人教版高中化学选修四4.4-金属的电化学腐蚀和防护(26张PPT)

(共26张PPT)
第四章 化学反应与电能
金属的电化学腐蚀与防护
据统计：
1、全球每一分钟就有1吨钢腐蚀成铁锈；
2、全球每年钢铁腐蚀的经济损失约10000亿美元，占各国国民生产总值GNP的2%～4%，远远超过水灾、火灾等自然灾害造成损失的总和。
金属腐蚀的危害
1、金属腐蚀的实质是什么？
腐蚀类型有哪几种？
自学探疑——阅读课本P84-87
2、对比析氢腐蚀与吸氧腐蚀。
3、利用电化学原理进行金属防护时，
受保护的金属应该设置为何种电极？
其防护名称为？
钢铁生锈
铁锈的主要成分： Fe2O3·xH2O

金属的腐蚀在生活中非常普遍
铜器生锈
铜绿的主要成分： Cu2(OH)2CO3
思考：金属腐蚀的本质是什么？
Fe→Fe2O3
0 +3
Cu→Cu2(OH)2CO3
0 +2
金属的腐蚀在生活中非常普遍
一、金属腐蚀
本质：M – ne— = Mn+（氧化反应）
1、定义：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。
铁与酸反应，铁被腐蚀。腐蚀速率较慢。
铁作负极被腐蚀，
腐蚀速率较快。
一、金属腐蚀
(2)电化学腐蚀：
不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失电子而被氧化腐蚀。
2、类型：
(1)化学腐蚀：
金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。
化学腐蚀 电化腐蚀
条件 金属跟非金属等氧化剂
直接接触 不纯金属或合金
跟电解质溶液接触
现象 无电流产生 有微弱电流产生
本质 金属被氧化 较活泼金属被氧化
联系 两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍
二、金属的电化学腐蚀
思考：为什么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呢？
钢铁

潮湿空气
水膜

酸性气体
H+

铁
C

原电池

钢铁发生了
电化学腐蚀。
——钢铁表面形成的微小原电池示意图
二、金属的电化学腐蚀
2H++ 2e— =H2 ↑
Fe — 2e— = Fe2+
总反应： Fe + 2H+ =Fe2+ + H2 ↑
负极：
正极：
分析：当钢铁处于酸性环境中时，易发生析氢腐蚀
1、析氢腐蚀
二、金属的电化学腐蚀
[实验4-3]将用酸洗除锈的铁钉，在饱和食盐水浸泡后放在
如图所示的装置中，几分钟后观察导管中水柱的变化。
实验现象：
几分钟后，装置中的导管中水柱上升
几天之后发现铁钉表面生锈
说明装置中有气体参加反应。
结论：
二、金属的电化学腐蚀
2、吸氧腐蚀
酸性很弱、中性条件下，易发生吸氧腐蚀
电池总反应：2Fe + O2 +2H2O =2Fe(OH)2
O2 + 2H2O + 4e— = 4OH—
Fe — 2e— = Fe2+
负极：
正极：
Fe(OH)3脱去一部分水生成的铁锈(Fe2O3·xH2O)
2Fe(OH)3 Fe2O3·xH2O

Fe(OH)2在空气中继续反应：
4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O =4 Fe(OH)3
吸氧腐蚀较为普遍
炒过菜的铁锅未及时洗净
(残液中含有NaCl),
不久便会因腐蚀而
出现红褐色锈斑。
二、金属的电化学腐蚀
二、金属的电化学腐蚀
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
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。
三、金属的电化学防护
方法:
a、涂层：
b、电镀、喷镀：
c、改变金属的内部结构:
1)原电池：牺牲阳极的阴极保护法
2)电解池：外加电流的阴极保护法
不锈钢——铁铬合金
白铁皮（Zn）、马口铁（Sn）
表面涂矿物性油脂、油漆、覆盖搪瓷
d、电化学保护法：
搪瓷（táng cí），又称珐琅，是将无机玻璃质材料通过熔融凝于基体金属上并与金属牢固结合在一起的一种复合材料。
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”选用油脂来防锈
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
家里用的不锈锅
将无机玻璃质材料通过熔融凝于基体金属上并与金属牢固结合在一起的一种复合材料
用牺牲锌块的方法来保护船身，锌块必须定期更换



锌块
用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块必须定期更换
正极
—— —— —— —— —— —— —— —— — —— —— —— —— ——
—— —— —— — ——

海水
钢闸门
锌板



利用“原电池原理”保护 极金属
负极

e—

e—
正
阳极

阴
极

“牺牲阳极的阴极保护法”

3、其实原电池中的负极，就是电池中的阳极。
活泼金属的负极（阳极）在电化腐蚀中消失了，就叫牺牲阳极。在此过程中正极（阴极）得以保护，故称之为“牺牲阳极的阴极保护法”。
此方法是接入比被保护金属更容易失电子的金属，使活泼金属成为负极被消耗。在此法中，其实是消耗负极金属而保护正极金属，为什么叫牺牲阳极保护阴极的呢？原电池中不是只说正负极，而电解池中才说阴阳极的吗？
1、中学化学中，原电池讲正负极，电解池讲阴阳极——是分开的。
2、电化学中，原电池和电解池都是电池，两种情况是不分开的——发生氧化反应是阳极，发生还原反应是阴极。
过去原电池和电解池中的电极都称为：阴极【还原反应的一极】阳极【氧化反应的一极】，所以原来叫牺牲阳极【现在说的负极】的阴极【现在说的正极】保护法。【但他是原电池】
1、下列事实不能用电化学原理解释的是 （ ）
A. 铝片不需要特殊的保护方法
B. 炒过菜的铁锅未清洗易生锈
C. 轮船水线以下的船壳上镶有一定数量的锌
D. 生铁比熟铁（几乎是纯铁）容易生锈
A
2、下列叙述正确的是（ ）
①锌跟稀硫酸反应制取氢气，加少量硫酸铜溶液能加快反应速度②镀层破损后，白铁（镀锌的铁）比马口铁（镀锡的铁）易腐蚀③电镀时，应把镀件置于电解槽的阴极④冶炼铝时，把氧化铝加入液态冰晶石中成为熔融体后电解
A. ①②③④ B. ①③④ C. ①③ D. ②④
B
3、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
金属腐蚀快慢的一般规律
1．原电池原理引起的腐蚀速率：两电极金属活动性相差越大，越易腐蚀。
2．对于同一电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。
4、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： ；
(2)若液面下降，则溶液呈 性，
发生 　腐蚀，电极反应式为：
负极： ，
正极： 。
中性或碱性
吸氧
Fe-2e—＝Fe2+
O2+2H2O+4e—＝4OH—
酸
析氢
Fe-2e—＝Fe2+
2H++2e—＝H2↑

5、为研究金属腐蚀的条件和速率，某课外小组学生用金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在图示的三个装置中，再放置于玻璃钟罩里保存相同的一段时间，下列对实验结束时现象描述不正确的是（ ）
A．装置Ⅰ左侧的液面一定会下降
B．左侧液面装置Ⅰ比装置Ⅱ的低
C．装置Ⅱ中的铁钉腐蚀最严重
D．装置Ⅲ中的铁钉几乎没被腐蚀
B