2018_2019年高中化学第04章电化学基础专题4.4金属的电化学腐蚀与防护课件新人教版选修4.ppt

1、钢铁生锈,金属的腐蚀在生活中非常普遍,铜器生锈,铜器表面生成铜绿,我国作为世界上钢铁产量最多的国家，每年被腐蚀的铁占到我国钢铁年产量的十分之一，因为金属腐蚀而造成的损失占到国内生产总值的2%4%。 金属腐蚀的主要害处，不仅在于金属本身的损失，更严重的是金属制品结构损坏所造成的损失比金属本身要大到无法估量。腐蚀不仅造成经济损失，也经常对安全构成威胁。,面对这样惊人的数据和金属腐蚀危害事实，大家有没有想过，铁怎么会被腐蚀？怎样防腐？,阅读课本回答以下问题：,1.什么是金属腐蚀？其本质是什么？,2.金属的腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀，两者有何不同？,金属的电化学腐蚀,交流研讨,金属的腐蚀,金属与周

2、围的气体或液体物质发生氧化还原反应而引起损耗的现象。,其本质是金属原子失去电子被氧化的过程。,M - ne- Mn+,化学腐蚀,金属跟接触到的干燥气体（如O2、Cl2、SO2等）或非电解质液体（如石油）等直接发生化学反应而引起的腐蚀。,电化学腐蚀,不纯的金属或合金与电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失电子被氧化而消耗的过程叫做金属的电化学腐蚀。,7,化学腐蚀,电化学腐蚀,Zn腐蚀速率： Fe腐蚀速率： ,金属跟干燥气体或非电解质液体直接接触,不纯金属或合金 跟电解质溶液接触,无电流产生,有微弱电流产生,金属被氧化,较活泼金属被氧化,与接触物质的氧化性及温度有关,与电解质溶液的酸

3、碱性及金属活性有关,两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍,化学腐蚀与电化学腐蚀的区别,钢铁在干燥的空气里长时间不易被腐蚀,但在潮湿的空气里却很快被腐蚀,这是什么原因呢?,在潮湿的空气里,钢铁表面吸附了一层薄薄的水膜。水中溶有O2、CO2、SO2等气体，这样在钢铁表面形成了一层电解质溶液的薄膜,它跟钢铁里的铁和少量的碳构成无数微小的原电池。,10,负极： Fe - 2e- = Fe2+,正极： 2H+ 2e- =H2,请写出下列电极方程式？,A,钢铁的析氢腐蚀示意图,总反应： 2H+ Fe =Fe2+ +H2,条件：酸性环境,溶液反应：Fe2+ 2OH- =Fe(OH)2 4Fe(OH)2 +O2

4、 + 2H2O =4 Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3nH2O+(3-n) H2O,正极： O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-,A,负极： Fe - 2e- = Fe2+,总反应: 2Fe +O2 + 2H2O =2Fe(OH)2,条件：中性或酸性极弱环境,将用酸洗除锈的铁钉，在饱和食盐水浸泡后放在如图所示 的装置中，几分钟后观察导管中水柱的变化,实验现象：,几分钟后,装置中的导管中水柱上升,说明装置中有气体参加反应。,结论：,交流研讨,水膜呈酸性,水膜呈弱酸性或呈中性,2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2,4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3,Fe2O3

5、nH2O,通常两种腐蚀同时存在,但以吸氧腐蚀为主,Fe-2e- = Fe2+,2Fe-4e- = 2Fe2+,O2+4e-+2H2O=4OH-,讨论鉴于金属发生腐蚀的原因，我们可以从哪些方面设想解决问题的思路 ？,思路一：直接隔离即可选用适当的材料使金属与空气或其他腐蚀性试剂隔离开，以阻止金属的腐蚀。,1、给金属穿上“保护膜”例如：喷涂漆；涂油脂；表面钝化；电镀(在钢铁表面形成铬等耐腐蚀性较强的金属镀层)等。,二、金属的防护,思路二：改变本质即改变金属的内部组成结构，使其具有较强的抗腐蚀性能。,2、加入其他金属改变其组成在钢铁中加入一定比例的铬和镍（如14%8%Cr，7%9%Ni），改变钢铁内

6、部的组成和结构，可极大程度地提高钢铁抗腐蚀性能，这就是常见的“不锈钢”(合金)。,思路三：因势利导电化学腐蚀还是用电化学方法来解决，不回避金属与氧化剂的直接接触，采用还原性更强的物质或其他替代方式来满足氧化剂对电子的需求，从而保护主体金属构件免受腐蚀。,3、电化学防护法重点掌握,牺牲阳极的阴极保护法 外加直流电源的阴极保护法,原理：,形成原电池时，让被保护金属作正极(阴极)，不反应受到保护；而活泼金属作负极(阳极)，反应受到腐蚀。,1.牺牲阳极的阴极保护法,金属的电化学防护,牺牲阳极的阴极保护法,2.外加电流的阴极保护法将被保护的钢铁设备（如钢闸门）做阴极，用惰性电极做辅助阳极，在外加直流电作

7、用下，电子被迫流向被保护的钢铁设备，使钢铁表面的腐蚀电流降至零或接近等于零。,金属的电化学防护,在同一电解质溶液中防腐措施由好到坏的顺序如下： 外接电源的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法有一般防腐条件保护无防腐条件,下列各情况下，其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是 。,(5),(2),(1),(3),(4),学以致用,金属腐蚀快慢的判断 (1)与构成微电池两极的材料有关。两极材料的活动性 差别越大，氧化还原反应的速率越 ，活泼金属被 腐蚀的速度越 。 (2) 电解原理引起的腐蚀 原电池原理引起的 腐蚀 化学腐蚀 有防腐措施的腐蚀。 (3)同一种金属的腐蚀：在强电解质中_ 弱电解质中 非电解质中。 (

8、4)一般说来：原电池原理引起的腐蚀 化学 腐蚀 有防腐措施的腐蚀。,快,快,归纳总结,1、如图, 水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：,（1）,若液面上升，则溶液呈 性，发生 腐蚀,电极反应式为：负极： , 正极：,若液面下降，则溶液呈 性，发生 腐蚀，电极反应式为：负极： 正极： 。,（2）,中性或弱酸,吸氧,Fe2e-Fe2+,O2+2H2O+4e-4OH,酸,析氢,Fe2e-Fe2+,2H+2e-H2,当堂检测,插入海水中的铁棒靠近液面的位置与氧气接触，易发生吸氧腐蚀,开关由M改置于N时，Zn作负极，CuZn合金作正极，合金受到保护,接通开关形成原电池，Zn作负极，Zn的腐蚀速率增大，

9、但气体是在Pt电极上生成,ZnMnO2中自放电腐蚀主要是Zn发生氧化反应而自放电,B,当堂检测,3.下列事实不能用电化学原理解释的是（ ） A 铝片不需要特殊的保护方法。 B 炒过菜的铁锅未清洗易生锈。 C 轮船水线以下的船壳上镶有一定数量的锌。 D 镀锌铁比镀锡铁耐腐蚀。,A,当堂检测,4.钢铁锈蚀过程中可能发生的变化是( ) Fe由单质转化为+2价； Fe由+2价转化为+3价； 产生氢气； 产生氧气； 杂质C被氧化除去； Fe（OH）3失水变成Fe2O33H2O. A. B. C.只有 D.全部,A,当堂检测,5.为保护地下钢管不被腐蚀，可采用的方法是( ) A.与直流电源负极相连接 B.与直流电源的正极相连接 C.与铜板相连接 D.与锌板相连接,AD,当堂检测,