金屬的腐蝕和防護參考課件

第四章電化學

第四節(jié)金屬的腐蝕和防護

人教版《化學反應原理》（選修四）授課者：徐惠明2021/5/91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。據(jù)報道，全世界每年因金屬腐蝕造成的直接經(jīng)濟損失約達7000億美元，是地震、水災、臺風等自然災害造成損失總和的6倍。我國因金屬腐蝕造成的損失占國民生產(chǎn)總值(GNP)的4％，鋼鐵因腐蝕而報廢的數(shù)量約占鋼鐵當年產(chǎn)量的25％～30％。金屬腐蝕還可能造成環(huán)境污染。例如，重金屬制成的材料被腐蝕后，重金屬離子就會進入到水體、土壤中，引起重金屬污染。因此，采取各種措施防止金屬的腐蝕十分必要。2021/5/92結(jié)合下列問題，通過調(diào)查和討論了解生活中使用的鐵器和其他金屬制品采用了哪些防止腐蝕的方法，查閱資料分析這些防腐方法的原理。1．鐵質(zhì)自來水管為什么要鍍鋅?2．自行車車輪鋼圈鍍鉻有什么作用?鉻是如何鍍上去的？3．汽車車身、輪船外殼噴涂的油漆起什么作用?4．有些小刀的刀片表面帶有藍黑色的光澤，這是經(jīng)過“烤藍”處理形成的。你知道什么是“烤藍”嗎?為什么刀片要經(jīng)過“烤藍”處理?5．暫時不使用的刀具等金屬器件要擦干并涂上油或是凡士林，為什么?6．用不銹鋼代替碳鋼制作鋼鐵器件有什么好處?2021/5/93二、金屬的防護（2）覆蓋保護層；（1）改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)；（3）鋼鐵表面鑲嵌活潑金屬，如鋅；（4）鋼鐵連接電源負極。2021/5/941.改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)例如制造各種耐腐蝕的合金，如在普通鋼鐵中加入鉻、鎳等制成不銹鋼。2021/5/95

①將被保護的金屬作為腐蝕電池的陰極，使其不受到腐蝕，所以也叫陰極保護法。這種方法主要有以下兩種：

（1）[犧牲陽極保護法]此法是將活潑金屬（如鋅或鋅的合金）連接在被保護的金屬上，當發(fā)生電化腐蝕時，這種活潑金屬作為負極發(fā)生氧化反應，因而減小或防止被保護金屬的腐蝕。這種方法常用于保護水中的鋼樁和海輪外殼等例如水中鋼鐵閘門的保護，通常在輪船的外殼水線以下處或在靠近螺旋漿的舵上焊上若干塊鋅塊，來防止船殼等的腐蝕。2、電化學保護法2021/5/96船身如何防腐蝕的？用犧牲鋅塊的方法來保護船身上裝鋅塊2021/5/97如何防止地下鋼鐵管道的腐蝕？用犧牲鎂塊的方法來防止地下鋼鐵管道的腐蝕，鎂塊要定期更換2021/5/982021/5/99（2）[外加電流的保護法]將被保護的金屬和電源的負極連接，另選一塊能導電的惰性材料接電源正極。通電后，使金屬表面產(chǎn)生負電荷（電子）的聚積，因而抑制了金屬失電子而達到保護目的。此法主要用于防止在土壤、海水及河水中的金屬設備受到腐蝕。

2021/5/910②電化學保護的的另一種方法叫陽極保護法，即通過外加電壓，使陽極在一定的電位范圍內(nèi)發(fā)生鈍化的過程。可有效地阻滯或防止金屬設備在酸、堿、鹽類中腐蝕。2021/5/9113、在金屬表面覆蓋保護層：（1）涂礦物質(zhì)油脂，油漆或覆蓋搪瓷塑料。（3）用化學方法使其表面形成一層致密氧化膜。如：烤藍（2）鍍抗蝕金屬－電鍍、熱鍍、噴鍍法。2021/5/9121).在鋼鐵制件表面涂上機油、凡士林、油漆或覆蓋搪瓷、塑料等耐腐蝕的非金屬材料。2021/5/9132).用電鍍、熱鍍、噴鍍等方法，在鋼鐵表面鍍上一層不易被腐蝕的金屬，如鋅、錫、鉻、鎳等。這些金屬常因氧化而形成一層致密的氧化物薄膜，從而阻止水和空氣等對鋼鐵的腐蝕。2021/5/914（3）“烤藍”，又稱“發(fā)藍”，也是一種常用的鐵器表面處理方法。它可以使鐵器表面氧化生成一層致密的四氧化三鐵薄膜，增強鐵器件的抗腐蝕能力。鐵器件“烤藍”要使用發(fā)藍液。常用的一種發(fā)藍液是用氫氧化鈉、硝酸鈉、亞硝酸鈉等試劑配制而成的。去除了油污和銹斑的刀片，在發(fā)藍液中煮沸一段時間后取出，用水洗凈，就可以看到刀片表面呈現(xiàn)出藍黑色光澤。2021/5/915表3－4金屬防腐方法的比較方法防腐效果價格鍍塑差便宜涂油漆一般便宜鍍錫好中等鍍鉻好昂貴鍍鋅很好中等使用不銹鋼很好昂貴鐵器件烤藍好中等2021/5/916合理選擇防腐方法防止金屬腐蝕的方法很多，不同的方法，使用條件不同，防腐效果不同，費用也有差異。選擇防腐方法時，一般需要考慮以下幾個問題：1．金屬制品的使用期限。如果是短期使用，不須采用昂貴的防腐方法。2．金屬制品的使用環(huán)境。不同的環(huán)境造成金屬腐蝕的因素、金屬發(fā)生腐蝕的速率不同，使用的防腐方法也不同。3．對金屬制品外觀的要求。2021/5/917練習1.下列現(xiàn)象與電化學腐蝕無關的是:()A.黃銅(銅鋅合金)制作的銅鑼不易產(chǎn)生銅綠B.生鐵比純鐵更易生銹C.鐵質(zhì)器件附有銅質(zhì)配件,在接觸處易生銹D銀質(zhì)獎牌久置表面變暗D2021/5/9182.鐵釘和碳棒用導線連接后,浸入到食鹽溶液中,可能發(fā)生的反應是:()A.碳棒上放出Cl2

B.碳棒附近產(chǎn)生OH-C.碳棒上放出H2

D.鐵釘被氧化BD2021/5/9193、下列事實不能用電化學原理解釋的是（）A鋁片不需要特殊的保護方法。B炒過菜的鐵鍋未清洗易生銹。C輪船水線以下的船殼上鑲有一定數(shù)量的鋅。D鍍鋅鐵比鍍錫鐵耐腐蝕。A2021/5/9204.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()A．在潮濕疏松的土壤中；B．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；D．在含碳較多的潮濕透氣的中性土壤C2021/5/9215.有些盛放食品的鐵罐是用“馬口鐵”(鍍錫鐵皮)制成的；屋檐的水槽、澆花用的水壺和水桶等器具一般是用白鐵皮(鍍鋅鐵皮)制成的。當“馬口鐵”鐵罐被腐蝕時，銹斑呈點狀分布，銹孔容易穿透鐵罐；而白鐵皮水槽被腐蝕時，銹斑容易在面上擴展開來，鍍鋅層先被腐蝕而內(nèi)部的鐵卻不易被銹蝕。你知道造成這種現(xiàn)象的原因嗎?2021/5/922課堂練習：1.燒煤產(chǎn)生的SO2腐蝕廚房里的金屬設備，這種腐蝕屬于什么腐蝕？2.用純銅做的天線與用銅鋁纏在一起做成的天線，哪個更耐用？為什么？

3、當鍍層有破損時，對于鍍鋅鐵（白鐵）和鍍錫鐵，哪個更易發(fā)生腐蝕呢？試從原電池原理加以分析?；瘜W腐蝕前者更耐用，因銅鋁纏在一起會形成原電池，加速金屬的腐蝕后者更易發(fā)生腐蝕，因鐵比錫活潑，在原電池反應中，鐵失電子被腐蝕，而鋅比鐵活潑，在原電池反應中，鋅失電子被腐蝕，而鐵被保護2021/5/923(1)、若液面上升，則溶液呈_______________性，發(fā)生________腐蝕,電極反應式為：負極：___________________________________,正極：___________________________________4、如圖,水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天觀察：(2)、若液面下降，則溶液呈__________性，發(fā)生_________腐蝕，電極反應式為：負極：__________________________正極：_________________________________弱酸性或中性吸氧2Fe-4e-＝2Fe2+O2+2H2O+4e-＝4OH－較強酸性析氫Fe-2e-＝Fe2+2H++2e-＝H2↑2021/5/9245.有人設計以Pt和Zn為電極材料，埋入人體內(nèi)作為某種心臟病人的心臟起搏器的能源。它依靠人體內(nèi)血液種含有一定濃度的溶解氧、H+和Zn2+進行工作。它的兩極電極反應式分別為：、（正極：Zn-2e-=Zn2+,負極：2H2O+O2+4e-=4OH-,）2021/5/9256、下列裝置中四塊相同的Zn片，放置一段時間后腐蝕速率由慢到快的順序是_____________________________________(4)(2)(1)(3)2021/5/9267、燒過菜的鐵鍋未及時洗凈，第二天便出現(xiàn)紅棕色銹斑（該銹斑為Fe(OH)3失水的產(chǎn)物），試用有關的電極反應式，離子方程式和化學方程式表示Fe(OH)3的生成．（1）負極