2019-2020年九年級化學(xué)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(xué)下冊 6.4 金屬腐蝕的分類素材 （新版）粵教版 按照反應(yīng)的特性，金屬腐蝕可分為：1．化學(xué)腐蝕；2．生物腐蝕；3．電化學(xué)腐蝕。 化學(xué)腐蝕是指氧化劑和金屬表面接觸，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)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(xué)腐蝕是指發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致的腐蝕。電化學(xué)腐蝕是最普遍和最嚴(yán)重的腐蝕，因此研究電化學(xué)腐蝕具有重要的意義！ 電化學(xué)腐蝕的機(jī)理 金屬材料與電解質(zhì)溶液接觸，通過電極反應(yīng)產(chǎn)生的腐蝕。電化學(xué)腐蝕反應(yīng)是一種氧化還原反應(yīng)。在反應(yīng)中，金屬失去電子而被氧化，其反應(yīng)過程稱為陽極反應(yīng)過程，反應(yīng)產(chǎn)物是進(jìn)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(yīng)過程稱為陰極反應(yīng)過程。在陰極反應(yīng)過程中，獲得電子而被還原的物質(zhì)習(xí)慣上稱為去極化劑。 在均勻腐蝕時(shí)，金屬表面上各處進(jìn)行陽極反應(yīng)和陰極反應(yīng)的概率沒有顯著差別，進(jìn)行兩種反應(yīng)的表面位置不斷地隨機(jī)變動。如果金屬表面有某些區(qū)域主要進(jìn)行陽極反應(yīng)，其余表面區(qū)域主要進(jìn)行陰極反應(yīng)，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(yīng)，故常采用外接電源或用導(dǎo)線將被保護(hù)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(dāng)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(xí)慣上稱陰、陽極，不叫正、負(fù)極）。陽極上發(fā)生氧化反應(yīng)，使陽極發(fā)生溶解，陰極上發(fā)生還原反應(yīng)，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(shí)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(jìn)行。 （1）析氫腐蝕（鋼鐵表面吸附水膜酸性較強(qiáng)時(shí)） 陽極(Fe)：Fe＝＝Fe2+＋2e- Fe2+＋2H2O＝＝Fe(OH)2＋2H+ 陰極(雜質(zhì))：2H+＋2e-＝＝H2 電池反應(yīng)：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(shí)） 陽極(Fe)：Fe＝＝Fe2+＋2e- 陰極：O2＋2H2O＋4e-＝＝4OH- 總反應(yīng)：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(dāng)鍋爐停用時(shí)，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?yàn)樗€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(yán)重的是，當(dāng)金屬表面一旦出現(xiàn)這類腐蝕產(chǎn)物時(shí)，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(kuò)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(jìn)而發(fā)生氧濃差腐蝕。結(jié)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(dāng)汽包或聯(lián)箱內(nèi)沉積有水渣，在鍋爐停用時(shí)，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(yán)重得多。 二、氧濃差腐蝕的運(yùn)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(xiǎn)最大的污垢下腐蝕或叫做沉淀物全自動過濾器。