2018-2019年高中化學(xué) 第04章 電化學(xué)基礎(chǔ) 專題4.4 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)課件 新人教版選修4.ppt

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1、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,我國(guó)作為世界上鋼鐵產(chǎn)量最多的國(guó)家，每年被腐蝕的鐵占到我國(guó)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(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的2%～4%。 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(wú)法估量。腐蝕不僅造成經(jīng)濟(jì)損失，也經(jīng)常對(duì)安全構(gòu)成威脅。,面對(duì)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(guò)，鐵怎么會(huì)被腐蝕？怎樣防腐？,閱讀課本回答以下問(wèn)題：,1.什么是金屬腐蝕？其本質(zhì)是什么？,2.金屬的腐蝕可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕，兩者有何不同？,金屬的電化學(xué)腐蝕,交流研討,金屬的腐蝕,金屬與

2、周圍的氣體或液體物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起損耗的現(xiàn)象。,其本質(zhì)是金屬原子失去電子被氧化的過(guò)程。,M - ne- → Mn+,化學(xué)腐蝕,金屬跟接觸到的干燥氣體（如O2、Cl2、SO2等）或非電解質(zhì)液體（如石油）等直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。,電化學(xué)腐蝕,不純的金屬或合金與電解質(zhì)溶液接觸時(shí)，會(huì)發(fā)生原電池反應(yīng)，比較活潑的金屬失電子被氧化而消耗的過(guò)程叫做金屬的電化學(xué)腐蝕。,化學(xué)腐蝕,電化學(xué)腐蝕,Zn腐蝕速率：③＞①＞⑤ Fe腐蝕速率： ⑤＞④＞②,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(wú)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,與接觸物質(zhì)的氧化性及溫度

3、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,化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的區(qū)別,鋼鐵在干燥的空氣里長(zhǎng)時(shí)間不易被腐蝕,但在潮濕的空氣里卻很快被腐蝕,這是什么原因呢?,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(wú)數(shù)微小的原電池。,,,負(fù)極： Fe - 2e- = Fe2+,正極： 2H++ 2e- =H2,請(qǐng)寫出下列電極方程式？,A,鋼鐵的析氫腐蝕示意圖,總反應(yīng)： 2H++ Fe =Fe2+ +H2,條件：酸性環(huán)境,溶液反應(yīng)： Fe2++ 2OH- =Fe(OH)

4、2 4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O =4 Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3nH2O+(3-n) H2O,正極： O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-,A,負(fù)極： Fe - 2e- = Fe2+,總反應(yīng): 2Fe +O2 + 2H2O =2Fe(OH)2,,條件：中性或酸性極弱環(huán)境,將用酸洗除銹的鐵釘，在飽和食鹽水浸泡后放在如圖所示 的裝置中，幾分鐘后觀察導(dǎo)管中水柱的變化,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：,幾分鐘后,裝置中的導(dǎo)管中水柱上升,說(shuō)明裝置中有氣體參加反應(yīng)。,結(jié)論：,交流研討,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

5、=4Fe(OH)3,Fe2O3nH2O,通常兩種腐蝕同時(shí)存在,但以吸氧腐蝕為主,,Fe-2e- = Fe2+,2Fe-4e- = 2Fe2+,O2+4e-+2H2O=4OH-,〖討論〗鑒于金屬發(fā)生腐蝕的原因，我們可以從哪些 方面設(shè)想解決問(wèn)題的思路 ？,思路一：直接隔離 即可選用適當(dāng)?shù)牟牧鲜菇饘倥c空氣或其他腐蝕性試劑隔離開，以阻止金屬的腐蝕。,1、給金屬穿上“保護(hù)膜” 例如：①噴涂漆；②涂油脂；③表面鈍化；④電鍍(在鋼鐵表面形成鉻等耐腐蝕性較強(qiáng)的金屬鍍層)等。,二、金屬的防護(hù),思路二：改變本質(zhì) 即改變金屬的內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)，使其具有較強(qiáng)的抗腐蝕性能。,2、加入其他金屬改變其組成 在鋼鐵中加

6、入一定比例的鉻和鎳（如14%～8%Cr，7%～9%Ni），改變鋼鐵內(nèi)部的組成和結(jié)構(gòu)，可極大程度地提高鋼鐵抗腐蝕性能，這就是常見的“不銹鋼”(合金)。,思路三：因勢(shì)利導(dǎo) 電化學(xué)腐蝕還是用電化學(xué)方法來(lái)解決，不回避金屬與氧化劑的直接接觸，采用還原性更強(qiáng)的物質(zhì)或其他替代方式來(lái)滿足氧化劑對(duì)電子的需求，從而保護(hù)主體金屬構(gòu)件免受腐蝕。,3、電化學(xué)防護(hù)法——重點(diǎn)掌握,犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法 外加直流電源的陰極保護(hù)法,原理：,形成原電池時(shí)，讓被保護(hù)金屬作正極(陰極)，不反應(yīng)受到保護(hù)；而活潑金屬作負(fù)極(陽(yáng)極)，反應(yīng)受到腐蝕。,1.犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法,金屬的電化學(xué)防護(hù),犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法,2.外加電流的陰極保

7、護(hù)法 將被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備（如鋼閘門）做陰極，用惰性電極做輔助陽(yáng)極，在外加直流電作用下，電子被迫流向被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備，使鋼鐵表面的腐蝕電流降至零或接近等于零。,金屬的電化學(xué)防護(hù),在同一電解質(zhì)溶液中防腐措施由好到壞的順序如下： 外接電源的陰極保護(hù)法＞犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法＞有一般防腐條件保護(hù)＞無(wú)防腐條件,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),學(xué)以致用,金屬腐蝕快慢的判斷 (1)與構(gòu)成微電池兩極的材料有關(guān)。兩極材料的活動(dòng)性 差別越大，氧化還原反應(yīng)的速率越 ，活潑金屬被 腐蝕的速度越 。 (2) 電解原理引起的腐蝕 原電池原理引起的

8、 腐蝕 化學(xué)腐蝕 有防腐措施的腐蝕。 (3)同一種金屬的腐蝕：在強(qiáng)電解質(zhì)中______ 弱電解質(zhì)中 非電解質(zhì)中。 (4)一般說(shuō)來(lái)：原電池原理引起的腐蝕 化學(xué) 腐蝕 有防腐措施的腐蝕。,>,>,>,>,>,快,快,>,>,歸納總結(jié),1、如圖, 水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天觀察：,（1）,若液面上升，則溶液呈 性，發(fā)生 腐蝕,電極反應(yīng)式為：負(fù)極： , 正極：,若液面下降，則溶液呈 性，發(fā)生 腐蝕，電極反應(yīng)式為：負(fù)極： 正極： 。,（2）,中性或弱酸,吸氧,Fe–2e-→F

9、e2+,O2+2H2O+4e-→4OH－,酸,析氫,Fe–2e-→Fe2+,2H++2e-→H2↑,,,,,,,,,當(dāng)堂檢測(cè),插入海水中的鐵棒靠近液面的位置與氧氣接觸，易發(fā)生吸氧腐蝕,開關(guān)由M改置于N時(shí)，Zn作負(fù)極，CuZn合金作正極，合金受到保護(hù),接通開關(guān)形成原電池，Zn作負(fù)極，Zn的腐蝕速率增大，但氣體是在Pt電極上生成,ZnMnO2中自放電腐蝕主要是Zn發(fā)生氧化反應(yīng)而自放電,B,當(dāng)堂檢測(cè),3.下列事實(shí)不能用電化學(xué)原理解釋的是（ ） A 鋁片不需要特殊的保護(hù)方法。 B 炒過(guò)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。,A,當(dāng)堂檢測(cè),4.鋼鐵銹蝕過(guò)程中可能發(fā)生的變化是( ) ① Fe由單質(zhì)轉(zhuǎn)化為+2價(jià)； ② Fe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； ⑥ Fe（OH）3失水變成Fe2O33H2O. A.①②③⑥ B.①③④ C.只有①③ D.全部,A,當(dāng)堂檢測(cè),5.為保護(hù)地下鋼管不被腐蝕，可采用的方法是( ) A.與直流電源負(fù)極相連接 B.與直流電源的正極相連接 C.與銅板相連接 D.與鋅板相連接,AD,當(dāng)堂檢測(cè),