2019-2020年九年級化學下冊 6.4 金屬腐蝕的分類素材 （新版）粵教版.doc

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2019-2020年九年級化學下冊 6.4 金屬腐蝕的分類素材 （新版）粵教版 按照反應的特性，金屬腐蝕可分為：1．化學腐蝕；2．生物腐蝕；3．電化學腐蝕。 化學腐蝕是指氧化劑和金屬表面接觸，發(fā)生化學反應導致的腐蝕。 生物腐蝕是指由各種微生物的生命活動引起的腐蝕。 電化學腐蝕是指發(fā)生電化學反應導致的腐蝕。電化學腐蝕是最普遍和最嚴重的腐蝕，因此研究電化學腐蝕具有重要的意義！ 電化學腐蝕的機理 金屬材料與電解質(zhì)溶液接觸，通過電極反應產(chǎn)生的腐蝕。電化學腐蝕反應是一種氧化還原反應。在反應中，金屬失去電子而被氧化，其反應過程稱為陽極反應過程，反應產(chǎn)物是進入介質(zhì)中的金屬離子或覆蓋在金屬表面上的金屬氧化物（或金屬難溶鹽）；介質(zhì)中的物質(zhì)從金屬表面獲得電子而被還原，其反應過程稱為陰極反應過程。在陰極反應過程中，獲得電子而被還原的物質(zhì)習慣上稱為去極化劑。 在均勻腐蝕時，金屬表面上各處進行陽極反應和陰極反應的概率沒有顯著差別，進行兩種反應的表面位置不斷地隨機變動。如果金屬表面有某些區(qū)域主要進行陽極反應，其余表面區(qū)域主要進行陰極反應，則稱前者為陽極區(qū)，后者為陰極區(qū)，陽極區(qū)和陰極區(qū)組成了腐蝕電池。直接造成金屬材料破壞的是陽極反應，故常采用外接電源或用導線將被保護金屬與另一塊電極電位較低的金屬相聯(lián)接，以使腐蝕發(fā)生在電位較低的金屬上。 當金屬被放置在水溶液中或潮濕的大氣中，金屬表面會形成一種微電池，也稱腐蝕電池（其電極習慣上稱陰、陽極，不叫正、負極）。陽極上發(fā)生氧化反應，使陽極發(fā)生溶解，陰極上發(fā)生還原反應，一般只起傳遞電子的作用。腐蝕電池的形成原因主要是由于金屬表面吸附了空氣中的水分，形成一層水膜，因而使空氣中CO2、SO2、NO2等溶解在這層水膜中，形成電解質(zhì)溶液，而浸泡在這層溶液中的金屬又總是不純的，如工業(yè)用的鋼鐵，實際上是合金，即除鐵之外，還含有石墨、滲碳體（Fe3C）以及其它金屬和雜質(zhì)，它們大多數(shù)沒有鐵活潑。這樣形成的腐蝕電池的陽極為鐵，而陰極為雜質(zhì)，又由于鐵與雜質(zhì)緊密接觸，使得腐蝕不斷進行。 （1）析氫腐蝕（鋼鐵表面吸附水膜酸性較強時） 陽極(Fe)：Fe＝＝Fe2+＋2e- Fe2+＋2H2O＝＝Fe(OH)2＋2H+ 陰極(雜質(zhì))：2H+＋2e-＝＝H2 電池反應：Fe＋2H2O＝＝Fe(OH)2＋H2↑ 由于有氫氣放出，所以稱之為析氫腐蝕。 （2）吸氧腐蝕（鋼鐵表面吸附水膜酸性較弱時） 陽極(Fe)：Fe＝＝Fe2+＋2e- 陰極：O2＋2H2O＋4e-＝＝4OH- 總反應：2Fe＋O2＋2H2O＝＝2Fe(OH)2 由于吸收氧氣，所以也叫吸氧腐蝕。 析氫腐蝕與吸氧腐蝕生成的Fe(OH)2被氧所氧化，生成Fe(OH)3脫水生成Fe2O3（鐵銹）。鋼鐵制品在大氣中的腐蝕主要是吸氧腐蝕。 Fe＋2H2O＝＝Fe(OH)2＋H2↑ O2＋2H2O＋4e-→4OH- 2Fe＋O2＋2H2O＝＝2Fe(OH)2 2H+＋2e-→H2 氧濃差腐蝕 當鍋爐停用時，積留在鍋爐聯(lián)箱、汽包及爐管低凹處的水，由于水的表層接觸大氣，溶解氧的濃度大，而較深層溶解氧的濃度相對地較小，這就在同一金屬表面出現(xiàn)不同的電極電位，氧濃度大的區(qū)域電位高，為陰極，氧濃度小的區(qū)域電位低，為陽極，從而造成腐蝕，這就是通常所說的水線腐蝕。因為水線腐蝕是由氧濃度差引起的，所以把這類腐蝕稱為氧濃差腐蝕。 一、氧濃差腐蝕危害 氧濃差腐蝕表現(xiàn)更為嚴重的是，當金屬表面一旦出現(xiàn)這類腐蝕產(chǎn)物時，由于這些產(chǎn)物比較疏松，并且不是連續(xù)覆蓋在金屬表面上，這就造成了腐蝕產(chǎn)物下面與腐蝕產(chǎn)物邊緣溶氧濃度不均勻，因腐蝕產(chǎn)物阻止了氧的擴散，在其下部形成了缺氧的陽極區(qū)，在其邊緣形成了富氧的陰極區(qū)，進而發(fā)生氧濃差腐蝕。結果是陽極區(qū)的坑愈來愈深，陰極區(qū)的腐蝕產(chǎn)物愈積愈多，這樣，在金屬表面上出現(xiàn)疏密不勻、高低不等的鼓包。鼓包的顏色由于鐵的氧化物成分不同，由黃褐色到磚紅色不等。表層下面的腐蝕產(chǎn)物為Fe3O4黑色粉末。如果將這些腐蝕產(chǎn)物除掉，便呈現(xiàn)出一個個的腐蝕坑。 當汽包或聯(lián)箱內(nèi)沉積有水渣，在鍋爐停用時，由于這些地方容易積存水分和吸收潮氣，同樣會造成氧濃差腐蝕，所以這些地方要比其他部位腐蝕嚴重得多。 二、氧濃差腐蝕的運用 利用氧濃差腐蝕原理制作各種類型的電池。最常見的氧濃差電池有兩種類型，一種是在不同深度的水中由于溶解氧濃度不同而造成演共度梯度產(chǎn)生的氧濃度差電池，如水線腐蝕；另一種則是冷卻水系統(tǒng)中最常見，也是危險最大的污垢下腐蝕或叫做沉淀物全自動過濾器。