第四节金属的电化学腐蚀和防护

1、2021-6-11 2021-6-12 全球全球每一分钟就有每一分钟就有1 1吨吨钢腐蚀成铁锈钢腐蚀成铁锈. . 全球每年钢铁腐蚀的经济损失约全球每年钢铁腐蚀的经济损失约1000010000亿美元亿美元，占，占 各国国民生产总值各国国民生产总值GNPGNP的的2%2%4%.4%. 在美国，每年因钢铁腐蚀造成的损失就占国内生产在美国，每年因钢铁腐蚀造成的损失就占国内生产 总值的总值的3%3%，大约，大约三分之一三分之一的化学设备因局部腐蚀而的化学设备因局部腐蚀而 停工。停工。 我国钢铁腐蚀经济损失高达我国钢铁腐蚀经济损失高达28002800亿人民币亿人民币，约占国，约占国 民生产总值民生产总值G

2、NPGNP的的4%4%，每年约有，每年约有30%30%的钢铁因腐蚀而的钢铁因腐蚀而 报废。报废。 给人类造成的损失是惊人的给人类造成的损失是惊人的! 2021-6-13 金属被腐蚀后，在外形、色泽以及机金属被腐蚀后，在外形、色泽以及机 械性能等方面都将发生变化，会使机器设械性能等方面都将发生变化，会使机器设 备、仪器、仪表的精密度和灵敏度降低，备、仪器、仪表的精密度和灵敏度降低， 影响使用以至报废，甚至发生事故。据报影响使用以至报废，甚至发生事故。据报 道，道，全世界每年因金属腐蚀造成的直接经全世界每年因金属腐蚀造成的直接经 济损失，超过地震、水灾、台风等自然灾济损失，超过地震、水灾、台风等自

3、然灾 害造成损失的总和。害造成损失的总和。 你知道吗你知道吗 2021-6-14 2021-6-15 金属的腐蚀金属的腐蚀 一、金属的一、金属的电化学电化学腐蚀腐蚀 金属或合金跟周围接触到的气体金属或合金跟周围接触到的气体 或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过 程，即为金属的腐蚀。程，即为金属的腐蚀。其本质是金属其本质是金属 原子失去电子被氧化的过程。原子失去电子被氧化的过程。 2021-6-16 1 1、化学腐蚀与电化学腐蚀、化学腐蚀与电化学腐蚀 化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀 条件条件 现象现象 本质本质 联系联系 金属跟非金属等金属跟非金属等 物质物质直

4、接接触直接接触 不纯金属或合金不纯金属或合金 跟电解质溶液接触跟电解质溶液接触 无电流产生无电流产生有有微弱电流微弱电流产生产生 金属被氧化金属被氧化 较活泼金属较活泼金属被氧化被氧化 两者往往同时发生，两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍电化腐蚀更普遍. 2021-6-17 钢铁的钢铁的吸氧腐蚀吸氧腐蚀示意图示意图 NaCl(aq) 钢铁的钢铁的析氢腐蚀析氢腐蚀示意图示意图 CH3COOH(aq) 2021-6-18 A NaCl 正极正极: O2 + 2H2O + 4e-= 4OH- 负极：负极： Fe - 2e- = Fe2+ 溶液反应：溶液反应： Fe2+ 2OH- =Fe(OH)2 4F

5、e(OH)2 +O2 + 2H2O =4 Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3nH2O+(3-n) H2O A CH3COOH 请写出相应的电极反应式请写出相应的电极反应式: 负极：负极： Fe - 2e- = Fe2+ 正极：正极： 2H+ 2e- =H2 2021-6-19 析氢腐蚀析氢腐蚀 吸氧腐蚀吸氧腐蚀 条件条件 正极正极 负极负极 溶液溶液 2 2、析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以、析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以FeFe为例）为例） 2H+ 2e- =H2 O2+2H2O + 4e- = 4OH- Fe - 2e- = Fe2+ Fe2+ 2OH- =Fe(OH)2 4Fe(OH)2 +O2

6、 + 2H2O = 4Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3nH2O+(3-n) H2O 水膜酸性较强水膜酸性较强水膜酸性很弱或中性水膜酸性很弱或中性 2021-6-110 拓展训练拓展训练 银质奖章较长时间后变黑，形成黑锈银质奖章较长时间后变黑，形成黑锈- 4Ag+2H2S+O2=2Ag2S+2H2O，可以采用抛，可以采用抛 光的方法恢复光泽，抛光的简单方法是：将光的方法恢复光泽，抛光的简单方法是：将 变质的奖章放入盛有食盐的铝锅中，放置一变质的奖章放入盛有食盐的铝锅中，放置一 段时间后，黑锈就被除去段时间后，黑锈就被除去,而银不会损失。试而银不会损失。试 分析除黑锈的原理。分析除黑锈

7、的原理。 负极：负极： 2Al -6e- = 2Al3+ 正极：正极： 3Ag2S + 6e- = 6Ag+3S2- 2021-6-111 在金属表面覆盖保护层在金属表面覆盖保护层:如在钢铁表面涂油如在钢铁表面涂油 或油漆等，电镀不活泼金属或油漆等，电镀不活泼金属; 利用原电池原理进行保护利用原电池原理进行保护:如在海轮外壳上如在海轮外壳上 附着活泼金属锌或镁附着活泼金属锌或镁; 外加电流的阴极保护法外加电流的阴极保护法:即将要保护的金属即将要保护的金属 与直流电源的负极相连，另外附加惰性电极与直流电源的负极相连，另外附加惰性电极 与正极相连与正极相连; 改变金属内部的组成和结构改变金属内部的

8、组成和结构:如制成不锈钢如制成不锈钢. 二、金属的二、金属的电化学电化学防护防护 金属防护的几种重要方法金属防护的几种重要方法 2021-6-112 牺牲阳极的阴极保护法：牺牲阳极的阴极保护法： 2021-6-113 外加电源的阴极保护法：外加电源的阴极保护法： 辅助阳极辅助阳极 （不溶性）（不溶性） 2021-6-114 反馈巩固反馈巩固 下列各情况，在其中下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到片腐蚀由快到 慢的顺序是慢的顺序是 (5) (2) (1) (3) (4) 2021-6-115 电解原理引起的腐蚀；电解原理引起的腐蚀； 化学腐蚀化学腐蚀； 原电池原理引起的腐蚀；原电池原理引起的腐蚀；

9、 有防腐措施的腐蚀有防腐措施的腐蚀. . 请你将在同一电解质溶液中，请你将在同一电解质溶液中， 金属腐蚀的速率从大到小排序：金属腐蚀的速率从大到小排序： 电解原理引起的腐蚀原电池原理引起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的腐蚀化学腐蚀有防腐措施的腐蚀. . 2021-6-116 规律总结规律总结: : 防腐措施由好到坏的顺序如下：防腐措施由好到坏的顺序如下： 外接电源的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法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有一般防腐条件保护无防腐条件. . 在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规在同一电解质溶液中，金属腐

10、蚀的快慢规 律如下：律如下： 电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀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化学腐蚀有防腐措施的腐蚀. . 2021-6-117 高考零距离高考零距离 下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是( ) A纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗 B当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁 制品起保护作用制品起保护作用 C在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采 用了牺牲阳极的阴极保护法用了牺牲阳极的阴极保护

11、法 D可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相 连以保护它不受腐蚀连以保护它不受腐蚀 A C 20082008年广东高考题年广东高考题 2021-6-118 如何防止铁的锈蚀是工业上研究的重点内容。为研究如何防止铁的锈蚀是工业上研究的重点内容。为研究 铁锈蚀的影响因素，某同学做了如下探究实验：铁锈蚀的影响因素，某同学做了如下探究实验： 序序 号号 内内 容容实实 验验 现现 象象 1 常温下将铁丝放在干燥空气中一个月常温下将铁丝放在干燥空气中一个月干燥的铁丝表面依然光亮干燥的铁丝表面依然光亮 2 常温下将铁丝放在潮湿空气中一小时常温下将铁丝放在潮湿空气中一小

12、时 铁丝表面依然光亮铁丝表面依然光亮 3 常温下将铁丝放在潮湿的空气中一个月常温下将铁丝放在潮湿的空气中一个月铁丝表面已变得灰暗铁丝表面已变得灰暗 4 将潮湿的铁丝放在常温的氧气流中一小时将潮湿的铁丝放在常温的氧气流中一小时铁丝表面略显灰暗铁丝表面略显灰暗 5 将潮湿的铁丝放在高于常温的氧气流中将潮湿的铁丝放在高于常温的氧气流中 一小时一小时 铁丝表面已变得灰暗铁丝表面已变得灰暗 6 将浸过氯化钠溶液的铁丝放在高于常温的将浸过氯化钠溶液的铁丝放在高于常温的 氧气流中一小时氧气流中一小时 铁丝表面灰暗程度铁丝表面灰暗程度 比实验比实验5严重严重 20082008年海南高考题年海南高考题 2021-6-119 回答以下问题：回答以下问题： (1)上述实验中发生了电化学腐蚀的是上述实验中发生了电化学腐蚀的是(填实验填实验 序号序号) _; 在电化学腐蚀中，负极反在电化学腐蚀中，负极反 应是应是_; 正极反应是正极反应是 _； (2)由该实验可知，可以影响铁锈蚀速率的因由该实验可知，可以影响铁锈蚀速率的因 素是素是_； (3)为防止铁的锈蚀，工业上普遍采用的方法为防止铁的锈蚀，工业上普遍采用的方法 是是_(答两