选修四 第四章 第四节 金属的电化学腐蚀与防护（32张）
文档属性
| 名称 | 选修四 第四章 第四节 金属的电化学腐蚀与防护（32张） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 3.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2019-07-31 16:29:15 | ||
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文档简介
(共32张PPT)
电化学基础
第四节
金属的电化学腐蚀与防护
电解池、精炼池、电镀池的比较
将电能转变成化学能的装置
应用电解原理在某些金属表面镀上一层其它金属的装置。
①两电极接直流电源
②电极插人电解质溶液
③形成闭合回路
①镀层金属接电源正极
待镀金属接电源负极
②电镀液须含有
镀层金属的离子
阳极：电源正极相连
阴极：电源负极相连
阳极：镀层金属
阴极：镀件
阳极：氧化反应
阴极：还原反应
阳极：氧化反应
阴极：还原反应
应用电解原理
将不纯的金属提纯的装置
①不纯金属接电源正极
纯的金属接电源负极
②电解质溶液须待提纯
金属的离子
阳极：不纯金属；
阴极：纯金属
阳极：氧化反应
阴极：还原反应
电解池 精炼池 电镀池
定义
形成
条件
电极
名称
电极
反应
钢铁生锈
铜器生锈
因为金属腐蚀而使桥梁坍塌
我国每年因金属腐蚀造成的损失占国民生产总值
(GNP)的2% ～ 4%，钢铁因腐蚀而报废的数量约
占钢铁当年产量的25%-30%。全世界每年因为金
属腐蚀造成的直接经济损失约达7000亿美元，是
地震、水灾、台风等自然灾害造成损失总和的6倍。
一、金属的腐蚀
1.概念
指金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。
2.实质
（发生氧化反应）
M - ne- = Mn+
3.分类
化学腐蚀：
电化学腐蚀：
——根据与金属接触的介质不同
(主要)
如Fe被Cl2氧化
升温可加快金属腐蚀
化学腐蚀：
家用燃气灶的中心部位很容易生锈
食品罐头放在南极80多年了，却很少生锈
海边的铁制品比较容易生锈。
二、电化学腐蚀
1.概念：
不纯金属或合金跟电解质溶液接触时，发生原电池反应而引起的腐蚀，比较活泼的金属失去电子被氧化。
2.实质：
原电池反应
（1）两电极
（2）电解质溶液
（3）闭合回路
不纯金属（或合金）：钢铁（Fe负C正）
例：钢铁在干燥的空气中不易生锈，而在潮湿的空气中却易生锈。
钢铁
潮湿空气
水膜
CO2、 SO2
电解质溶液(H+)
铁
C
原电池
电解质溶液形成：
H++OH-
H2O+CO2
H++HCO3-
H2O
钢铁在这过程发生了电化学腐蚀。
二、电化学腐蚀
3.分类
（1） （电解质溶液酸性较强）
析氢腐蚀
正极： 2H++ 2e- =H2 ↑
负极： Fe - 2e- = Fe2+
总反应： Fe + 2H+ =Fe2+ + H2 ↑
负极： Fe - 2e- = Fe2+
正极： O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
总反应： 2Fe+ O2+2H2O =2Fe(OH)2
（2） （电解质溶液碱或中性或酸性很弱）
吸氧腐蚀
4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O =4Fe(OH)3
Fe(OH)3脱去一部分水即生成Fe2O3·xH2O
进一步反应：
金属与接触
物直接反应
不纯金属或合金与电解质溶液形成原电池
无电流产生
有电流产生
金属被腐蚀
较活泼金属
被腐蚀
两者往往同时发生，但电化腐蚀更普遍。
化学腐蚀与电化学腐蚀比较
类型 化学腐蚀 电化学腐蚀
发生的条件
电流
本质
相互
关系
小结：钢铁腐蚀
水膜呈强酸性
水膜呈中性或弱酸性
Fe-2e-=Fe2+
2Fe-4e-=2Fe2+
O2+2H2O+4e-=4OH-
2H++2e－=H2
2H++Fe=Fe2++H2
2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2
Fe2O3 · xH2O
4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
金属的腐蚀以电化学腐蚀为主，
电化腐蚀又以吸氧腐蚀为主(pH≥5.6时)
若pH<5.6时则为析氢腐蚀。
析氢腐蚀 吸氧腐蚀
条件
电极反应 负极Fe(-)
正极C(+)
总反应
联系
【练习】
1.
2.如图, 水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：
（1）
若液面上升，则溶液呈 性，发生
腐蚀,电极反应式为：负极： ,
正极：
若液面下降，则溶液呈 性，发生 腐蚀，电极反应式为：负极：
正极： 。
（2）
中性或碱性
吸氧
Fe–2e-＝Fe2+
O2+2H2O+4e-＝4OH－
酸性
析氢
Fe–2e-＝Fe2+
2H++2e-＝H2↑
健身器材刷油漆以防锈
衣架和电线的外面包上一层塑料层
某些工具的“机械转动部位” 用油脂来防锈
自行车的钢圈和车铃是在钢上镀上一层既耐腐蚀又耐磨的Cr
1.改变金属的内部结构(内因)
2.在金属表面覆盖保护层
3.电化学保护法
三、金属的防护
例：制成合金（不锈钢）
例：喷油漆、涂油脂、电镀、表面钝化等
（1）牺牲阳极的阴极保护法
（2）外加直流电源的阴极保护法
四、金属的电化学防护
1.牺牲阳极的阴极保护法
（1）例子：
（2）原理：
（3）注意：
定期更换Mg（或Zn）
钢铁设备（如锅炉内壁、船身外壳）
装若干镁合金或锌块
形成原电池，活泼金属（Mg或Zn）
作负极被腐蚀，被保护金属（Fe）做正极，
不反应，被保护。
2.外加电流的阴极保护法
通电后，电子被迫流向被保护的钢铁设备，使钢铁表面产生负电荷，抑制钢铁发生失电子的反应，从而防止了钢铁的腐蚀。
（1）例子：
把钢铁设备（如钢闸门）作为阴极，
用惰性电极做辅助阳极，外加直流电源。
（2）原理：
【练习】
4.下列装置中四块相同的Zn片，放置一段
时间后腐蚀速率由慢到快的顺序是：
。
(4)、(2)、(1)、(3)
5.下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是______________________________
(5)>(2)>(1)>(3)>(4)
★金属腐蚀的快慢程度：
电解池的阳极＞原电池的负极＞化学腐蚀＞
原电池的正极＞电解池的阴极
6.相同温度下，下列制氢气的反应速率最快的是
A.纯锌和1mol/L 硫酸
B.纯锌和18 mol/L硫酸
C.纯锌和1mol/L硫酸，再滴加几滴硫酸铜溶液
D.粗锌和18mol/L硫酸
7.下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是
A.甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲上有H2气放出
B.在氧化–还原反应中，甲比乙失去的电子多
C.将甲乙作电极组成原电池时甲是负极
D.同价态的阳离子，甲比乙的氧化性弱
C
D
8.盐酸与锌片反应时，若加入可溶性醋酸铜晶体[(CH3COO)2Cu]，将产生两种影响生成速率的因素，其一是：___________________________
_____________________________________，其二是：_______________________________
_____________________________________。
H+与CH3COO－结合生成CH3COOH，使H+浓度减小，从而减慢了反应速率
Zn置换出Cu形成了原电池，从而加快了反应速率
9.下列现象与电化学腐蚀无关的是（ ）
A．黄铜制作的铜锣不易产生铜绿
B．生铁比软铁芯（几乎是纯铁）容易
生锈
C．铁制器件附有铜制配件，在接触处
易生铁锈
D．银质奖章久置表面变暗
D
电化学基础
第四节
金属的电化学腐蚀与防护
电解池、精炼池、电镀池的比较
将电能转变成化学能的装置
应用电解原理在某些金属表面镀上一层其它金属的装置。
①两电极接直流电源
②电极插人电解质溶液
③形成闭合回路
①镀层金属接电源正极
待镀金属接电源负极
②电镀液须含有
镀层金属的离子
阳极：电源正极相连
阴极：电源负极相连
阳极：镀层金属
阴极：镀件
阳极：氧化反应
阴极：还原反应
阳极：氧化反应
阴极：还原反应
应用电解原理
将不纯的金属提纯的装置
①不纯金属接电源正极
纯的金属接电源负极
②电解质溶液须待提纯
金属的离子
阳极：不纯金属；
阴极：纯金属
阳极：氧化反应
阴极：还原反应
电解池 精炼池 电镀池
定义
形成
条件
电极
名称
电极
反应
钢铁生锈
铜器生锈
因为金属腐蚀而使桥梁坍塌
我国每年因金属腐蚀造成的损失占国民生产总值
(GNP)的2% ～ 4%，钢铁因腐蚀而报废的数量约
占钢铁当年产量的25%-30%。全世界每年因为金
属腐蚀造成的直接经济损失约达7000亿美元，是
地震、水灾、台风等自然灾害造成损失总和的6倍。
一、金属的腐蚀
1.概念
指金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。
2.实质
（发生氧化反应）
M - ne- = Mn+
3.分类
化学腐蚀：
电化学腐蚀：
——根据与金属接触的介质不同
(主要)
如Fe被Cl2氧化
升温可加快金属腐蚀
化学腐蚀：
家用燃气灶的中心部位很容易生锈
食品罐头放在南极80多年了，却很少生锈
海边的铁制品比较容易生锈。
二、电化学腐蚀
1.概念：
不纯金属或合金跟电解质溶液接触时，发生原电池反应而引起的腐蚀，比较活泼的金属失去电子被氧化。
2.实质：
原电池反应
（1）两电极
（2）电解质溶液
（3）闭合回路
不纯金属（或合金）：钢铁（Fe负C正）
例：钢铁在干燥的空气中不易生锈，而在潮湿的空气中却易生锈。
钢铁
潮湿空气
水膜
CO2、 SO2
电解质溶液(H+)
铁
C
原电池
电解质溶液形成：
H++OH-
H2O+CO2
H++HCO3-
H2O
钢铁在这过程发生了电化学腐蚀。
二、电化学腐蚀
3.分类
（1） （电解质溶液酸性较强）
析氢腐蚀
正极： 2H++ 2e- =H2 ↑
负极： Fe - 2e- = Fe2+
总反应： Fe + 2H+ =Fe2+ + H2 ↑
负极： Fe - 2e- = Fe2+
正极： O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
总反应： 2Fe+ O2+2H2O =2Fe(OH)2
（2） （电解质溶液碱或中性或酸性很弱）
吸氧腐蚀
4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O =4Fe(OH)3
Fe(OH)3脱去一部分水即生成Fe2O3·xH2O
进一步反应：
金属与接触
物直接反应
不纯金属或合金与电解质溶液形成原电池
无电流产生
有电流产生
金属被腐蚀
较活泼金属
被腐蚀
两者往往同时发生，但电化腐蚀更普遍。
化学腐蚀与电化学腐蚀比较
类型 化学腐蚀 电化学腐蚀
发生的条件
电流
本质
相互
关系
小结：钢铁腐蚀
水膜呈强酸性
水膜呈中性或弱酸性
Fe-2e-=Fe2+
2Fe-4e-=2Fe2+
O2+2H2O+4e-=4OH-
2H++2e－=H2
2H++Fe=Fe2++H2
2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2
Fe2O3 · xH2O
4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
金属的腐蚀以电化学腐蚀为主，
电化腐蚀又以吸氧腐蚀为主(pH≥5.6时)
若pH<5.6时则为析氢腐蚀。
析氢腐蚀 吸氧腐蚀
条件
电极反应 负极Fe(-)
正极C(+)
总反应
联系
【练习】
1.
2.如图, 水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：
（1）
若液面上升，则溶液呈 性，发生
腐蚀,电极反应式为：负极： ,
正极：
若液面下降，则溶液呈 性，发生 腐蚀，电极反应式为：负极：
正极： 。
（2）
中性或碱性
吸氧
Fe–2e-＝Fe2+
O2+2H2O+4e-＝4OH－
酸性
析氢
Fe–2e-＝Fe2+
2H++2e-＝H2↑
健身器材刷油漆以防锈
衣架和电线的外面包上一层塑料层
某些工具的“机械转动部位” 用油脂来防锈
自行车的钢圈和车铃是在钢上镀上一层既耐腐蚀又耐磨的Cr
1.改变金属的内部结构(内因)
2.在金属表面覆盖保护层
3.电化学保护法
三、金属的防护
例：制成合金（不锈钢）
例：喷油漆、涂油脂、电镀、表面钝化等
（1）牺牲阳极的阴极保护法
（2）外加直流电源的阴极保护法
四、金属的电化学防护
1.牺牲阳极的阴极保护法
（1）例子：
（2）原理：
（3）注意：
定期更换Mg（或Zn）
钢铁设备（如锅炉内壁、船身外壳）
装若干镁合金或锌块
形成原电池，活泼金属（Mg或Zn）
作负极被腐蚀，被保护金属（Fe）做正极，
不反应，被保护。
2.外加电流的阴极保护法
通电后，电子被迫流向被保护的钢铁设备，使钢铁表面产生负电荷，抑制钢铁发生失电子的反应，从而防止了钢铁的腐蚀。
（1）例子：
把钢铁设备（如钢闸门）作为阴极，
用惰性电极做辅助阳极，外加直流电源。
（2）原理：
【练习】
4.下列装置中四块相同的Zn片，放置一段
时间后腐蚀速率由慢到快的顺序是：
。
(4)、(2)、(1)、(3)
5.下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是______________________________
(5)>(2)>(1)>(3)>(4)
★金属腐蚀的快慢程度：
电解池的阳极＞原电池的负极＞化学腐蚀＞
原电池的正极＞电解池的阴极
6.相同温度下，下列制氢气的反应速率最快的是
A.纯锌和1mol/L 硫酸
B.纯锌和18 mol/L硫酸
C.纯锌和1mol/L硫酸，再滴加几滴硫酸铜溶液
D.粗锌和18mol/L硫酸
7.下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是
A.甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲上有H2气放出
B.在氧化–还原反应中，甲比乙失去的电子多
C.将甲乙作电极组成原电池时甲是负极
D.同价态的阳离子，甲比乙的氧化性弱
C
D
8.盐酸与锌片反应时，若加入可溶性醋酸铜晶体[(CH3COO)2Cu]，将产生两种影响生成速率的因素，其一是：___________________________
_____________________________________，其二是：_______________________________
_____________________________________。
H+与CH3COO－结合生成CH3COOH，使H+浓度减小，从而减慢了反应速率
Zn置换出Cu形成了原电池，从而加快了反应速率
9.下列现象与电化学腐蚀无关的是（ ）
A．黄铜制作的铜锣不易产生铜绿
B．生铁比软铁芯（几乎是纯铁）容易
生锈
C．铁制器件附有铜制配件，在接触处
易生铁锈
D．银质奖章久置表面变暗
D