高中化學(xué) 第四章 第四節(jié) 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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金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù),被腐蝕的金屬,因金屬腐蝕而使橋梁坍塌,我國每年因金屬腐蝕造成的損失占國民生產(chǎn)總值(GNP) 的2% ～ 4%，鋼鐵因腐蝕而報(bào)廢的數(shù)量約占鋼鐵當(dāng) 年產(chǎn)量的25%-30%。全世界每年因?yàn)榻饘俑g造成 的直接經(jīng)濟(jì)損失約達(dá)7000億美元，是地震、水災(zāi)、臺(tái) 風(fēng)等自然災(zāi)害造成損失總和的6倍。,資料,金屬被腐蝕后有什么危害？,思考與歸納：,（4）地下金屬管道泄漏；,（5）輪船船體損壞；,（6）金屬腐蝕還可能造成環(huán)境污染。,（3）橋梁、建筑物強(qiáng)度降低而坍塌；,（1）外形、色澤、機(jī)械性能發(fā)生變化；,（2）影響機(jī)器、儀表設(shè)備精度和靈敏度，以至報(bào)廢；,不純的金屬與電解質(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而被氧化的腐蝕叫做電化學(xué)腐蝕。,一、金屬的電化學(xué)腐蝕,金屬與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。,2、類型,（1）化學(xué)腐蝕,（2）電化學(xué)腐蝕,金屬與接觸到的干燥氣體（如O2,Cl2,SO2）或非電解質(zhì)液體(石油)等直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)引起的腐蝕叫做化學(xué)腐蝕。,,（更普遍且危害大）,1、金屬腐蝕,實(shí)質(zhì)：發(fā)生氧化還原反應(yīng) M - ne- = M n+,金屬與接觸到的干燥氣體（如O2,Cl2,SO2）或非電解質(zhì)液體(石油)等直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)引起的腐蝕叫做化學(xué)腐蝕。,（1） 、化學(xué)腐蝕,②.原理：,①.定義：,③.影響因素：,金屬跟氧化劑直接發(fā)生氧化還原反應(yīng)。,金屬越活潑，越易被腐蝕； 金屬所處的環(huán)境溫度越高，腐蝕速率越快 氧化劑濃度越大，腐蝕速率越快。,（2）、電化學(xué)腐蝕,不純的金屬（或合金）跟電解質(zhì)溶液接觸時(shí)，會(huì)發(fā)生原電池反應(yīng)，比較活潑的金屬失去電子而被氧化，這種腐蝕叫做電化學(xué)腐蝕。,①.不純的金屬（或合金）,②.發(fā)生原電池反應(yīng)（自發(fā)的氧化還原反應(yīng)）,③.負(fù)極金屬失電子被氧化,科學(xué)探究,現(xiàn)有潔凈無銹的鐵釘，試管、植物油、NaCl溶液、CH3COOH溶液和煮沸后迅速冷卻的蒸餾水，你也可以選用其他物品，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究鐵釘銹蝕需要哪些條件，以及在什么條件下銹蝕速率快。,不同條件下鐵釘?shù)母g,,有氣泡產(chǎn)生，反應(yīng)速率快,相當(dāng)長時(shí)間鐵釘未被腐蝕,鐵釘被腐蝕最快,由于無O2，較長時(shí)間鐵釘未被腐蝕,鐵釘漸漸生銹,鐵釘被腐蝕,無明顯現(xiàn)象,由于無O2，鐵釘未被腐蝕,無明顯現(xiàn)象,由于無O2、H2O鐵釘不能被腐蝕,植物油,,鋼鐵在干燥的空氣里長時(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。水膜中溶解有來自大氣中的CO2、SO2、H2S等氣體 使水膜中含有一定量的H + H2O + CO2 ? H2CO3 ? H + + HCO3 - H2O ? H + +OH- 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)成無數(shù)微小的原電池。,鋼鐵的析氫腐蝕示意圖,鋼鐵的吸氧腐蝕示意圖,負(fù)極（Fe）： Fe - 2e- = Fe2+ 正極（C）：①水膜酸性較強(qiáng) 2H++2e— = H2 ↑,②水膜酸性很弱或呈中性 2H2O+O2+4e— = 4OH—,電解質(zhì)溶液,,,鋼鐵,,,其中鐵作負(fù)極,碳作正極,鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較,水膜呈酸性,水膜酸性很弱或呈中性,2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2,4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3,Fe2O3 · nH2O,通常兩種腐蝕同時(shí)存在，但以吸氧腐蝕為主,,燒過菜的鐵鍋如果未及時(shí)洗凈（殘液中含 NaCl），第二天便出現(xiàn)紅棕色銹斑（主要成分為Fe 2 O 3?nH2O）。請問這種腐蝕是化學(xué)腐蝕還是電化學(xué)腐蝕?為什么?,解析：屬于電化學(xué)腐蝕。 因?yàn)殍F鍋是由生鐵做成的,鐵鍋生銹是因?yàn)镕e-C-NaCl形成原電池。鐵作負(fù)極，失去電子變成亞鐵離子，從而被腐蝕。,思考：,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,結(jié)論：說明裝置中有氣體參加反應(yīng)。,思考：該氣體是什么呢？ 幾天之后發(fā)現(xiàn)鐵釘表面生銹，發(fā)生的是吸氫腐蝕還是吸氧腐蝕？,,知識(shí)總結(jié),一、金屬的電化學(xué)腐蝕,2、金屬腐蝕的本質(zhì)：,1、金屬腐蝕：,-,金屬的腐蝕是指金屬與周圍接觸到的氣體或液體發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起損耗的現(xiàn)象,化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的比較,化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕同時(shí)發(fā)生， 但電化學(xué)腐蝕更普遍,隨溫度升高而加快,與原電池的組成有關(guān),相同條件下較電化學(xué)腐蝕慢,較快,,1．銅制品上的鋁質(zhì)鉚釘，在潮濕空氣中易腐蝕的原因可描述為（ ）． A．形成原電池時(shí)鋁作負(fù)極 B．形成原電池時(shí)銅作負(fù)極 C．形成原電池時(shí)，電流由鋁經(jīng)導(dǎo)線流向銅 D．鋁鉚釘發(fā)生了化學(xué)腐蝕,2．以下現(xiàn)象與電化腐蝕無關(guān)的是（ ）． A．黃銅（銅鋅合金）制作的銅鑼不易產(chǎn)生銅綠 B．生鐵比軟鐵蕊（幾乎是純鐵）容易生銹 C．鐵質(zhì)器件附著銅質(zhì)配件，在接觸處易生鐵銹 D．銀質(zhì)獎(jiǎng)牌久置后表面變暗,練 習(xí),A,D,3,下列裝置中四塊相同的Zn片，放置一段時(shí)間后腐蝕速 率由慢到快的順序是,,(4),(2),(1),(3),4、,分析右圖，按要求寫出有關(guān)反應(yīng)方程式： （1）、鐵棒上的電極反應(yīng)式為： （2）、碳棒上的電極反應(yīng)式為： （3）、溶液中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：,2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2,4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3,,,,O2+2H2O+4e-＝4OH-,2Fe–4e-＝2Fe2+,有M、N兩種金屬，分別與鹽酸反應(yīng)，產(chǎn)生H2速率相近， 試設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)比較M、N兩種金屬的活潑性。,思考題：,影響金屬腐蝕的因素：,1、金屬的本性：金屬越活潑，就越容易 失去電子而被腐蝕。如果金屬中能導(dǎo)電的雜質(zhì)不如該金屬活潑，則容易形成原電池而使金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕。 2、介質(zhì)：遇潮濕空氣、腐蝕性氣體、電解質(zhì)溶液，容易被腐蝕,思考與交流,請根據(jù)生活常識(shí)以及下圖總結(jié)金 屬防護(hù)常用的方法，并解釋這些方法 為什么可以達(dá)到防止金屬腐蝕的目的。,健身器材刷油漆以防銹,衣架和電線的外面包上一層塑料層,某些工具的“機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部位”選用油脂來防銹,自行車的鋼圈和車鈴是在鋼上鍍上一層既耐腐蝕又耐磨的Cr,,你還知道哪些防止金屬腐蝕的方法？請舉例說明。,制成不銹鋼；或在金屬表面鍍一層比要保護(hù)的金屬更活潑的金屬。,用犧牲鎂塊的方法來防止地下鋼鐵管道的腐蝕，鎂塊必須定期更換,鎂,二、金屬的防護(hù)方法,1、在金屬表面覆蓋保護(hù)層：油、油漆、塑料、搪瓷、鍍一層金屬,2、改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)：如制成合金,3、電化學(xué)保護(hù)法,（1）犧牲陽極的陰極保護(hù)法,（原電池原理）,(例：輪船船身上的鋅塊、地下鋼鐵管道接鎂塊),（2）外加電流的陰極保護(hù)法,（2）外加電源的陰極保護(hù)法,（1）犧牲陽極的陰極保護(hù)法,規(guī)律小結(jié),在同一電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕的快慢規(guī)律如下： 電解原理引起的腐蝕＞原電池原理引起的腐蝕 ＞化學(xué)腐蝕＞有防腐措施的腐蝕 防腐措施由好到壞的順序如下： 外接電源的陰極保護(hù)法＞犧牲陽極的陰極保護(hù)法＞有一般防腐條件保護(hù)＞無防腐條件,,練 習(xí),1．下列方法可用于金屬防護(hù)的是（ ） ①原電池反應(yīng) ②涂油漆 ③電鍍 ④置于干燥環(huán)境 A．①③④ B．①②③ C．②③④ D．全部,D,2．有關(guān)金屬腐蝕的論述，正確的是（ ）． A．金屬的腐蝕一定伴有電流產(chǎn)生 B．Fe在干燥的氯氣里比在潮濕的空氣里更易被腐蝕 C．發(fā)生化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿母g時(shí)較活潑的金屬總是 作正極而被腐蝕 D．發(fā)生電化腐蝕時(shí)都有能量的轉(zhuǎn)變，且被腐蝕的金屬 總是失電子,D,3,如圖, 水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天觀察：,（1）,（2）,中性或堿性,吸氧,Fe–2e-＝Fe2+,O2+2H2O+4e-＝4OH－,酸性,析氫,Fe–2e-＝Fe2+,2H++2e-＝H2↑,,(5),(2),(1),(3),(4),5.右圖裝置中，U型管內(nèi)為紅墨水，a、b試管內(nèi)分別盛有食鹽水和氯化銨溶液，各加入生鐵塊，放置一段時(shí)間。下列有關(guān)描述錯(cuò)誤的是( ) A．生鐵塊中的碳是原電池的正極 B．紅墨水柱兩邊的液面變?yōu)樽蟮陀腋?C．兩試管中相同的電極反應(yīng)式是：Fe-2e-﹦Fe2+ D．a(chǎn)試管中發(fā)生了吸氧腐蝕，b試管中發(fā)生了析氫 腐蝕,6. 下列有關(guān)金屬腐蝕與防護(hù)的說法正確的是（ ） A. 純銀器表面在空氣中因化學(xué)腐蝕漸漸變暗 B. 當(dāng)鍍錫鐵制品的鍍層破損時(shí)，鍍層仍能對鐵制品起保護(hù)作用 C. 在海輪外殼連接鋅塊保護(hù)外殼不受腐蝕是采用了犧牲陽極的陰極保護(hù)法 D. 可將地下輸油鋼管與外加直流電源的正極相連以保護(hù)它不受腐蝕,B,AC,