人教版高二化学选修4第四章第四节 金属的电化学腐蚀与防护 课件 33张PPTT

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人教版化学选修四《化学反应原理》
第四章第四节
金属的腐蚀和防护
铁
生
锈
情景导入：金属的腐蚀在生活中非常普遍
铜
生
锈
金属的腐蚀在生活中非常普遍
背
景
背
景
几个惊人数字
直接经济损失约达7000亿美元
腐蚀率为10%
是自然灾害造成损失总和的6倍
占其国民生产总值3.5％～4.2％
报废和损耗的金属约为1亿吨
占国民生产总值的4%
占钢铁当年产量的25%-30%
世界和
中国
腐蚀的危害
1.巨大的经济损失
2.资源和能源的严重浪费
3.引发灾难事故
4.污染人类生存环境
一、金属的电化学腐蚀
金属阳离子
失e-
氧化反应
（三）金属腐蚀的类型
化学腐蚀
电化腐蚀
金属原子
（二）金属腐蚀的本质：
（一）金属腐蚀：
是指金属或合金跟接触的气体或液体发生氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。
M
–
ne-→Mn+
1、化学腐蚀：
【问题讨论1】Fe在Cl2条件下反应？铁是否被腐蚀？
Mg在O2中燃烧，Mg是否被腐蚀？
石油管道内壁被原油中的
含硫化合物严重腐蚀
在南极存放80多年的
食品罐头，很少生锈
家用燃气灶的
中心部位很容易生锈
【问题讨论2】以上事实，说明化学腐蚀受什么因素影响较大？
【金属+气体或非电解质】
金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。
影响因素：和接触物质的氧化性及温度有关。
2、电化学腐蚀：
【不纯金属+电解质溶液】
【思考】为什么钢铁在干燥的空气中不易生锈，在潮湿空气中却易生锈？
不纯的金属或合金与电解质溶液接触，会发生原电池反应，比较活泼的金属失电子被氧化的腐蚀。
（1）析氢腐蚀
正极：
负极：
电池反应：
条件：水膜呈较强酸性（溶有：CO2、SO2、H2S等）
Fe
-
2e-
=
Fe2+
2H++2e-
=H2↑
Fe
+2H+
=Fe2++H2↑
【问题探究】右侧改进实验的优点有哪些？
（Fe粉+C粉）替代铁钉；
锥形瓶替代具支试管
（2）吸氧腐蚀
P85实验4-3：将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放入下图具支试管中，观察导管中水柱变化，并思考引起变化的原因？
（2）吸氧腐蚀
负极：
正极：
电池反应：
进一步：
条件：水膜呈中性或弱酸性或碱性
2Fe
-
4e-
=2
Fe2+
O2
+
4e-
+
2H2O
=
4OH-
2Fe+
O2+2H2O
=2Fe(OH)2
4Fe(OH)2
+O2
+
2H2O
=4
Fe(OH)3
Fe(OH)3
Fe2O3·xH2O
A
钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较
Fe2O3
·
nH2O
（铁锈）
水膜呈酸性
水膜呈中性或酸性很弱
Fe-2e-=Fe2+
2Fe-4e-=2Fe2+
2H2O+2e-=H2↑+2OH-
O2+2H2O+4e-=4OH-
Fe+2H2O=Fe(OH)2+H2↑
2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2
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。
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
化学腐蚀和电化学腐蚀的比较
相互关系
腐蚀对象
是否有电流
条件
电化学腐蚀
化学腐蚀
化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍，且腐蚀得更快。
较活泼的金属被氧化
金属被氧化
有电流产生
不产生电流
不纯金属或合金跟电解质溶液接触
（构成原电池）
金属跟接触的干燥气体或非电解质溶液等物质直接反应
1.
指出下列腐蚀的类型、并判断说法的正误：
(1)黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜锈
（　）
(2)生铁比软铁芯(几乎是纯铁)更不容易生锈
（　）
(3)铁质器件附有铜质配件，在接触处易生锈
（　）
(4)银质奖牌久置后表面变暗
（　）
2、钢铁在锈蚀过程中，下列5种变化可能发生的是
①Fe由+2价转化为+3价
（
）
②O2被还原
③产生H2
④Fe(OH)3失水形成Fe2O3·xH2O
⑤杂质碳被氧化除去
A、①②
B、
③④
C、
①②③④
D、
①②③④⑤
C
3、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）
中性或弱酸
吸氧
Fe–2e-＝Fe2+
O2+2H2O+4e-＝4OH－
酸性
析氢
Fe–2e-＝Fe2+
2H++2e-＝H2↑
4、如图所示，甲、乙两试管中各放一
枚铁钉，甲试管中为NaCl溶液，乙
试管为NH4Cl溶液，数天后观察到
的现象是：
，
甲中正极反应为______________________。
乙中正极反应为
.。
试管中残留气体平均相对分子质量
的变化为甲
，乙
。
O2
+
2H2O
+
4e－
=
4OH－
2H+
+
2e－
=
H2↑
减少
减少
Fe被腐蚀，U型管中甲端的液面高于乙端的液面
甲
乙
5、下列铁制品的防锈方法不合理的是（
）
A．汽车外壳--烤漆
B．水龙头--镀防护金属
C．公交车扶手--涂防锈油
D．脸盆--烧涂搪瓷
4、相同材质的铁在图中的四种情况下最易被腐蚀的是(
)
A
C
〖思考〗鉴于金属发生腐蚀的原因，我们可以从哪些方面设想解决金属腐蚀的问题
？
二、金属的防护：
思路一：直接隔离
思路二：改变本质
思路三：因势利导
思路一：直接隔离
选用适当的材料使金属与空气或其他腐蚀性试剂隔离开，以阻止金属的腐蚀。
1、给金属穿上“保护膜”：
①喷涂漆；
②涂油脂；
③表面钝化；
④电镀(在表面形成铬等耐腐蚀性较强的金属镀层）……等。
健身器材刷油漆
电线外面包塑料
转动部位涂油脂
汽车外壳--烤漆
金属的防护
烤蓝
涂机油
烤漆
涂凡士林
镀锌
镀铬
思路二：改变本质
即改变金属的内部组织结构，使其具有较强的抗腐蚀性能。
2、制成合金——加入其他金属改变其组成
在钢铁中加入一定比例的铬
和镍（如14%～8%Cr，7%～
9%Ni），改变钢铁内部的组
成和结构，可极大程度地提
高钢铁抗腐蚀性能，这就是
常见的“不锈钢”(合金)。
餐具做成不锈钢
思路三：因势利导
电化学腐蚀还是用电化学方法来解决，不回避金属与氧化剂的直接接触，采用还原性更强的物质或其他替代方式来满足氧化剂对电子的需求，从而保护主体金属构件免受腐蚀。
3、电化学防护法——重点掌握
牺牲阳极的阴极保护法
外加直流电源的阴极保护法
(1)牺牲阳极的阴极保护法:
形成原电池反应时:
被保护金属做
极，另一极用
做
极。
活泼金属
正
负
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
用牺牲锌块的方法来保护船身，锌块必须定期更换
锌块
辅助阳极
（石墨）
（2）外加电流的阴极保护法：
在外加直流电的作用下：
将被保护金属作为
极，另一导电物质作为
极，使
极得到保护，此
法保护效果最佳。
阳
阴
阴
此法主要用于防止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。
1、2000年5月，保利集团在香港拍卖会上花费3000多万港币购回在火烧圆明园时流失的国宝：铜铸的牛首、猴首和虎首，普通铜器时间稍久容易出现铜绿，其主要成分是[Cu2(OH)2CO3]这三件1760年铜铸的国宝在240年后看上去仍然熠熠生辉不生锈，下列对起原因的分析，最可能的是
A、它们的表面都电镀上了一层耐腐蚀的黄金；
B、环境污染日趋严重，它们表面的铜绿被酸雨溶解洗去
C、铜的金属活动性比氢小，因此不宜被氧化；
D、它们是含一定比例金、银、锡、锌的合金；
（
D
）
上述各情况下，其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是
。
讨论与交流
4.
在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下：
电解池阳极的腐蚀＞原电池阴极的腐蚀＞化学腐蚀＞
有防腐措施的腐蚀
5、2、1、3、4
规律小结
1、在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢：
电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防腐措施的腐蚀
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
2、防腐措施由好到坏的顺序如下：
金属腐蚀的快慢及判断方法
(1)
阳极>负极>化学腐蚀>正极>阴极。
(2)对同一种金属：
强电解质溶液>弱电解质溶液>非电解质溶液。
(3)两种金属形成原电池：
两金属的活动性差异越大，较活泼的金属腐蚀得越快。
(4)对同一种电解质溶液来说：
电解质溶液浓度越大，金属腐蚀越快。
7.
埋在地下的输油铸铁管道，在下列各种情况
下被腐蚀速率最快的是
(
)
A．在潮湿疏松的土壤中；
B．在含铁元素较多的酸性土壤中；
C．在干燥致密不透气的土壤中；
D．在含碳较多的潮湿透气的中性土壤
课堂练习
　　　　　　　
小
结
金属的腐蚀与防护：
⑴金属的
腐蚀
化学腐蚀
电化学腐蚀
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
电化学保护法
(2)金属的
防
护
外加保护层
改变金属内部结构
外接电源的阴极保护法
牺牲阳极的阴极保护法