高中化学 4_4《金属的电化学腐蚀与防护》课件1 新人教版选修4

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第四节 金属的电化学腐蚀与防护 第四章 电化学基础 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 金属腐蚀 我国作为世界上钢铁产量最多的国家（ 2005 年全国生产钢材 37117.02 万吨） ，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% ；约合人民币： 3000 亿元（ 2005 年我国国内生产总值将达 15 万亿元） 。 根据调查结果，一般说来，金属腐蚀所造成的经济损失大致为发达国家国民生产总值的 2%~ 4% 左右。 另据国外统计，金属腐蚀的年损失 远远超过 水灾、火灾、风灾和地震（平均值）损失的 总和 ，在这里 还不包括 由于腐蚀导致的停工、减产和爆炸等造成的间接损失。 阅读：你有何感想？ 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。 国内外都曾发生过许多灾难性腐蚀事故，如飞机因某一零部件破裂而坠毁；桥梁因钢梁产生裂缝而塌陷；油管因穿孔或裂缝而漏油，引起着火爆炸；化工厂中储酸槽穿孔泄漏，造成重大环境污染；管道和设备跑、冒、滴、漏，破坏生产环境，有毒气体如 Cl 2 、 H 2 S 、 HCN 等的泄漏，更会危及工作人员和附近居民的生命安全。 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 P84-85 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？ 3 、电化学腐蚀可分为哪些种类？它们的区别在哪里？ 一、金属的电化学腐蚀 一、金属的腐蚀 金属与周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 － → M n+ 1 、什么是金属腐蚀？其本质是什么？ 化学腐蚀： ( 次要 ) 金属跟接触到的干燥气体（如 O 2 、 Cl 2 、 SO 2 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： ( 主要 ) 不纯的金属 跟电解质溶液接触时，发生 原电池反应 而引起的腐蚀。 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？ 化学腐蚀 电化学腐蚀 条件 现象 本质 影响 因素 联系 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 化学腐蚀与电化学腐蚀的比较 与接触物质的氧化性及温度有关 与电解质溶液的酸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 　　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 O 2 、 CO 2 、 SO 2 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 。 钢铁的 析氢腐蚀 示意图 钢铁的 吸氧腐蚀 示意图 钢铁在潮湿的空气中发生的电化学腐蚀的原理： 负极（ Fe ） ： Fe — 2e — = Fe 2+ 正极（ C ）： 2H + +2e — = H 2 ↑ 析氢腐蚀 或 2H 2 O+O 2 +4e — = 4OH — 吸氧腐蚀 电化学腐蚀 铜能发生析氢腐蚀吗？ 钢铁腐蚀 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 电极反应 负极 Fe(-) 正极 C(+) 总反应 联系 水膜呈 强酸性 水膜呈 中性 或 弱酸性 Fe-2e - =Fe 2+ 2Fe-4e - =2Fe 2+ O 2 +2H 2 O+4e - =4OH - 2H + +2e － =H 2 2H + +Fe=Fe 2+ +H 2 2Fe+2H 2 O+O 2 =2Fe(OH) 2 Fe 2 O 3 · n H 2 O 4Fe(OH) 2 +2H 2 O+O 2 =4Fe(OH) 3 金属的腐蚀以电化学腐蚀为主， 电化学腐蚀又以吸氧腐蚀为主 (pH≥5.6 时 ) 若 pH<5.6 时则为析氢腐蚀。 ② 电化学腐蚀。 P85 实验 4-3 ： 将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放入下图具支试管中，观察导管中水柱变化，并思考引起变化的原因？ 吸氧腐蚀 电化学腐蚀 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 二、金属的电化学防护 锌块 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。 辅助阳极（不溶性） 外加电流的阴极保护法示意图 你还知道哪些防止金属腐蚀的方法？请举例说明。 制成不锈钢，在金属表面镀一层比要保护的金属耐腐蚀的金属。 采用喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等其他方法使金属与空气、水等物质隔离，以防止金属腐蚀 一 . 金属的腐蚀 1. 定义 2. 本质 3. 分类 化学腐蚀 电化学腐蚀 钢铁的析氢腐蚀 ( 次要 ) 钢铁的吸氧腐蚀（主要） 二 . 金属的防护 1. 电化学保护法 2. 改善金属的内部组织结构 ( 内因 ) 3. 在金属表面覆盖保护层 课堂小结 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 （ 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。 注意：在钢铁的腐蚀过程中，其电化学腐蚀更严重，在电化学腐蚀中，吸氧腐蚀更普遍。 > > > > > 快 快 > > 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) 讨论与交流 1 ．解释现象： 马口铁 ( 镀 Sn 铁皮 ) 做的罐头，打开后为什么极易生锈 ? 课堂练习 2. 下列不能用于金属防腐处理的是（ ） A. 涂油 B. 改变金属内部结构 C. 镀上一层耐腐蚀的金属 D. 在海轮的船体上镶铜块 D A. 潮湿疏松透气的土壤中 B. 含铁元素较多的酸性土壤中 C. 干燥致密不透气的土壤中 D. 含碳量较高，潮湿透气的中性土壤中 3. 下列情况下，埋在地下的输油铸铁管道被腐蚀最慢的是（ ） C 4. 钢铁锈蚀过程中可能发生的变化是 ( ) ① Fe 由单质转化为 +2 价； ② Fe 由 +2 价转化为 +3 价； ③ 产生氢气； ④ 产生氧气； ⑤ 杂质 C 被氧化除去； ⑥ Fe （ OH ） 3 失水变成 Fe 2 O 3 · 3H 2 O.   A. ① ② ③ ⑥   B. ① ③ ④   C. 只有 ① ③   D. 全部 A 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 6. 以下现象与电化学腐蚀无关的是（　） A. 黄铜 ( 铜锌合金 ) 制作的锣不易产生铜绿 B. 生铁比纯铁容易生锈 C. 铁质配件附有铜质配件，在接触处易生铁锈 D. 银质物品久置表面变暗 D