姜--1.3.3-金属的电化学腐蚀与防护

1、第四节第四节 金属的电化学腐蚀与防护金属的电化学腐蚀与防护 沂水一中沂水一中 秦军秦军 1.3.31.3.3金属的腐蚀与防护金属的腐蚀与防护 l学习目标：学习目标： l1了解金属腐蚀及其危害。了解金属腐蚀及其危害。 l2了解金属电化学腐蚀的原因及反应原理。了解金属电化学腐蚀的原因及反应原理。 l3了解金属防护的一般方法，特别是电化了解金属防护的一般方法，特别是电化 l 学防护的方法。学防护的方法。 l重点：电化学腐蚀类型重点：电化学腐蚀类型 l难点：理解电化学原理难点：理解电化学原理 金属的腐蚀在生活中非常普遍金属的腐蚀在生活中非常普遍 钢铁生锈：钢铁生锈：FeFe2 2O O3 3 铜器生锈

2、铜器生锈:Cu:Cu2 2（OHOH）2 2COCO3 3 铜锈又称为铜绿铜锈又称为铜绿 铜器表面生成铜绿铜器表面生成铜绿 一、金属的腐蚀一、金属的腐蚀 1 1、什么是金属腐蚀？、什么是金属腐蚀？ 指金属或合金与周围接触到的气体或液体进行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。化学反应而腐蚀损耗的过程。 2 2、金属腐蚀的本质是什么、金属腐蚀的本质是什么? ? 是金属本身失去电子变成阳离子的过程（发生是金属本身失去电子变成阳离子的过程（发生 氧化反应）。氧化反应）。 M - neM - ne- - = M = Mn+ n+ 3 3、金属腐蚀的类型有哪些？、金属腐蚀的

3、类型有哪些？ 金属跟接触到的金属跟接触到的干燥气体干燥气体（如（如SOSO2 2、ClCl2 2、O O2 2等）或等）或非电非电 解质溶液解质溶液（石油）等直接发生化学反应而引起的腐蚀。（石油）等直接发生化学反应而引起的腐蚀。 不纯的金属不纯的金属与电解质溶液接触时，发生与电解质溶液接触时，发生原电池原电池反应，反应， 比较活泼的金属失去电子被氧化。比较活泼的金属失去电子被氧化。 化学腐蚀：化学腐蚀： 电化学腐蚀：电化学腐蚀： 根据与金属接触的介质不同根据与金属接触的介质不同 两种腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍，危害更大两种腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍，危害更大 升温可加快升温

4、可加快 金属腐蚀金属腐蚀 化学腐蚀化学腐蚀： 家用燃气灶的中心部位很容易生锈家用燃气灶的中心部位很容易生锈 食品罐头放在南极食品罐头放在南极8080多年了，却多年了，却 很少生锈很少生锈 电化学腐蚀：电化学腐蚀：海边的铁制品比较容易生锈。海边的铁制品比较容易生锈。 电化学腐蚀电化学腐蚀 讨论讨论为什么钢铁在干燥的空气中不易生锈，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？而在潮湿的空气中却易生锈？ 铁钉被腐蚀的条件：铁钉被腐蚀的条件：水或电解质溶液，空气或氧气水或电解质溶液，空气或氧气 1 1、析氢腐蚀（酸性水溶液）、析氢腐蚀（酸性水溶液） 负极：负极：Fe Fe 2e 2e

5、 = Fe = Fe2+ 2+ 总反应：总反应： Fe + 2HFe + 2H+ + = Fe = Fe2+ 2+ + H + H2 2 正极：正极：2H2H+ + + 2e + 2e = H = H2 2 ( (一一) )、钢铁的腐蚀、钢铁的腐蚀 2 2、吸氧腐蚀（中性水溶液）、吸氧腐蚀（中性水溶液） 负极：负极：2Fe - 4e =2Fe2Fe - 4e =2Fe2+ 2+ 正极：正极：O O2 2 + 2H + 2H2 2O + 4e = 4OHO + 4e = 4OH 总反应：总反应：2Fe+2H2Fe+2H2 2O+OO+O2 2= 2 Fe(OH)= 2 Fe(OH)2 2 后续反

6、应：后续反应：4Fe(OH)4Fe(OH)2 2+2H+2H2 2O+OO+O2 2=4Fe(OH)=4Fe(OH)3 3 FeFe2 2O O3 3 金属的腐蚀以电金属的腐蚀以电 化腐蚀为主化腐蚀为主， 电化腐蚀又以吸电化腐蚀又以吸 氧腐蚀为主氧腐蚀为主 类型类型化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀 发生的发生的 条件条件 电流电流 本质本质 相互相互 关系关系 金属与接触金属与接触 物直接反应物直接反应 不纯金属或合金与电不纯金属或合金与电 解质溶液形成原电池解质溶液形成原电池 无电流产生无电流产生有电流产生有电流产生 金属被腐蚀金属被腐蚀较活泼金属被腐蚀较活泼金属被腐蚀 化学腐蚀与电化学

7、腐蚀比较化学腐蚀与电化学腐蚀比较 讨论讨论鉴于金属发生腐蚀的原因，我们可以从哪些鉴于金属发生腐蚀的原因，我们可以从哪些 方面设想解决问题的思路方面设想解决问题的思路 ？ 思路一：直接隔离思路一：直接隔离 即可选用适当的材料使金属与空气或其他腐蚀即可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。性试剂隔离开，以阻止金属的腐蚀。 1 1、给金属穿上、给金属穿上“保护膜保护膜” 例如：喷涂漆；涂油脂；表面钝化；电镀例如：喷涂漆；涂油脂；表面钝化；电镀 ( (在钢铁表面形成铬等耐腐蚀性较强的金属镀层在钢铁表面形成铬等耐腐蚀性较强的金属镀层) )等。等。 二、金属的防护二、金属的

8、防护 思路二：改变本质思路二：改变本质 2 2、加入其他金属改变其组成、加入其他金属改变其组成 思路三：因势利导思路三：因势利导 3 3、电化学防护法、电化学防护法重点掌握重点掌握 牺牲阳极的阴极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外加直流电源的阴极保护法 牺牲阳极的阴极保护法：牺牲阳极的阴极保护法： 形成形成原电池原电池反应时，让反应时，让被保护金属被保护金属做做正极正极，不反应，不反应， 起到保护作用；而活泼金属做负极反应受到腐蚀。起到保护作用；而活泼金属做负极反应受到腐蚀。 外加电流的阴极保护法：外加电流的阴极保护法： 将被保护的钢铁设备（如钢闸门）做将被保护的钢铁设备（

9、如钢闸门）做阴极阴极，用惰性电，用惰性电 极做辅助阳极，在外加直流电作用下，电子直接流向被极做辅助阳极，在外加直流电作用下，电子直接流向被 保护的钢铁设备。保护的钢铁设备。 辅助阳极辅助阳极 （不溶性）（不溶性） 外加电流的阴极保护法示意图 烤蓝烤蓝 涂机油涂机油 烤漆烤漆 涂凡士林涂凡士林 镀锌镀锌 镀铬镀铬 自行车的金属部件采用了什么样的防护措施自行车的金属部件采用了什么样的防护措施? ? 1.1.埋在地下的输油铸铁管道，在下列各种情况下被埋在地下的输油铸铁管道，在下列各种情况下被 腐蚀速率最慢的是腐蚀速率最慢的是 ( )( ) A A在潮湿疏松的土壤中；在潮湿疏松的土壤中； B B在含铁

10、元素较多的酸性土壤中；在含铁元素较多的酸性土壤中； C C在干燥致密不透气的土壤中；在干燥致密不透气的土壤中； D D在含碳较多的潮湿透气的中性土壤在含碳较多的潮湿透气的中性土壤 C C 2.2.下列现象与电化学腐蚀无关的是（下列现象与电化学腐蚀无关的是（ ） A A黄铜（铜和锌混合物）制作的铜锣不易产生铜绿黄铜（铜和锌混合物）制作的铜锣不易产生铜绿 B B生铁比软铁芯（几乎是纯铁）容易生锈生铁比软铁芯（几乎是纯铁）容易生锈 C C铁制器件附有铜制配件，在接触处易生铁锈铁制器件附有铜制配件，在接触处易生铁锈 D D银质奖章久置表面变暗银质奖章久置表面变暗 D D (1)(1)若液面上升，则溶液

11、若液面上升，则溶液 呈呈 ， 发生发生 腐蚀腐蚀, ,电极反应式为：电极反应式为： 负极：负极： 正极：正极： 3.3.如图如图, , 水槽中试管内有一枚铁钉，放置水槽中试管内有一枚铁钉，放置 数天观察：数天观察： (2)(2)若液面下降，则溶液呈若液面下降，则溶液呈 ， 发生发生 腐蚀，电极反应式为：腐蚀，电极反应式为： 负极：负极： 正极：正极： 弱酸性或中性弱酸性或中性 吸氧吸氧 2Fe 2Fe 4e4e 2Fe2Fe2+ 2+ O O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e 4OH4OH 较强酸性较强酸性 析氢析氢 Fe Fe 2e2e FeFe2+ 2+ 2H2H+ +2e+2e H

12、 H2 2 4.4.下列各情况，在其中下列各情况，在其中FeFe片腐蚀由快到慢的顺序是：片腐蚀由快到慢的顺序是： 。(5)(2)(1)(3)(4)(5)(2)(1)(3)(4) 规律小结：规律小结： 在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢： 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： 电解原理引起的电解原理引起的阳极阳极腐蚀原电池原理引起腐蚀原电池原理引起 的的负极负极腐蚀化学腐蚀有防腐措施的腐蚀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法有一般防腐条件保

13、护无防腐条件 l 课堂小结：金属的电化学腐蚀与防护课堂小结：金属的电化学腐蚀与防护 l 一、金属的电化学腐蚀一、金属的电化学腐蚀 l 1. 金属腐蚀：是指金属或合金跟接触的气体或液体金属腐蚀：是指金属或合金跟接触的气体或液体 l 发生氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。发生氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。 l 金属腐蚀的本质：金属腐蚀的本质：M n e- M n+（氧化反应）（氧化反应） l 金属腐蚀的类型：化学腐蚀金属腐蚀的类型：化学腐蚀直接反应直接反应 l 电化学腐蚀电化学腐蚀原电池反应原电池反应 l 2. 电化学腐蚀电化学腐蚀(析氢腐蚀和吸氧腐蚀析氢腐蚀和吸氧腐蚀) l 吸氧腐蚀：中性或酸性很弱条件下吸氧腐蚀：中性或酸性很弱条件下 l 负极：负极：2Fe - 4e- = 2Fe2+ l 正极：正极：O2 + 2H2O + 4e-= 4OH- l 电池反应：电池反应：2Fe+ O2 +2 H2O =2Fe(OH)2 l 析氢腐蚀：当钢铁处于酸性环境中析氢腐蚀：当钢铁处于酸性环境中 l 负极：负极：Fe - 2e- = Fe2+ l 正极：正极：2H+ + 2e- =H2 l 电池反应：电池反应：Fe + 2H+ =Fe2+ + H2 l二、金属的电化学防护二、金属的电化学防护 l1. 牺牲阳极的阴极保护法（