4.3金属的腐蚀与防护 课件(共21张PPT)
文档属性
| 名称 | 4.3金属的腐蚀与防护 课件(共21张PPT) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 25.2MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-09-30 20:51:13 | ||
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文档简介
(共21张PPT)
第四章 化学反应与电能
第三节 金属的腐蚀与防护
《青花瓷》
方文山
Cu2(OH)2CO3
生活情境—— 金属的腐蚀在生活中非常普遍
①什么是金属的腐蚀？
②金属的腐蚀有几种类型？ 以哪种腐蚀为主？
金属的腐蚀
化学腐蚀
电化学腐蚀
吸氧腐蚀(水膜呈中性或酸性较弱）
析氢腐蚀(水膜呈酸性)
本质：M-ne-=Mn+ 发生氧化反应
阅读课本107页第3、4、5自然段。回答下列问题。
原电池反应
与氧化剂直接接触反应
一、金属的腐蚀
化学腐蚀 电化学腐蚀
条件
现象
本质
影响 因素
联系 金属与其表面接触到的一些物质直接接触
不纯金属或合金跟电解质溶液接触
无电流产生
有微弱电流产生
金属被氧化
较活泼金属被氧化
与接触物质的氧化性及温度有关
与电解质溶液的酸碱性及金属活性有关
两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍
化学腐蚀和电化学腐蚀的对比
钢铁在干燥的空气里长时间不易被腐蚀，但在潮湿的空气里却很快被腐蚀，这是什么原因呢
在潮湿的空气里,钢铁表面吸附了一层薄薄的水膜。水中溶有O2、CO2、SO2等气体，这样在钢铁表面形成了一层电解质溶液的薄膜，它跟钢铁里的铁和少量的碳构成无数微小的原电池。
想一想
1. 析氢腐蚀：酸性环境中
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
2H++ 2e- =H2 ↑
Fe - 2e- = Fe2+
Fe + 2H+ =Fe2+ + H2↑
负极：
正极：
总反应：
(析氢腐蚀)
2. 吸氧腐蚀:
中性或酸性很弱甚至碱性
2Fe - 4e- = 2Fe2+
O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
2Fe+ O2+2H2O =2Fe(OH)2
4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O = 4 Fe(OH)3
2Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O+(3-x) H2O
进一步反应：
负极：
正极：
电池反应：
(吸氧腐蚀)
实验4-3
(1)现象及原因：导管中的水柱上升，铁钉生锈。
装置中Fe、C、饱和食盐水构成了原电池，由于NaCl溶液呈中性，发生吸氧腐蚀，氧气消耗使具支试管压强减小，水柱上升
(2)现象及原因：开始时试管中均有无色气体产生，且两支试管中产生气泡的速率相等；滴加硫酸铜溶液的试管产生气体速率明显加快。原因是锌置换出铜后构成了铜锌原电池，锌作负极，腐蚀速率加快。装置中Zn、Cu、稀盐酸构成了原电池，Zn作负极，Cu作正极，电解质溶液稀盐酸呈酸性，发生析氢腐蚀
析氢腐蚀 吸氧腐蚀
条件
电极反应
联系
Fe2O3 · nH2O
(铁锈)
通常两种腐蚀同时存在，但吸氧腐蚀更普遍。
水膜呈酸性
水膜呈中性或酸性很弱或碱性
负极Fe(-)
Fe-2e-=Fe2+
2Fe-4e-=2Fe2+
正极C(+)
2H++2e-=H2↑
O2+2H2O+4e-=4OH-
总反应:
Fe+2H+=Fe2++H2↑
2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2
4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较
注 ：1、只有位于金属活动性顺序中氢前的金属才可能发生析氢腐蚀
2、氢前和氢后的金属都可发生吸氧腐蚀
烤蓝
涂机油
烤漆
涂凡士林
镀锌
镀铬
【交流研讨】属部件采用了什么样的防护措施吗
1、改变金属材料的组成
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
把铬、镍等加入普通钢中制成不锈钢产品；
钛合金不仅具有优异的抗腐蚀性，还具有良好的生物相容性
二、金属的防护
2、在金属表面覆盖保护层
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。
(1)非金属保护层：喷涂油漆、矿物性油脂或覆盖搪瓷、塑料等
(2)金属保护层：在钢铁表面镀上一层锌、锡、铬、镍等金属
(3)发蓝处理：钢铁部件表面生成一层致密的四氧化三铁薄膜；
(4)钝化处理：铝制品的表面形成致密的氧化膜
喷漆
镀铬
发蓝处理
包上塑料层
烧涂搪瓷
3．电化学保护法
金属在发生电化学腐蚀时，总是作为原电池负极（阳极）的金属被腐蚀，作为正极（阴极）的金属不被腐蚀，如果能使被保护的金属成为阴极，则该金属就不易被腐蚀。
(1)牺牲阳极法
阴极保护法
(2)外加电流法
(1)牺牲阳极法
原理：应用 原理，让被保护金属作 极，找另一种活泼性较强金属作 极
原电池
正
负
船身上装锌块
找替罪“阳”
实验4－4
实验装置 电流表 阳极 阴极
现象
有关反应
(1)
现
象：
偏转
溶解
无明显现象
牺牲阳极法实验(1)
Zn-2e-=Zn2+
O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
锌片、铁片酸化的氯化钠溶液构成原电池，锌为阳极（负极）失电子，被腐蚀，铁为阴极（正极）被保护。
结论：
Fe2+的检验：
Fe2++K++[Fe(CN)6]3- =KFe [Fe(CN)6]↓
蓝色沉淀
黄色溶液
牺牲阳极法实验(2)
(2) 现象：
缠有锌片的铁钉周周围只出现红色，缠有铜片的铁钉铜片周围出现红色，同时铁钉周围出现蓝色沉淀。
Zn-2e-=Zn2+
O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
锌片(阳极)：
铁钉(阴极)：
铜片(阴极)：
铁钉(阳极)：
Fe-2e-=Fe2+
O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
结论：不同金属构成原电池发生电化学腐蚀时，较活泼金属的被腐蚀，相对不活泼的金属被保护。
锌被腐蚀，铁被保护
铁被腐蚀，铜被保护
(2)外加电流法
应用电解池原理，把被保护的钢铁设备作为阴极，用惰性电极作为辅助阳极，外接直流电源。
通电后，强制电子流向被保护
的钢铁设备，使钢铁表面的腐
蚀电流降至零或接近等于零。
在这个系统中，钢铁设备被迫
成为阴极而受到保护。
牺牲阳极法 外加电流法
原理
保护方法
保护电流
注意事项
牺牲阳极法和外加电流法的比较
原电池
电解池
使被保护的金属与比它活泼的金属接触，被保护的金属做正极。
使被保护的金属与电源负
极接触，被保护的金属做
阴极。
较小
较大
负极（阳极）材料需要定期更换
辅助阳极需要定期检查
思
考
与
讨
论
金属腐蚀快慢的规律：
(1) 活泼性不同的两金属，活泼性差别越大，氧化还原反应的速率越 ，活泼金属被腐蚀的速度越 。
(2) 同一电解质溶液中, 电解原理引起的腐蚀(阳极）
原电池原理引起的腐蚀（负极） 化学腐蚀 有防腐措施的腐蚀(电解池的阳极、原电池的正极及加有镀层的金属）。
(3) 同一种金属的腐蚀：在强电解质中 弱电解质中 非电解质中
>
>
>
>
>
快
快
金属腐蚀速率的判断，首先应确定金属所处装置是原电池，还是电解池。其次判断该金属是原电池的正、负极，还是电解池的阴、阳极。最后利用金属腐蚀快慢的规律进行判断。
外接电源的阴极保护法＞牺牲阳极的阴极保护法＞有一般防腐条件保护＞无防腐条件
防腐措施由好到坏的顺序如下：
金属的腐蚀
化学腐蚀
电化学腐蚀
吸氧腐蚀(水膜呈中性或酸性较弱)
析氢腐蚀(水膜呈酸性)
金属的防护
改变金属材料的组成
在金属表面覆盖保护层
电化学保护法
牺牲阳极法(利用原电池原理)
外加电流法(利用电解池原理)
课堂小结
第四章 化学反应与电能
第三节 金属的腐蚀与防护
《青花瓷》
方文山
Cu2(OH)2CO3
生活情境—— 金属的腐蚀在生活中非常普遍
①什么是金属的腐蚀？
②金属的腐蚀有几种类型？ 以哪种腐蚀为主？
金属的腐蚀
化学腐蚀
电化学腐蚀
吸氧腐蚀(水膜呈中性或酸性较弱）
析氢腐蚀(水膜呈酸性)
本质：M-ne-=Mn+ 发生氧化反应
阅读课本107页第3、4、5自然段。回答下列问题。
原电池反应
与氧化剂直接接触反应
一、金属的腐蚀
化学腐蚀 电化学腐蚀
条件
现象
本质
影响 因素
联系 金属与其表面接触到的一些物质直接接触
不纯金属或合金跟电解质溶液接触
无电流产生
有微弱电流产生
金属被氧化
较活泼金属被氧化
与接触物质的氧化性及温度有关
与电解质溶液的酸碱性及金属活性有关
两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍
化学腐蚀和电化学腐蚀的对比
钢铁在干燥的空气里长时间不易被腐蚀，但在潮湿的空气里却很快被腐蚀，这是什么原因呢
在潮湿的空气里,钢铁表面吸附了一层薄薄的水膜。水中溶有O2、CO2、SO2等气体，这样在钢铁表面形成了一层电解质溶液的薄膜，它跟钢铁里的铁和少量的碳构成无数微小的原电池。
想一想
1. 析氢腐蚀：酸性环境中
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
2H++ 2e- =H2 ↑
Fe - 2e- = Fe2+
Fe + 2H+ =Fe2+ + H2↑
负极：
正极：
总反应：
(析氢腐蚀)
2. 吸氧腐蚀:
中性或酸性很弱甚至碱性
2Fe - 4e- = 2Fe2+
O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
2Fe+ O2+2H2O =2Fe(OH)2
4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O = 4 Fe(OH)3
2Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O+(3-x) H2O
进一步反应：
负极：
正极：
电池反应：
(吸氧腐蚀)
实验4-3
(1)现象及原因：导管中的水柱上升，铁钉生锈。
装置中Fe、C、饱和食盐水构成了原电池，由于NaCl溶液呈中性，发生吸氧腐蚀，氧气消耗使具支试管压强减小，水柱上升
(2)现象及原因：开始时试管中均有无色气体产生，且两支试管中产生气泡的速率相等；滴加硫酸铜溶液的试管产生气体速率明显加快。原因是锌置换出铜后构成了铜锌原电池，锌作负极，腐蚀速率加快。装置中Zn、Cu、稀盐酸构成了原电池，Zn作负极，Cu作正极，电解质溶液稀盐酸呈酸性，发生析氢腐蚀
析氢腐蚀 吸氧腐蚀
条件
电极反应
联系
Fe2O3 · nH2O
(铁锈)
通常两种腐蚀同时存在，但吸氧腐蚀更普遍。
水膜呈酸性
水膜呈中性或酸性很弱或碱性
负极Fe(-)
Fe-2e-=Fe2+
2Fe-4e-=2Fe2+
正极C(+)
2H++2e-=H2↑
O2+2H2O+4e-=4OH-
总反应:
Fe+2H+=Fe2++H2↑
2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2
4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较
注 ：1、只有位于金属活动性顺序中氢前的金属才可能发生析氢腐蚀
2、氢前和氢后的金属都可发生吸氧腐蚀
烤蓝
涂机油
烤漆
涂凡士林
镀锌
镀铬
【交流研讨】属部件采用了什么样的防护措施吗
1、改变金属材料的组成
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
把铬、镍等加入普通钢中制成不锈钢产品；
钛合金不仅具有优异的抗腐蚀性，还具有良好的生物相容性
二、金属的防护
2、在金属表面覆盖保护层
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。
(1)非金属保护层：喷涂油漆、矿物性油脂或覆盖搪瓷、塑料等
(2)金属保护层：在钢铁表面镀上一层锌、锡、铬、镍等金属
(3)发蓝处理：钢铁部件表面生成一层致密的四氧化三铁薄膜；
(4)钝化处理：铝制品的表面形成致密的氧化膜
喷漆
镀铬
发蓝处理
包上塑料层
烧涂搪瓷
3．电化学保护法
金属在发生电化学腐蚀时，总是作为原电池负极（阳极）的金属被腐蚀，作为正极（阴极）的金属不被腐蚀，如果能使被保护的金属成为阴极，则该金属就不易被腐蚀。
(1)牺牲阳极法
阴极保护法
(2)外加电流法
(1)牺牲阳极法
原理：应用 原理，让被保护金属作 极，找另一种活泼性较强金属作 极
原电池
正
负
船身上装锌块
找替罪“阳”
实验4－4
实验装置 电流表 阳极 阴极
现象
有关反应
(1)
现
象：
偏转
溶解
无明显现象
牺牲阳极法实验(1)
Zn-2e-=Zn2+
O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
锌片、铁片酸化的氯化钠溶液构成原电池，锌为阳极（负极）失电子，被腐蚀，铁为阴极（正极）被保护。
结论：
Fe2+的检验：
Fe2++K++[Fe(CN)6]3- =KFe [Fe(CN)6]↓
蓝色沉淀
黄色溶液
牺牲阳极法实验(2)
(2) 现象：
缠有锌片的铁钉周周围只出现红色，缠有铜片的铁钉铜片周围出现红色，同时铁钉周围出现蓝色沉淀。
Zn-2e-=Zn2+
O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
锌片(阳极)：
铁钉(阴极)：
铜片(阴极)：
铁钉(阳极)：
Fe-2e-=Fe2+
O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
结论：不同金属构成原电池发生电化学腐蚀时，较活泼金属的被腐蚀，相对不活泼的金属被保护。
锌被腐蚀，铁被保护
铁被腐蚀，铜被保护
(2)外加电流法
应用电解池原理，把被保护的钢铁设备作为阴极，用惰性电极作为辅助阳极，外接直流电源。
通电后，强制电子流向被保护
的钢铁设备，使钢铁表面的腐
蚀电流降至零或接近等于零。
在这个系统中，钢铁设备被迫
成为阴极而受到保护。
牺牲阳极法 外加电流法
原理
保护方法
保护电流
注意事项
牺牲阳极法和外加电流法的比较
原电池
电解池
使被保护的金属与比它活泼的金属接触，被保护的金属做正极。
使被保护的金属与电源负
极接触，被保护的金属做
阴极。
较小
较大
负极（阳极）材料需要定期更换
辅助阳极需要定期检查
思
考
与
讨
论
金属腐蚀快慢的规律：
(1) 活泼性不同的两金属，活泼性差别越大，氧化还原反应的速率越 ，活泼金属被腐蚀的速度越 。
(2) 同一电解质溶液中, 电解原理引起的腐蚀(阳极）
原电池原理引起的腐蚀（负极） 化学腐蚀 有防腐措施的腐蚀(电解池的阳极、原电池的正极及加有镀层的金属）。
(3) 同一种金属的腐蚀：在强电解质中 弱电解质中 非电解质中
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快
快
金属腐蚀速率的判断，首先应确定金属所处装置是原电池，还是电解池。其次判断该金属是原电池的正、负极，还是电解池的阴、阳极。最后利用金属腐蚀快慢的规律进行判断。
外接电源的阴极保护法＞牺牲阳极的阴极保护法＞有一般防腐条件保护＞无防腐条件
防腐措施由好到坏的顺序如下：
金属的腐蚀
化学腐蚀
电化学腐蚀
吸氧腐蚀(水膜呈中性或酸性较弱)
析氢腐蚀(水膜呈酸性)
金属的防护
改变金属材料的组成
在金属表面覆盖保护层
电化学保护法
牺牲阳极法(利用原电池原理)
外加电流法(利用电解池原理)
课堂小结