上课《金属的电化学腐蚀与防护》

第四章电化学基础第4节金属的电化学腐蚀与防护锈蚀的轮船锈蚀的闸门锈蚀的楼梯锈蚀的大桥金属被腐蚀的危害？思考与归纳（1）外形、色泽、机械性能发生变化；（2）影响机器、仪表设备精度和灵敏度，以至报废；（3）桥梁、建筑物强度降低而坍塌：（4）地下金属管道泄漏；（5）轮船船体损坏；（6）金属腐蚀还可能造成环境污染。我国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。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的腐蚀叫做电化学腐蚀。一、金属的电化学腐蚀1、金属腐蚀的本质：是金属或合金与周围接触到的气体或液体物质发生氧化还原反应而引起损耗的现象。M-ne-=Mn+2、金属腐蚀的类型（1）化学腐蚀（2）电化学腐蚀金属跟接触到的干燥气体或非电解质液体等直接发生化学反应引起的腐蚀叫做化学腐蚀。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。水能电离出少量的H+和OH-,同时由于空气中CO2的溶解,使水里的H+增多：H2O+CO2H2CO3H++HCO3-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。钢铁的析氢腐蚀示意图钢铁的吸氧腐蚀示意图负极（Fe）：Fe—2e—=Fe2+正极（C）：2H++2e—=H2钢铁在潮湿的空气中为什么易生锈?问题讨论或2H2O+O2+4e—=4OH—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+O2+2H2O+4e-=4OH-Fe+2H+=Fe2++H2↑2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)24Fe(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pH5.6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2H++2e-=H2活动与探究3、钢铁生锈原理[实验4-3]实验现象：几分钟后,装置中的导管中水柱上升讨论，小结：装置中的导管中水柱上升，说明大试管内气体压强减小，则装置中有气体参加反应。化学腐蚀和电化学腐蚀的比较化学腐蚀电化学腐蚀条件现象反应影响因素腐蚀快慢相互关系化学腐蚀和电化学腐蚀同时发生，但电化学腐蚀更普遍较活泼的金属被氧化金属被氧化有微弱的电流产生不产生电流不纯金属或合金跟电解质溶液接触金属跟接触的物质反应随温度升高而加快与原电池的组成有关相同条件下较电化学腐蚀慢较快在新疆吐鲁番和海南省两地，哪个地区铁生锈相对慢一些？为什么？新疆吐鲁番，因为该地区相对干燥，水分稀少，而海南地区潮湿多雨，温度高，易发生电化学腐蚀。思考题:马口铁和白口铁一旦有划痕后，在潮湿的空气中，谁被腐蚀的速度快？ZnFe马口铁Fe白口铁SnH+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：____________________________________________________________________。思考与练习烤蓝涂机油烤漆涂凡士林镀锌镀铬[思考与交流]你知道自行车的金属部件采用了什么样的防护措施吗?镀锌镍所谓烤蓝是钢铁零件表面处理的一种防腐蚀的工艺。其原理就是在钢铁表面生成一定厚度和强度的致密的氧化层，成分主要是Fe3O4，反应原理是铁和水的氧化反应，其反应式可以用下面的方程式表达3Fe+4H2OFe3O4+4H2.＝高温二、金属的防护金属发生电化学腐蚀时,是在金属表面形成原电池反应.(1)在金属表面覆盖保护层:a.在钢铁制件表面涂上机油、凡士林、油漆或覆盖搪瓷、塑料等耐腐蚀的非金属材料。这些金属常因氧化而形成一层致密的氧化物薄膜，从而阻止水和空气等对钢铁的腐蚀。b.用电镀、热镀、喷镀等方法，在钢铁表面镀上一层不易被腐蚀的金属，如锌、锡、铬、镍等。2）.改变金属的内部组织结构例如制造各种耐腐蚀的合金，如在普通钢铁中加入铬、镍等制成不锈钢。你还知道哪些防止金属腐蚀的方法？请举例说明。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(3)电化学保护法1、牺牲阳极的阴极保护法2、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，让被保护金属做正极，不反应，起到保护作用；而活泼金属反应受到腐蚀。2、外加电流的阴极保护法将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极，使被保护的金属作为阴极，在外加直流电的作用下使阴极得到保护。此法主要用于防止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。辅助阳极（不溶性）二金属的防护(1)在金属表面覆盖保护层——电镀、油漆、钝化等(2)制成合金（不锈钢）——改善金属的内部组织结构(内因)(3)电化学保护法——牺牲阳极的阴极保护法、外加直流电源的阴极保护法海水CFe+—金属腐蚀的快慢判断：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1、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)2、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)3、钢铁发生吸氧腐蚀时，发生还原反应的电极反应式是（）A、Fe–2e-=Fe2+B、2H++2e-=H2↑C、4OH--4e-=2H2O+O2↑D、2H2O+O2+4e-=4OH-D4、下列事实不能用电化学理论解释的是(）A、轮船吃水线以下的船壳上装一定数量的锌块B、铝片不用特殊方法保护C、纯锌与稀硫酸反应时，滴入少量的CuSO4溶液后速率加快D、镀锌铁（在铁上镀一层锌）比镀锡耐用B课堂小结•金属的电化学腐蚀钢铁的腐蚀：析氢腐蚀、吸氧腐蚀•金属防护方法总结1)改变金属的内部结构2)在金属表面覆盖保护层3)电化学保护法：牺牲阳极保护法、外加电流的保护法作业1.《红对勾》讲义2.课时作业27