化学人教版2019选择性必修1 4.3 金属的腐蚀与防护（共14张ppt）

(共14张PPT)
第四章 第三节
金属的腐蚀与防护
一、金属的腐蚀
1.金属腐蚀的本质
金属原子　　　　 变为　　　　　 ，金属发生氧化反应
失去电子
金属阳离子
(M-ne-==Mn+)
（1）化学腐蚀
金属与周围的氧化剂直接接触发生化学反应而产生的腐蚀。
（2）电化学腐蚀
不纯金属或合金在潮湿空气里或电解质溶液中，发生电化学反应而产生的腐蚀。
2.金属腐蚀的类型
2.金属腐蚀的类型
析氢腐蚀
在酸性环境中，由于在腐蚀过程中不断有H2放出，所以叫做析氢腐蚀。
负极（Fe）： Fe-2e- = Fe2+
正极（C）： 2H++2e- = H2↑
总反应： Fe + 2H+ = Fe2+ + H2↑
2.金属腐蚀的类型
吸氧腐蚀
钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性，但溶有一定量的氧气，此时就会发生吸氧腐蚀
负极（Fe）： Fe-2e- = Fe2+
正极（C）：O2+4e-+ 2H2O= 4OH-
总反应：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2
Fe2O3 · nH2O（铁锈主要成分）
4Fe(OH)3
在空气中氧化
失水
小结
实际上，金属腐蚀过程中电化学腐蚀和化学腐蚀往往同时发生，但绝大多数属于电化学腐蚀。电化学腐蚀比化学腐蚀的速率也大得多。
电化学腐蚀的类型
析氢腐蚀
吸氧腐蚀（更普遍）
化学腐蚀
腐蚀
二、金属的防护
1．改变金属材料的组成
图4-22　不锈钢餐具
　　在金属中添加其他金属或非金属可以制成性能优异的合金。如，把铬、镍等加入普通钢中制成不锈钢产品。
在金属表面覆盖致密的保护层，将金属制品与周围物质隔开是一种普遍采用的防护方法。
2．在金属表面覆盖保护层
图4-23　在汽车表面涂漆
表面喷涂油漆、矿物性油脂或覆盖搪瓷、塑料等；
电镀等方法在表面进行发蓝处理（Fe3O4薄膜）；
阳极氧化处理铝制品表面，形成致密氧化膜而钝化；
离子注入、表面渗镀等在金属表面形成稳定的钝化膜。
二、金属的防护
正极（阴极）
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海水
钢闸门
负极
（牺牲阳极）
e-
e-
锌
板
原理：原电池原理，被保护的金属作 ，活泼性更强的金属作 。
应用：锅炉内壁、船舶外壳、钢铁闸门安装镁合金或锌块。
正极
负极
3.电化学保护法
（1）牺牲阳极法
实验4-4 （1）Fe作保护电极，Zn作辅助电极，以经过酸化的3%NaCl溶液作电解质溶液，按图所示连接好装置。观察电流表指针的变化，以及烧杯中两个电极附近发生的现象。过一段时间，用胶头滴管从和Fe 电极区域取少量溶液于试管中，再向试管中滴入2滴K3[Fe(CN)6] (铁氰化钾)溶液， 观察试管中溶液颜色变化。
已知Fe2＋与[Fe(CN)6]3－反应生成带有特征蓝色的KFe[Fe(CN)6]沉淀。
实验装置 电流表 阳极(负极区) 阴极(正极区)
现象 指针____ Zn溶解 有 产生， 蓝色沉淀生成
有关反应 — _______________ _________________
结论 溶液中不含Fe2＋，铁作正极未被腐蚀
偏转
气泡
无
实验现象
Zn－2e－===Zn2＋
2H＋＋2e－===H2↑
（2）　将1 g琼脂加入250 mL烧杯中，再加入50 mL饱和食盐水和150 mL水。搅拌、加热煮沸，使琼脂溶解。稍冷后，趁热把琼脂溶液分别倒入两个培养皿中，各滴入5～6滴酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液，混合均匀。取两个2～3 cm的铁钉，用砂纸擦光。如图(a)所示，将裹有锌皮的铁钉放入上述的一个培养皿中；如图(b)所示，将缠有铜丝的铁钉放入另一个培养皿中。观察并解释实验现象。
（a）
（b）
实验现象
培养皿（a），靠近锌皮处颜色无变化，靠近裸露在外的铁钉处出现红色；
培养皿（b），靠近铜丝处出现红色，靠近裸露在外的铁钉处出现蓝色。
铁作为负极时易腐蚀，作为正极时未腐蚀
e-
e-
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海水
阳极
阴极
(2)外加电流法
钢闸门
惰性
电极
利用电解原理把被保护的金属作为电解池的阴极，惰性电极作为辅助阳极。通电后，电子被强制流向被保护的钢铁设备，使钢铁表面腐蚀电流降至零或接近零，从而被保护。
常用于防止土壤、海水及河水中的金属设备的腐蚀。
4．其他方法
(1)根据不同的设计条件选用不同的金属或非金属材料；
(2)控制和改善环境介质因素(如选用缓蚀剂)等。
(3)金属防护包括生产设计、选材、防腐措施、施工、监测、管理和维护等环节，需要进行综合评价和决策。