損失就占國(guó)內(nèi)生產(chǎn)在美國(guó)，每年因鋼鐵腐蝕造成的損失就占國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的總值的3%3%，大約，大約三分之一三分之一的化學(xué)設(shè)備因局部腐蝕而的化學(xué)設(shè)備因局部腐蝕而停工。停工。 我國(guó)鋼鐵腐蝕經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)我國(guó)鋼鐵腐蝕經(jīng)濟(jì)損失高

2、達(dá)28002800億人民幣億人民幣，約占國(guó)，約占國(guó)民生產(chǎn)總值民生產(chǎn)總值GNPGNP的的4%4%，每年約有，每年約有30%30%的鋼鐵因腐蝕而的鋼鐵因腐蝕而報(bào)廢。報(bào)廢。 給人類造成的損失是驚人的給人類造成的損失是驚人的!一、金屬的腐蝕一、金屬的腐蝕1 1、金屬腐蝕、金屬腐蝕 指金屬或合金與周圍接觸到的氣體或指金屬或合金與周圍接觸到的氣體或液體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而腐蝕損耗的過(guò)程。液體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而腐蝕損耗的過(guò)程。2 2、金屬腐蝕的本質(zhì)、金屬腐蝕的本質(zhì) 金屬本身失去電子變成陽(yáng)離子的過(guò)程金屬本身失去電子變成陽(yáng)離子的過(guò)程（發(fā)生氧化反應(yīng)）。（發(fā)生氧化反應(yīng)）。M - ne- = Mn+ 金屬跟接觸到的物質(zhì)（如金屬

3、跟接觸到的物質(zhì)（如SOSO2 2、ClCl2 2、OO2 2 石油等）石油等）直接直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。3 3、金屬腐蝕的類型、金屬腐蝕的類型升溫可加快升溫可加快金屬腐蝕金屬腐蝕家用燃?xì)庠畹闹行募矣萌細(xì)庠畹闹行牟课缓苋菀咨P部位很容易生銹食品罐頭放在南極食品罐頭放在南極9090多年了，卻很少生銹多年了，卻很少生銹海邊的鐵制品比較容易生銹。海邊的鐵制品比較容易生銹。 金屬跟接觸到的物質(zhì)（如金屬跟接觸到的物質(zhì)（如SOSO2 2、ClCl2 2、OO2 2等）等）直接直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。 不純金屬不純金屬或或合金合金跟跟電解質(zhì)溶液

4、電解質(zhì)溶液接觸時(shí)，接觸時(shí)，發(fā)生發(fā)生原電池反應(yīng)原電池反應(yīng)而引起的腐蝕，而引起的腐蝕，比較活潑的金屬失去電子被氧化。比較活潑的金屬失去電子被氧化。(次要)(主要)3 3、金屬腐蝕的類型、金屬腐蝕的類型化學(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)系金屬跟非金屬等金屬跟非金屬等物質(zhì)物質(zhì)直接接觸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(wú)電流產(chǎn)生無(wú)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較活潑金屬被氧化被氧化兩者往往同時(shí)發(fā)生，兩者往往同時(shí)發(fā)生，電化腐蝕更普遍電化腐蝕更普遍.鋼鐵鋼

5、鐵潮濕空氣潮濕空氣水膜水膜COCO2 2、 SOSO2 2、H H2 2S S電解質(zhì)溶液（電解質(zhì)溶液（H H+ +) )鐵鐵C C 原電池鋼鐵在這過(guò)程中發(fā)生了電化學(xué)腐蝕。鋼鐵在這過(guò)程中發(fā)生了電化學(xué)腐蝕。鋼鐵的鋼鐵的析氫腐蝕析氫腐蝕形成條件：水膜形成條件：水膜酸性教強(qiáng)酸性教強(qiáng)電極反應(yīng)式：電極反應(yīng)式：負(fù)極：負(fù)極：Fe 2e-=Fe2+正極：正極：2H+ + 2e-=H2鋼鐵的鋼鐵的吸氧腐蝕吸氧腐蝕形成條件：水膜形成條件：水膜酸性很弱酸性很弱 或呈或呈中性、堿性中性、堿性電極反應(yīng)式：電極反應(yīng)式：負(fù)極：負(fù)極：2Fe 4e-=2Fe2+正極：正極：2H2O+O2 + 4e-=4OH-鋼鐵腐蝕鋼鐵腐蝕析氫

6、腐蝕析氫腐蝕條件條件電電極極反反應(yīng)應(yīng)負(fù)極負(fù)極Fe(-)正極正極C(+)總反應(yīng)總反應(yīng)聯(lián)系聯(lián)系水膜呈水膜呈酸性酸性水膜呈水膜呈中性中性或堿或堿性性Fe-2e-=Fe2+2Fe-4e-=2Fe2+O2+2H2O+4e-=4OH-2H+2e=H22H+Fe=Fe2+H22Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2Fe2O3 nH2O4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 金屬的化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕往往同時(shí)發(fā)生，金屬的化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕往往同時(shí)發(fā)生， 但電化學(xué)腐蝕更普遍但電化學(xué)腐蝕更普遍, ,且以電化學(xué)腐蝕為主，且以電化學(xué)腐蝕為主， 電化學(xué)腐蝕又以吸氧腐蝕為主電化學(xué)腐蝕又以吸氧腐蝕為主.吸氧腐

7、蝕活動(dòng)與探究活動(dòng)與探究實(shí)驗(yàn)4-3 將經(jīng)過(guò)酸洗除銹的鐵釘，用將經(jīng)過(guò)酸洗除銹的鐵釘，用飽和食鹽水浸泡一下，放入下圖具支試飽和食鹽水浸泡一下，放入下圖具支試管中，觀察導(dǎo)管中水柱變化，并思考引管中，觀察導(dǎo)管中水柱變化，并思考引起變化的原因？起變化的原因？ 吸氧腐蝕吸氧腐蝕1.1.埋在地下的輸油鑄鐵管道，在下列各種埋在地下的輸油鑄鐵管道，在下列各種 情況下被腐蝕速率最慢的是情況下被腐蝕速率最慢的是 ( )( ) A A在潮濕疏松的土壤中；在潮濕疏松的土壤中； B 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 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 D在含碳較多的潮濕

8、透氣的中性土壤在含碳較多的潮濕透氣的中性土壤C CD D2.2.下列現(xiàn)象與電化學(xué)腐蝕無(wú)關(guān)的是（下列現(xiàn)象與電化學(xué)腐蝕無(wú)關(guān)的是（ ） A A黃銅制作的銅鑼不易產(chǎn)生銅綠黃銅制作的銅鑼不易產(chǎn)生銅綠 B B生鐵比軟鐵芯（幾乎是純鐵）容易生銹生鐵比軟鐵芯（幾乎是純鐵）容易生銹 C C鐵制器件附有銅制配件，在接觸處鐵制器件附有銅制配件，在接觸處 易生鐵銹易生鐵銹 D D銀質(zhì)獎(jiǎng)?wù)戮弥帽砻孀儼点y質(zhì)獎(jiǎng)?wù)戮弥帽砻孀儼道?：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(shí)間后腐蝕速片，放置一段時(shí)間后腐蝕速率由率由慢慢到到快快的順序是的順序是(4) (2) (1)(3) 結(jié)論結(jié)論 在同一電解質(zhì)溶液中，金屬腐

9、蝕的快慢規(guī)在同一電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕的快慢規(guī)律如下：律如下：電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕有防腐措施的腐蝕有防腐措施的腐蝕烤藍(lán)烤藍(lán)涂機(jī)油涂機(jī)油烤漆烤漆涂機(jī)油涂機(jī)油鍍鋅鍍鋅鍍鉻鍍鉻交流研討 自行車的金屬部件采用了什么樣的防護(hù)措施自行車的金屬部件采用了什么樣的防護(hù)措施? ?二、金屬的防護(hù)二、金屬的防護(hù)1. 1.制成合金（不銹鋼）制成合金（不銹鋼） 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) )2.2.在金屬表面覆蓋保護(hù)層在金屬表面覆蓋保護(hù)層 烤藍(lán)烤藍(lán)涂機(jī)油涂機(jī)油烤漆烤漆涂機(jī)油涂機(jī)油鍍鋅鍍鋅鍍鉻鍍鉻健身器材如何防銹？健

10、身器材如何防銹？3.3.電化學(xué)保護(hù)法電化學(xué)保護(hù)法 防止金屬的電化學(xué)腐蝕對(duì)金屬的防護(hù)非常重要防止金屬的電化學(xué)腐蝕對(duì)金屬的防護(hù)非常重要 原理原理 ：形成原電池時(shí)，讓形成原電池時(shí)，讓被保護(hù)金屬被保護(hù)金屬作作正極正極( (陰極陰極) )，不反應(yīng)受到保護(hù)；而，不反應(yīng)受到保護(hù)；而活潑金活潑金屬屬作作負(fù)極負(fù)極( (陽(yáng)極陽(yáng)極) )，反應(yīng)受到腐蝕。，反應(yīng)受到腐蝕。1. 1.犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法船身上裝船身上裝鋅塊鋅塊負(fù)極（負(fù)極（Zn）：）：2Zn-4e-=2Zn2+正極（正極（Fe）：）：O2+2H2O+4e-=4OH-驗(yàn)證犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法驗(yàn)證犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法 2. 2.外加電流的陰

11、極保護(hù)法外加電流的陰極保護(hù)法原理原理 ：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作為電解池的兩個(gè)極，使解池的兩個(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，在外加直流電的作用下使陰極，在外加直流電的作用下使陰極得到保護(hù)。此法主要用于防止土壤、得到保護(hù)。此法主要用于防止土壤、海水及水中金屬設(shè)備的腐蝕。海水及水中金屬設(shè)備的腐蝕。輔助陽(yáng)極輔助陽(yáng)極（不溶性）（不溶性）3.3.下列各情況，在其中下列各情況，在其中FeFe片腐蝕由快到片腐蝕由快到 慢的順序是：慢的順序是： 。規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié): : 防腐措施由好到壞的順序如下：防腐措施由好到壞的順序如下：外接電源的陰極保護(hù)法犧牲陽(yáng)極的

12、陰極保護(hù)法外接電源的陰極保護(hù)法犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法有一般防腐條件保護(hù)無(wú)防腐條件有一般防腐條件保護(hù)無(wú)防腐條件. . 在同一電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕的快慢規(guī)在同一電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕的快慢規(guī)律如下：律如下：電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕化學(xué)腐蝕有防腐措施的腐蝕化學(xué)腐蝕有防腐措施的腐蝕. .金屬防護(hù)的幾種重要方法金屬防護(hù)的幾種重要方法:在金屬表面覆蓋保護(hù)層。在金屬表面覆蓋保護(hù)層。 改變金屬內(nèi)部的組成結(jié)構(gòu)，制成合金。改變金屬內(nèi)部的組成結(jié)構(gòu)，制成合金。電化學(xué)保護(hù)法，即將金屬作為原電池的電化學(xué)保護(hù)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(hù)。正極或電解池的陰極而受到保護(hù)。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，電極反應(yīng)式為：負(fù)極：腐蝕，電極反應(yīng)式為：負(fù)極： ,正極：正極：若液面下降，則溶液呈若液面下降，則溶液呈 性，發(fā)生腐蝕，電極反應(yīng)