高二人教版化学选修一优质课件：3_2《金属的腐蚀和防护》

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2021/2/16 第三章 探索生活材料第二节 金属的腐蚀和防护 2021/2/16 铁锈斑斑 2021/2/16 铁管生锈了 2021/2/16 四川省宜宾市城区的南门大桥 钢铁 生锈 造成大桥 断裂 ！ 断裂 2021/2/16 铜器表面生成一层薄薄的 铜绿 [ 铜绿的主要成分是 Cu 2 (OH) 2 CO 3 ] 2021/2/16 1 、定义： P49 。 一、金属的腐蚀 2 、分类 1 ）、化学腐蚀 P49 指金属或合金与周围接触到的气体或液体进行 化学反应 而腐蚀损耗的过程 金属跟接触到的物质 ( 如 O 2 、 Cl 2 、 SO 2 等 ) 直接 发生 化学反应 而引起的腐蚀。 2021/2/16 左边家用燃气灶的中心部位很容易生锈，而右边的食品罐头放在南极 90 多年了，却很少生锈 升温可加快金属腐蚀 2021/2/16 温度对化学腐蚀的影响： 升温加快 金属腐蚀 降温减慢 金属腐蚀 2021/2/16 铁钉锈蚀的可能条件假设： (1) 只 与 水 接触， 不 与 空气 接触 (2) 不 与 水 接触， 只 与 空气 接触 (3) 既 与 水 接触， 又 与 空气 接触 (4) 既 与 NaCl 溶液接触， 又 与 空气 接触 (5) 既 与 CH 3 COOH 溶液接触， 又 与 空气 接触 P 50 科学探究 2021/2/16 ( 实验需要在一周前开始做 ) ：将 5 颗洁净无锈的铁钉分别放入以下 5 支试管中 ① A 盛有经煮沸迅速冷却的蒸馏水，铁钉被浸 没，再加植物油 ② 盛干燥剂 CaCl 2 ，试管口塞一团棉花，并塞上塞子。 ③ 加入蒸馏水，铁钉被浸没一半 ④ 盛 NaCl 溶液，铁钉被浸没一半。 ⑤ 盛 CH 3 COOH 溶液，铁钉被浸没一半。 分时间段观察 。 P 50 实验方案 2021/2/16 实验探究报告 实验方案 现象记录 结论 试管 A 试管 B 试管 C 试管 D 试管 E 锈蚀由快到慢的顺序为： E D C B 或 A 2021/2/16 不纯的金属（或合金）跟电解质溶液接触时，会发生 原电池反应 ，比较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀，叫做电化学腐蚀 . 2 ）、电化学腐蚀（电化腐蚀） P50 2021/2/16 海边的铁制品比较容易生锈，为什么？ 原理 : 原电池反应可加快金属腐蚀 2021/2/16 请比较下列现象的差异？ 铁与酸反应，铁被腐蚀。腐蚀速率较慢。 铁作负极被腐蚀 腐蚀速率较快。 2021/2/16 原电池的组成条件　　　　　　　　 (1) 、活泼性不同的两种金属（或金属 与石墨）构成两个电极 (2) 、电解质溶液 (3) 、构成闭合电路 复习 2021/2/16 发生 氧化 反应的是 ___ 极（电极消耗）　　　　　　　　　　　　　　　　 发生 ____ 反应的是 ____ 极（电极放出气体或析出金属） 原电池正负极的判断 根据金属的活泼性判断 根据电极反应来判断 活泼 金属做＿＿极 , 　　　　　　　　　 不活泼 金属 ( 或可导电的非金属）做＿极 还原 负 正 负 正 复习 2021/2/16 钢铁的电化学腐蚀： 吸氧腐蚀： 条件：钢铁在很弱的酸性或中性环境下的腐蚀。 特点：有氧气参加反应。 负极：＿＿，电极反应式： 正极：＿＿，电极反应式： 总反应式： 2Fe － 4e - ＝ 2Fe 2+ 2H 2 O + O 2 + 4e - ＝ 4 OH - 2Fe+ 2H 2 O + O 2 ＝ 2Fe( OH) 2 铁 碳 2021/2/16 钢铁的 吸氧腐蚀 示意 图 2021/2/16 钢铁的电化学腐蚀： 析氢腐蚀 ： 条件：钢铁在潮湿空气中形成 酸性 环境下 的腐蚀。 特点：有氢气产生。 负极：＿＿，电极反应式： 正极：＿＿，电极反应式： 总反应式： Fe － 2e - ＝ Fe 2+ 2H + +2e - ＝ H 2 ↑ Fe+2H + ＝ Fe 2+ +H 2 ↑ 铁 碳 H 2 O + CO 2 H 2 CO 3 H + + HCO 3 - 2021/2/16 钢铁的 析氢腐蚀 示意 图 2021/2/16 注意： （ 1 ）电化腐蚀是通过构成无数微小的原电池而发生的，作为负极的较活泼金属将不断被腐蚀。而不活泼的金属（或非金属或其它杂质）则被保护。 （ 2 ）电化学腐蚀，只有当金属跟电解质溶液接触时，才会发生，并伴有微电流产生。 (3) 升温、原电池反应都可加快金属腐蚀 2021/2/16 钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较 Fe 2 O 3 · n H 2 O （ 铁锈 ） 通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。 析氢 腐蚀 吸氧 腐蚀 条件 较强 酸性 。 中性 酸性很弱 CO 2 +H 2 OH 2 CO 3  H + +HCO 3 - 电极反应 负极 Fe(- ) Fe-2e=Fe 2+ 2Fe-4e=2Fe 2+ 正极 C(+) 2H + +2e=H 2 ↑ O 2 +2H 2 O+4e=4OH - 总反应 : Fe+2H + =Fe 2+ ↑ 2Fe+2H 2 O+O 2 = 2 Fe(OH) 2 4Fe(OH) 2 +2H 2 O+O 2 =4Fe(OH) 3 联系 生成铁锈： 水膜呈 _______ 水膜呈 ____ 或 __________ 2021/2/16 两者往往 同时 发生，电化腐蚀更普遍 相互 联系 较活泼 金属被氧化 金属被氧化 本质 有 微弱电流 产生 无电流 产生 有无 电流 不纯 金属或合金 跟 电解质溶液 及氧化剂接触 金属跟氧化性物质 直接接触 条件 电化学腐蚀 化学腐蚀 化学腐蚀与电化学腐蚀的比较 2021/2/16 小结： 金属腐蚀的分类 化学腐蚀 电化腐蚀 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 （常见普遍） 2021/2/16 金属腐蚀的危害 金属的腐蚀对国民经济带来的损失是惊人的，据 70 年代美国的一份统计报告，全世界每年由于腐蚀而报废的金属设备和材料，约相当于金属年产量的 1/3 ，至于因设备腐蚀损坏而引起的停工减产、产品质量下降、污染环境、危害人体健康甚至造成严重事故的损失，就更无法估计了。当前，世界各国都有许多优秀的科学家，从事金属腐蚀理论及防护方法的研究工作。有志者可选择这方面的课题研究，一定会大有作为；一旦有新的突破，产生的经济效益和社会影响，必将是巨大的。 2021/2/16 1 、金属腐蚀的本质： ______e - 发生 ______ 反应 金属 _________ 金属原子 氧化 失去 阳离子 二、金属的防护 P51 2 、影响金属腐蚀的因素： 3 、金属在什么条件下容易被腐蚀？ 金属的本性和介质 在潮湿的空气中、接触腐蚀性气体或电解质，都容易被腐蚀。 2021/2/16 金属腐蚀的防护思路和方法是？ 主要从金属的本质和介质两方面考虑，如 : 改变金属的内部组织结构，在金属表面覆盖保护层等等 思考 请根据以下的生活中的例子，总结金属防护常用的方法，并解释这些方法为什么可以达到防止金属腐蚀的目的？ 2021/2/16 自行车如何防生锈？ 是 在金属表面 镀上一层耐腐蚀的金属，如自行车的钢圈和车铃是在钢上 镀 上一层既耐腐蚀又耐磨的 Cr 自行车的车把、车辐条、钢圈和车铃防锈措施是什么？ 2021/2/16 健身器材如何防锈？ 刷油漆 2021/2/16 衣架和电线如何防锈？ 外面包上一层塑料层 2021/2/16 某些工具的 “ 机械传动部位 ” ，能用油漆来防锈吗？ 不能用油漆来防锈，而是选用油脂 应选用什么呢？ 2021/2/16 2 、在金属表面覆盖保护层，使它与 ________ 、 __________ 等物质 _________ 。 ( 三 ) 、金属的 防护 方法 P51 1 、改变金属的内部组织结构， 喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀、或表面钝化 ( 镀其他金属使氧化成致密的氧化膜 ) 、搪瓷、塑料等方法。 空气 水 隔离 例如 2021/2/16 船身如何防腐蚀的？ 用牺牲锌块的方法来保护 船身上装锌块 2021/2/16 2021/2/16 如何防止地下钢铁管道的腐蚀？ 用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块要定期更换 2021/2/16 电化学保护法 （消除引起金属发生电化腐蚀的原电池反应的方法） 3 、金属的电化学防护 P52 ( 在被保护的金属上 连接 比该金属 _____________ 或合金 ) ，此金属作 _______ 极 ( 阳极 ) 反应受到腐蚀， 被保护的金属作 _______ 极 ( 阴极 ) ，不反应，起到保护作用； 更活泼的金属 负 正 1) 、电化学保护法 P52 原理： 做负极材料常用的有 _____________ 镁、铝、锌 2021/2/16 (1) 、改变金属的内部组织结构，如 (2) 、在金属表面覆盖保护层，如 (3) 、电化学保护法 （消除引起金属发生电化腐蚀的原电池反应的方法） 在要保护的金属上 连接 比该金属 更活泼的金属 或合金 P52 不锈钢 覆盖油脂、油漆、搪瓷、塑料、电镀金属、氧化成致密的气化膜等 ( 三 ) 、金属防护的方法 知识总结 2021/2/16 P 58 请你当设计师，假设用钢材在杭州西湖内建造能使用 20 年左右的一座大桥，有三种防锈措施供选择，你优先选择哪种方法？各种方法有什么优、缺点？你还有没有其他的防锈措施？ （ 1 ）涂上油漆 （ 2 ）使用镀铬的钢 （ 3 ）使用不锈钢 P57 思考与交流如何选用防锈方法 --- 请你决策 2 2021/2/16 作业： 1. 埋在地下的输油铸铁管道，在下列各种情况下被腐蚀速率最慢的是 ( ) A ．在潮湿疏松的土壤中； B ．在含铁元素较多的酸性土壤中； C ．在干燥致密不透气的土壤中； D ．在含碳较多的潮湿透气的中性土壤 C 2021/2/16 2 ．在装有水的容器中，用棉线悬挂一个在水中保持平衡的金属棒，该棒由铁和铜焊接而成，棉线系在两种金属接缝处（如图），再向水中加入少量 CuSO 4 ，经过一段时间应看到的现象是 ( ) A ．铁端将附着铜增重下沉； B ．铜端将附着铜增重下沉； C ．铁端将变细减重上升； D ．铜端粗细不变将下沉． BC 2021/2/16 (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： ___________________________________ 3 、如图 , 水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察： (2) 、若液面下降，则溶液呈 __________ 性，发生 _________ 腐蚀，电极反应式为： 负极： __________________________ 正极： _________________________________ 弱酸性或中性 吸氧 2 Fe - 4 e - ＝ 2 Fe 2+ O 2 +2H 2 O+4e - ＝ 4OH － 较强酸性 析氢 Fe - 2e - ＝ Fe 2+ 2H + +2e - ＝ H 2 ↑