第四章電化學(xué)基礎(chǔ)金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)

第四章電化學(xué)基礎(chǔ)第4節(jié)金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)宜昌金東方學(xué)校金屬腐蝕我國作為世界上鋼鐵產(chǎn)量最多的國家（2005年全國生產(chǎn)鋼材37117.02萬噸），每年被腐蝕的鐵占到我國鋼鐵年產(chǎn)量的十分之一，因?yàn)榻饘俑g而造成的損失占到國內(nèi)生產(chǎn)總值的2%~4%；約合人民幣：3000億元（2005年我國國內(nèi)生產(chǎn)總值將達(dá)15萬億元）。根據(jù)各國調(diào)查結(jié)果，一般說來，金屬腐蝕所造成的經(jīng)濟(jì)損失大致為該國國民生產(chǎn)總值的4%左右。另據(jù)國外統(tǒng)計(jì)，金屬腐蝕的年損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過水災(zāi)、火災(zāi)、風(fēng)災(zāi)和地震（平均值）損失的總和，在這里還不包括由于腐蝕導(dǎo)致的停工、減產(chǎn)和爆炸等造成的間接損失。閱讀：你有何感想？金屬腐蝕的主要害處，不僅在于金屬本身的損失，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量。腐蝕不僅造成經(jīng)濟(jì)損失，也經(jīng)常對安全構(gòu)成威脅。國內(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墜毀；橋梁因鋼梁產(chǎn)生裂縫而塌陷；油管因穿孔或裂縫而漏油，引起著火爆炸；化工廠中儲酸槽穿孔泄漏，造成重大環(huán)境污染；管道和設(shè)備跑、冒、滴、漏，破壞生產(chǎn)環(huán)境，有毒氣體如Cl2、H2S、HCN等的泄漏，更會危及工作人員和附近居民的生命安全。鋼鐵生銹金屬的腐蝕在生活中非常普遍銅器生銹銅器表面生成銅綠2007年8月1日，美國明尼蘇達(dá)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。面對這樣驚人的數(shù)據(jù)和金屬腐蝕危害事實(shí)，大家有沒有想過，鐵怎么會被腐蝕？怎樣防腐？閱讀課本P84-P851、什么是金屬腐蝕？有哪些類別？2、化學(xué)腐蝕和哪些因素有關(guān)？金屬腐蝕的本質(zhì)是什么?3、什么是電化學(xué)腐蝕？有哪些類別？分別發(fā)生哪些電極反應(yīng)？一、金屬的腐蝕1、什么是金屬腐蝕？有哪些類別？

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)而腐蝕損耗的過程。一般分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。2、化學(xué)腐蝕和哪些因素有關(guān)？金屬腐蝕的本質(zhì)是什么?影響因素：和接觸物質(zhì)的氧化性及溫度有關(guān)。失e-氧化反應(yīng)金屬原子M–ne-→Mn+金屬腐蝕的本質(zhì)：金屬陽離子請分析下面兩圖中的鐵是否被腐蝕？若均被腐蝕，有什么異同點(diǎn)？鐵與酸反應(yīng)，鐵被腐蝕。鐵與碳形成原電池鐵作負(fù)極被腐蝕。腐蝕速率較慢。腐蝕速率較快。3、金屬腐蝕的類型：（1）化學(xué)腐蝕

金屬跟接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕叫做化學(xué)腐蝕。（2）電化學(xué)腐蝕

不純的金屬跟電解質(zhì)溶液接觸時(shí)，會發(fā)生原電池反應(yīng)，比較活潑的金屬失電子而被氧化的腐蝕叫做電化學(xué)腐蝕。(次要)(主要)為什么鐵在干燥的空氣中不易生銹，在潮濕的空氣中卻易生銹？情景創(chuàng)設(shè)一鋼鐵表面形成的微小原電池示意圖

在潮濕的空氣里,鋼鐵表面吸附了一層薄薄的水膜。水中溶有O2、CO2、SO2等氣體，這樣在鋼鐵表面形成了一層電解質(zhì)溶液的薄膜,它跟鋼鐵里的鐵和少量的碳構(gòu)成無數(shù)微小的原電池。負(fù)極（Fe）：Fe—2e—=Fe2+正極（C）：2H++2e—=H2↑①電化學(xué)腐蝕----鋼鐵的析氫腐蝕總反應(yīng)：2H++Fe=Fe2++H2↑在酸性環(huán)境中引起的腐蝕在酸雨降臨的地方，金屬腐蝕會特別嚴(yán)重實(shí)例[實(shí)驗(yàn)探究]

將經(jīng)過酸洗除銹的鐵釘，用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，并思考引起變化的原因？吸氧腐蝕情景創(chuàng)設(shè)二燒過菜的鐵鍋未及時(shí)洗凈(殘液NaCl)，第二天便出現(xiàn)紅褐色銹斑。A負(fù)極：2Fe-4e-=2Fe2+正極：O2+2H2O+4e-=

4OH-（2）電化學(xué)腐蝕----鋼鐵的吸氧腐蝕總：2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3Fe2O3·nH2O在一般情況下，如果鋼鐵表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性，但溶有一定量的氧氣，則發(fā)生吸氧腐蝕。析氫腐蝕與吸氧腐蝕的對比：析氫腐蝕吸氧腐蝕條件電極反應(yīng)負(fù)極Fe(-)正極C(+)總反應(yīng)聯(lián)系水膜呈強(qiáng)酸性水膜呈中性或弱酸性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同屬于電化學(xué)腐蝕，但以吸氧腐蝕為主。化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕條件現(xiàn)象本質(zhì)影響因素聯(lián)系金屬跟干燥氣體或非電解質(zhì)液體直接接觸不純金屬或合金跟電解質(zhì)溶液接觸無電流產(chǎn)生有微弱電流產(chǎn)生金屬被氧化較活潑金屬被氧化化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的比較與接觸物質(zhì)的氧化性及溫度有關(guān)與電解質(zhì)溶液的酸堿性及金屬活性有關(guān)兩者往往同時(shí)發(fā)生，電化學(xué)腐蝕更普遍下列各情況下，其中Fe片腐蝕由快到慢的順序是

。(5)(2)(1)(3)(4)討論與交流結(jié)論判斷金屬腐蝕快慢的規(guī)律電解池的陽極＞原電池的負(fù)極＞化學(xué)腐蝕＞原電池的正極＞電解池的陰極1、電解原理引起的腐蝕＞原電池原理引起的腐蝕＞化學(xué)腐蝕＞防腐措施的腐蝕2、對同一種金屬來說，腐蝕的快慢：強(qiáng)電解質(zhì)溶液＞弱電解質(zhì)溶液＞非電解質(zhì)溶液3、活潑性不同的兩金屬，活潑性差別越大，腐蝕越快。4、對同一種電解質(zhì)溶液來說，電解質(zhì)溶液濃度越大，腐蝕越快。交流與討論鐵生銹除了必須有空氣及水的參與外，還受其他一些因素的影響。請解釋下列有關(guān)鐵生銹現(xiàn)象的原因。1.相對于在內(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)電能力比內(nèi)河的水更強(qiáng)，而在電解質(zhì)溶液中，電化學(xué)腐蝕更容易進(jìn)行。2.1910年遺留在南極的食品罐頭盒，其表面至今很少有鐵銹出現(xiàn)。是由于南極的溫度常年在0℃以下，說明在較高溫度下，腐蝕更易進(jìn)行。交流與討論3.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，鐵作原電池的負(fù)極，因此鐵易被腐蝕而生銹。4.當(dāng)化工廠排出的廢氣為酸性氣體時(shí),工廠附近的鐵制品容易生銹。說明鐵制品在酸性條件下比在中性條件下更容易被腐蝕。金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的條件？不純的金屬，形成水膜，接觸空氣。思考與分析

金屬腐蝕的現(xiàn)象在日常生活中和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中普遍存在。金屬被腐蝕后，在外形，色澤以及機(jī)械性能等方面都將發(fā)生變化，會使機(jī)械設(shè)備、儀器、儀表的精密度和靈敏度降低，影響使用以及報(bào)廢。有些嚴(yán)重事故就是由于金屬腐蝕引起的。因此，了解金屬腐蝕的原因和防護(hù)金屬的方法具有很重要的意義。情景創(chuàng)設(shè)三不銹鋼門自行車的鋼圈和車鈴?fù)鈱訛橐粚覥r衣架、健身器材刷油漆以防銹二、金屬的防護(hù)(1)改善金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)(內(nèi)因)—制成合金（不銹鋼）(2)在金屬表面覆蓋保護(hù)層——電鍍、噴油漆、涂油脂、噴鍍或表面鈍化等練習(xí)1、表面鍍有保護(hù)金屬層的鐵片，當(dāng)鍍層有破損時(shí)比普通鐵片更容易腐蝕的是（）A、白鐵（鍍鋅鐵）B、馬口鐵（鍍錫鐵）C、鍍銅鐵2、用銅鉚釘或鋁鉚釘把兩張鋼板鉚在一起各將發(fā)生什么現(xiàn)象？BC

若用銅鉚釘，則鉚釘附近的鋼板易生銹；若用鋁鉚釘，則鋁鉚釘會被腐蝕，鋼板不易生銹。鋅塊情景創(chuàng)設(shè)四犧牲陽極的陰極保護(hù)法

形成原電池反應(yīng)時(shí)，讓被保護(hù)金屬做正極（陰極），不反應(yīng)，起到保護(hù)作用；而活潑金屬做負(fù)極（陽極）反應(yīng)受到腐蝕。情景創(chuàng)設(shè)五外加電流的陰極保護(hù)法

將被保護(hù)金屬與另一附加電極作為電解池的兩個(gè)極，使被保護(hù)的金屬作為陰極，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、海水及水中金屬設(shè)備的腐蝕。(3)電化學(xué)保護(hù)法——犧牲陽極的陰極保護(hù)法、外加直流電源的陰極保護(hù)法

一.金屬的腐蝕

1.定義

2.本質(zhì)

3.分類

化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕鋼鐵的析氫腐蝕(次要)鋼鐵的吸氧腐蝕（主要）二.金屬的防護(hù)1.改善金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)(內(nèi)因)2.在金屬表面覆蓋保護(hù)層

3.電化學(xué)保護(hù)法課堂小結(jié)

1．解釋現(xiàn)象：馬口鐵(鍍Sn鐵皮)做的罐頭，打開后為什么極易生銹?課堂練習(xí)2.下列不能用于金屬防腐處理的是（）A.涂油

B.改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)C.鍍上一層耐腐蝕的金屬

D.在海輪的船體上鑲銅塊DA.潮濕疏松透氣的土壤中B.含鐵元素較多的酸性土壤中C.干燥致密不透氣的土壤中D.含碳量較高，潮濕透氣的中性土壤中3.下列情況下，埋在地下的輸油鑄鐵管道被腐蝕最慢的是（

）C4.鋼鐵銹蝕過程中可能發(fā)生的變化是()①Fe由單質(zhì)轉(zhuǎn)化為+2價(jià)；②Fe由+2價(jià)轉(zhuǎn)化為+3價(jià)；③產(chǎn)生氫氣；④產(chǎn)生氧氣；⑤雜質(zhì)C被氧化除去；⑥Fe（OH）3失水變成Fe2O3·3H2O.

A.①

②

③

⑥

B.①

③

④

C.只有