3-2金属的腐蚀和防护

2021/9/14美国明尼苏达州一座跨越密西西比河的大桥发生坍塌.事故造成6人死亡.金属腐蚀危害的图片2021/9/14四川省宜宾市城区的南门大桥钢铁生锈造成大桥断裂！断裂2021/9/14金属腐蚀的危害资料•中国航天工业总公司第三十一研究所近日公布了一组数据：•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%，在美国，每年因钢铁腐蚀造成的损失就占国内生产总值的3%，大约三分之一的化学设备因局部腐蚀而停工。我国钢铁腐蚀经济损失高达2800亿人民币，约占国民生产总值GNP的4%，每年约有30%的钢铁因腐蚀而报废。腐蚀给人类造成的损失是惊人的2021/9/14铜器表面生成一层薄薄的铜绿[铜绿的主要成分是Cu2(OH)2CO3]2021/9/141、定义：P49。一、金属的腐蚀2、分类1）、化学腐蚀P49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金属跟接触到的物质(如O2、Cl2、SO2等)直接发生化学反应而引起的腐蚀。(不多见、无电流)2021/9/14左边家用燃气灶的中心部位很容易生锈，而右边的食品罐头放在南极90多年了，却很少生锈升温可加快金属腐蚀2021/9/14温度对化学腐蚀的影响：•升温加快金属腐蚀•降温减慢金属腐蚀2021/9/14•铁钉锈蚀的可能条件假设：(1)只与水接触，不与空气接触(2)不与水接触，只与空气接触(3)既与水接触，又与空气接触(4)既与NaCl溶液接触，又与空气接触(5)既与CH3COOH溶液接触，又与空气接触P50科学探究2021/9/14•(实验需要在一周前开始做)：将5颗洁净无锈的铁钉分别放入以下5支试管中A、盛有经煮沸迅速冷却的蒸馏水，铁钉被浸没，再加植物油B、盛干燥剂CaCl2，试管口塞一团棉花，并塞上塞子。C、加入蒸馏水，铁钉被浸没一半D、盛NaCl溶液，铁钉被浸没一半。E、盛CH3COOH溶液，铁钉被浸没一半。分时间段观察。P50实验方案腐蚀由快到慢的顺序：EDCB或A2021/9/14结论记录实验方案植物油，铁钉浸没CaCl2固体NaCl溶液，铁钉浸没一半CH3COOH溶液，铁钉浸没一半煮沸后迅速冷却的蒸溜水，铁钉浸没相当长时间铁钉未被腐蚀有气体产生，反应速度快铁钉渐渐生锈，接触液面处生锈明显无现象由于无氧和水，铁钉不被腐蚀上层植物油下层煮沸后迅速冷却的蒸溜水无现象无现象由于无水，铁钉不被腐蚀铁钉被腐蚀铁钉被腐蚀最快由于无氧，较长时间铁钉不被腐蚀由于无氧，铁钉不被腐蚀实验探究：不同条件下铁钉的锈蚀上层植物油下层NaCl溶液相当长时间铁钉未被腐蚀由于无氧，较长时间铁钉不被腐蚀2021/9/14铁钉遇到强酸或有O2、H2O存在的条件下，均可被腐蚀。遇到电解质时，一般腐蚀速度更快。铁钉锈蚀的条件是什么？2021/9/14不纯的金属（或合金）跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀，叫做电化学腐蚀.(原电池、常见、有电流)2）、电化学腐蚀（电化腐蚀）P502021/9/14海边的铁制品比较容易生锈，为什么？原理:原电池反应可加快金属腐蚀2021/9/14请比较下列现象的差异？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。2021/9/14原电池的组成条件(1)、活泼性不同的两种金属（或金属与石墨）构成两个电极(2)、电解质溶液(3)、构成闭合电路(4)、一个自发进行的氧化还原反应2021/9/14发生氧化反应的是___极（电极消耗）发生____反应的是____极（电极放出气体或析出金属）原电池正负极的判断根据金属的活泼性判断根据电极反应来判断活泼金属做＿＿极,不活泼金属(或可导电的非金属）做＿极还原负正负正2021/9/14请分别判断下列装置是否能构成原电池，并说出理由。是原电池的指出正负极。①ZnZn②ZnCu【思考与交流】××√－＋③ZnC2021/9/14请分别判断下列装置是否能构成原电池，并说出理由。是原电池的指出正负极。【思考与交流】√－＋稀硫酸④FeCu稀硫酸6CuZn5稀硫酸CFe√－＋√－＋2021/9/14AlMgNaOH溶液⑧AlMg稀硫酸⑦请分别判断下列装置是否能构成原电池，并说出理由。是原电池的指出正负极。【思考与交流】√－＋√－＋2021/9/14浓硝酸⑩FeCu稀硫酸⑨FeCu请分别判断下列装置是否能构成原电池，并说出理由。是原电池的指出正负极。【思考与交流】√－＋√－＋2021/9/14ZnSO4溶液12CuZn11NaCl溶液CFe请分别判断下列装置是否能构成原电池，并说出理由。是原电池的指出正负极。【思考与交流】√－＋√－＋2021/9/14钢铁的电化学腐蚀：吸氧腐蚀：条件：钢铁在很弱的酸性或中性环境下的腐蚀。特点：有氧气参加反应。负极：＿＿，电极反应式：正极：＿＿，电极反应式：总反应式：2Fe－4e-＝2Fe2+2H2O+O2+4e-＝4OH-2Fe+2H2O+O2＝2Fe(OH)2铁碳2021/9/14钢铁的吸氧腐蚀示意图2021/9/14钢铁的电化学腐蚀：析氢腐蚀：条件：钢铁在潮湿空气中形成酸性环境下的腐蚀。特点：有氢气产生。负极：＿＿，电极反应式：正极：＿＿，电极反应式：总反应式：Fe－2e-＝Fe2+2H++2e-＝H2↑Fe+2H+＝Fe2++H2↑铁碳H2O+CO2H2CO3H++HCO3-2021/9/14钢铁的析氢腐蚀示意图2021/9/14注意：（1）电化腐蚀是通过构成无数微小的原电池而发生的，作为负极的较活泼金属将不断被腐蚀。而不活泼的金属（或非金属或其它杂质）则被保护。（2）电化学腐蚀，只有当金属跟电解质溶液接触时，才会发生，并伴有微电流产生。(3)升温、原电池反应都可加快金属腐蚀2021/9/14钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较Fe2O3·xH2O（铁锈）通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。析氢腐蚀吸氧腐蚀条件较强酸性。中性酸性很弱电极反应负极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=2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3联系生成铁锈：水膜呈_______水膜呈或2021/9/14两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍相互联系较活泼金属被氧化金属被氧化本质有微弱电流产生无电流产生有无电流不纯金属或合金跟电解质溶液及氧化剂接触金属跟氧化性物质直接接触条件电化学腐蚀化学腐蚀化学腐蚀与电化学腐蚀的比较2021/9/14小结：金属腐蚀的分类化学腐蚀电化腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀（常见普遍）2021/9/141、金属腐蚀的本质：______e-发生______反应金属_________金属原子氧化失去阳离子二、金属的防护P512、影响金属腐蚀的因素：3、金属在什么条件下容易被腐蚀？金属的本性和介质在潮湿的空气中、接触腐蚀性气体或电解质，都容易被腐蚀。2021/9/14金属腐蚀的防护思路和方法是？主要从金属的本质和介质两方面考虑，如:改变金属的内部组织结构，在金属表面覆盖保护层等等请根据以下的生活中的例子，总结金属防护常用的方法，并解释这些方法为什么可以达到防止金属腐蚀的目的？2021/9/14自行车如何防生锈？是在金属表面镀上一层耐腐蚀的金属，如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自行车的车把、车辐条、钢圈和车铃防锈措施是什么？2021/9/14健身器材如何防锈？刷油漆2021/9/14衣架和电线如何防锈？外面包上一层塑料层2021/9/14某些工具的“机械传动部位”，能用油漆来防锈吗？不能用油漆来防锈，而是选用油脂应选用什么呢？2021/9/142、在金属表面覆盖保护层，使它与________、__________等物质_________。三、金属的防护方法P511、改变金属的内部组织结构喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀、或表面钝化(镀其他金属使氧化成致密的氧化膜)、搪瓷、塑料等方法。空气水隔离例如2021/9/14船身如何防腐蚀的？用牺牲锌块的方法来保护船身上装锌块2021/9/142021/9/14如何防止地下钢铁管道的腐蚀？用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块要定期更换2021/9/14在被保护的金属上连接比该金属_____________或合金，此金属作_______极(阳极)反应受到腐蚀，被保护的金属作_______极(阴极)，不反应，起到保护作用；更活泼的金属负正3、电化学保护法P52原理：做负极材料常用的有_____________镁、铝、锌2021/9/14P53请你当设计师，假设用钢材建造能使用20年左右的一座大桥，有三种防锈措施供选择，你优先选择哪种方法？各种方法有什么优、缺点？你还有没有其他的防锈措施？（1）涂上油漆（2）使用镀铬的钢（3）使用不锈钢P52思考与交流如何选用防锈方法---请你决策2021/9/14作业：1.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慢的是()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C2021/9/14•2．在装有水的容器中，用棉线悬挂一个在水中保持平衡的金属棒，该棒由铁和铜焊接而成，棉线系在两种金属接缝处（如图），再向水中加入少量CuSO4，经过一段时间应看到的现象是()A．铁端将附着铜增重下沉；B．铜端将附着铜增重下沉；C．铁端将变细减重上升；D．铜端粗细不变将下沉．BC2021/9/143、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SnFe白口铁2021/9/14(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：___________________________________4、如图,水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：(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：_________________________________弱酸性或中性吸氧2Fe-4e-＝2Fe2+O2+2H2O+4e-＝4OH－较强酸性析氢Fe-2e-＝Fe2+2H++2e-＝H2↑2021/9/14休息一下！