化学选修4 第4章 第三节 金属的腐蚀与防护

1、 请比较下列请比较下列Fe腐蚀的快慢？腐蚀的快慢？ 铁与酸反应，铁被铁与酸反应，铁被 腐蚀。腐蚀。 铁与碳形成原电池铁与碳形成原电池 铁作负极被腐蚀铁作负极被腐蚀。 腐蚀速率较慢。腐蚀速率较慢。 腐蚀速率较快。腐蚀速率较快。 金属的腐蚀现象非常普遍：金属的腐蚀现象非常普遍： 1 1、钢铁生锈：、钢铁生锈： 铁锈的主要成分：铁锈的主要成分： 金属腐蚀的不利后果有哪些？金属腐蚀的不利后果有哪些？ FeFe2 2O O3 3XHXH2 2O O CuCu2 2(OH)(OH)2 2COCO3 3 2 2、铜器表面生成铜绿：、铜器表面生成铜绿： 铜绿的主要成分：铜绿的主要成分： 2007年8月1日，美

2、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。 金属制品的腐蚀金属制品的腐蚀 金属腐蚀给生产生活带来很多不便，造成金属腐蚀给生产生活带来很多不便，造成 了巨大的经济损失。了巨大的经济损失。 全世界每年因为金属腐蚀造成的直接经济损失约全世界每年因为金属腐蚀造成的直接经济损失约 达达70007000亿美元，是地震、水灾、台风等自然灾害亿美元，是地震、水灾、台风等自然灾害 造成损失总和的造成损失总和的6 6倍。倍。 我国因金属腐蚀造成的损失占国民生产总值我国因金属腐蚀造成的损失占国民生产总值(GNP)(GNP) 的的4%4%，钢铁因腐蚀而报废的数量约占钢铁当年产，钢铁因腐蚀而报废

3、的数量约占钢铁当年产 量的量的25%-30%25%-30%。 金属腐蚀还可能造成环境污染。金属腐蚀还可能造成环境污染。 是金属或合金与周围接触到是金属或合金与周围接触到 的气体或液体发生氧化还原反的气体或液体发生氧化还原反 应而引起损耗的过程。应而引起损耗的过程。 M - ne- = Mn+ （1）化学腐蚀）化学腐蚀 金属跟接触到的物质直接发生化学反金属跟接触到的物质直接发生化学反 应而引起的腐蚀叫做应而引起的腐蚀叫做化学腐蚀化学腐蚀。 （2）电化学腐蚀）电化学腐蚀 不纯的金属跟电解质溶液接触时，会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发生原电池反应，比较活泼的金

4、属失电 子而被氧化的腐蚀叫做子而被氧化的腐蚀叫做电化学腐蚀电化学腐蚀。 化学腐蚀和电化学腐蚀同时发生，化学腐蚀和电化学腐蚀同时发生， 但电化学腐蚀更普遍但电化学腐蚀更普遍 较活泼的金属被氧较活泼的金属被氧 化化 金属被氧化金属被氧化 有微弱的电流产生有微弱的电流产生不产生电流不产生电流 不纯金属或合金跟不纯金属或合金跟 电解质溶液接触电解质溶液接触 金属跟接触的金属跟接触的 物质反应物质反应 钢铁在干燥的空气里长时间钢铁在干燥的空气里长时间 不易被腐蚀不易被腐蚀, ,但在潮湿的空气里但在潮湿的空气里 却很快被腐蚀却很快被腐蚀, ,这是什么原因呢这是什么原因呢? ? 在潮湿的空气里在潮湿的空气里

5、,钢铁表面吸附了一层钢铁表面吸附了一层 薄薄的水膜。水中溶有薄薄的水膜。水中溶有O2、CO2、SO2等等 气体，水自己也要电离出少量的气体，水自己也要电离出少量的H+和和 OH-，这样在，这样在钢铁表面形成了一层电解质钢铁表面形成了一层电解质 溶液的薄膜溶液的薄膜,它跟钢铁里的铁和少量的它跟钢铁里的铁和少量的碳碳 构成无数微小的原电池构成无数微小的原电池。 钢铁的钢铁的析氢腐蚀析氢腐蚀示意图示意图钢铁的钢铁的吸氧腐蚀吸氧腐蚀示意图示意图 钢铁在潮湿的空气中发生的电化学腐蚀的原理：钢铁在潮湿的空气中发生的电化学腐蚀的原理： 负极（负极（Fe）：）： Fe2e = Fe2+ 正极（正极（C）：）：

6、 2H+2e = H2 或或2H2O+O2+4e = 4OH 析氢腐蚀析氢腐蚀 吸氧腐蚀吸氧腐蚀 5.金属腐蚀快慢的判断：金属腐蚀快慢的判断： (1)与构成微电池两极的材料有关。两极材料的与构成微电池两极的材料有关。两极材料的 活动性差别越大，氧化还原反应的速率越活动性差别越大，氧化还原反应的速率越 ， 活泼金属被腐蚀的速度越活泼金属被腐蚀的速度越 。 (2) 电解原理引起的腐蚀电解原理引起的腐蚀 原电池原理引起原电池原理引起 的腐蚀的腐蚀 化学腐蚀化学腐蚀 有防腐措施的腐蚀。有防腐措施的腐蚀。 (3)同一种金属的腐蚀：在强电解质中同一种金属的腐蚀：在强电解质中 弱电弱电 解质中解质中 非电解

7、质中非电解质中 注意：在钢铁的腐蚀过程中，其电化学腐蚀更注意：在钢铁的腐蚀过程中，其电化学腐蚀更 严重，在电化学腐蚀中，吸氧腐蚀更普遍。严重，在电化学腐蚀中，吸氧腐蚀更普遍。 快快 快快 反馈练习反馈练习 1.下列情况下，海水中铁腐蚀最快的下列情况下，海水中铁腐蚀最快的 是是( )B 2如图所示，甲、乙两试管中各放一枚如图所示，甲、乙两试管中各放一枚 铁钉，甲试管中为铁钉，甲试管中为NaCl溶液，乙试管为溶液，乙试管为 NH4Cl溶液溶液(溶液呈弱酸性溶液呈弱酸性).数天后观察到数天后观察到 的现象是的现象是 ， 甲中正极反应为甲中正极反应为_. 乙中正极反应为乙中正极反应为 . 试管中残留气

8、体平均相对分子质量的变化试管中残留气体平均相对分子质量的变化 为甲为甲 ，乙，乙 . O2+2H2O+4e-4OH- 2H+2e = H2 减少减少减少减少 Fe被腐蚀被腐蚀,U型管中甲端的液面高于乙端的液面型管中甲端的液面高于乙端的液面 甲甲 乙乙 思考与交流：思考与交流： 请根据生活常识以及下图总结请根据生活常识以及下图总结 金属防护常用的方法，并解释这些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方法为什么可以达到防止金属腐蚀 的目的。的目的。 健身器材刷油漆以防锈健身器材刷油漆以防锈 衣架和电线的外面衣架和电线的外面 包上一层塑料层包上一层塑料层 某些工具的某些工具的

9、“机械转动部位机械转动部位”选用油脂来防锈，选用油脂来防锈， 为什么不能用油漆为什么不能用油漆 自行车的钢圈和车铃是在钢上镀上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一层既耐腐蚀又耐磨的Cr (1) 改善金属的内部组织结构改善金属的内部组织结构(内因内因) 制成合金（不锈钢）制成合金（不锈钢） (2)在金属表面覆盖保护层在金属表面覆盖保护层电镀、油电镀、油 漆、钝化等漆、钝化等 (3)电化学保护法电化学保护法牺牲阳极的阴极保牺牲阳极的阴极保 护法、外加直流电源的阴极保护法护法、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 形成原电池反应时，让被保护金属做正形成

10、原电池反应时，让被保护金属做正 极，不反应，起到保护作用；而活泼金属反极，不反应，起到保护作用；而活泼金属反 应受到腐蚀。应受到腐蚀。 用牺牲镁块的方法来用牺牲镁块的方法来 防止地下钢铁管道的防止地下钢铁管道的 腐蚀，镁块必须定期腐蚀，镁块必须定期 更换更换 用牺牲锌块的方法用牺牲锌块的方法 来保护船身，锌块来保护船身，锌块 必须定期更换必须定期更换 锌块锌块 外加电流的阴极保护法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，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使被保护的金属作为阴极，在外加直流电的作用下使阴阴 极

11、极得到保护。此法主要用于防止土壤、海水及水中金属得到保护。此法主要用于防止土壤、海水及水中金属 设备的腐蚀。设备的腐蚀。 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 你知道自行车的金属部件采用了什么样的防护措施吗你知道自行车的金属部件采用了什么样的防护措施吗? ? 方法方法防腐效果防腐效果价格价格 镀塑镀塑差差便宜便宜 涂油漆涂油漆 一般一般便宜便宜 镀锡镀锡 好好中等中等 镀铬镀铬好好昂贵昂贵 镀锌镀锌很好很好中等中等 使用不锈钢使用不锈钢很好很好昂贵昂贵 铁器烤蓝铁器烤蓝 好好中等中等 金属常用防腐蚀方法的比较金属常用防腐蚀方法的比较 1解释下列现象：解释下列现

12、象： (1)马口铁马口铁(镀镀Sn铁皮铁皮)做的罐头，打开后做的罐头，打开后 为什么极易生锈为什么极易生锈? (2) 轮船船壳的水线以下部分，为什么轮船船壳的水线以下部分，为什么 要装上一定数量要装上一定数量Zn块块? (3)烧过菜的铁锅未及时洗净烧过菜的铁锅未及时洗净(残液残液NaCl)， 第二天便出现红褐色锈斑。第二天便出现红褐色锈斑。 C c c 2.下列制氢气的反应速率最快的是下列制氢气的反应速率最快的是( ) A. 纯锌和纯锌和1mol/L 硫酸硫酸 B. 纯锌和纯锌和18 mol/L 硫酸硫酸 C. 粗锌和粗锌和1mol/L 硫酸硫酸 D. 粗锌和粗锌和18mol/L 硫酸硫酸 3

13、.下列叙述中可说明金属甲比乙活泼性强的是下列叙述中可说明金属甲比乙活泼性强的是( ) A. 甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶 解，甲上有解，甲上有H2气放出气放出； B. 在氧化在氧化还原反应中，甲比乙失去的电子多还原反应中，甲比乙失去的电子多 C. 将甲乙作电极组成原电池时甲是负极将甲乙作电极组成原电池时甲是负极 D. 同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强 4、下列各情况，在其中下列各情况，在其中Fe片腐蚀由片腐蚀由快快 到到慢慢的顺序的顺序_( 5 ) ( 2 ) ( 1 ) ( 3 ) ( 4 ) 5、分析右图，按要

14、求写出有关反应方分析右图，按要求写出有关反应方 程式：程式： （1）铁棒上的电极反应式为：）铁棒上的电极反应式为： _ （2）碳棒上的电极反应式为：）碳棒上的电极反应式为： _ （3）溶液中发生反应的化学方程式：）溶液中发生反应的化学方程式： _ _ 2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 O2+2H2O+4e-4OH- 2Fe4e-2Fe2+ 课堂练习课堂练习： 一一. .选择题（每小题有选择题（每小题有12个正答案确）个正答案确） 1.下列叙述正确的是下列叙述正确的是（ ） A、构成原电池正极和负极的材料必须、构成原电池正极和负极的

15、材料必须 是两种金属是两种金属 B、由、由Cu、Zn作电极与作电极与CuSO4溶液组成溶液组成 的原电池中的原电池中Cu是负极。是负极。 C、马口铁（镀锡铁）破损时与电解质、马口铁（镀锡铁）破损时与电解质 溶液接触，锡先被腐蚀。溶液接触，锡先被腐蚀。 D、铜锌原电池工作时，若有、铜锌原电池工作时，若有13g锌被溶锌被溶 解，电路中就有解，电路中就有0.4mol电子通过电子通过 D 2.钢铁锈蚀过程中可能发生的变化是钢铁锈蚀过程中可能发生的变化是( ) Fe由单质转化为由单质转化为+2价；价； Fe由由+2价转化为价转化为+3价；价； 产生氢气；产生氢气；产生氧气；产生氧气； 杂质杂质C被氧化除

16、去；被氧化除去； Fe（OH）3失水变成失水变成Fe2O33H2O. A. B. C. 只有只有 D. 全部全部 A 3.为保护地下钢管不被腐蚀，可采用的方法是为保护地下钢管不被腐蚀，可采用的方法是( ) A、与直流电源负极相连接、与直流电源负极相连接 B、与直流电源的正极相连接、与直流电源的正极相连接 C、与铜板相连接、与铜板相连接 D、与锌板相连接、与锌板相连接 4.下列说法正确的是下列说法正确的是 （ ） A钢铁因含杂质而容易发生电化腐蚀，所以钢铁因含杂质而容易发生电化腐蚀，所以 合金都不耐腐蚀合金都不耐腐蚀 B原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因，原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因， 故

17、不能用来减缓金属的腐蚀故不能用来减缓金属的腐蚀 C钢铁电化腐蚀的两种类型主要区别在于水钢铁电化腐蚀的两种类型主要区别在于水 膜的膜的pH不同，引起的正极反应不同不同，引起的正极反应不同D无论哪无论哪 种类型的腐蚀，其实质都是金属被氧化种类型的腐蚀，其实质都是金属被氧化 AD CD 5. 铜制品上的铝质铆钉，在潮湿空气中易腐铜制品上的铝质铆钉，在潮湿空气中易腐 蚀的原因可描述为蚀的原因可描述为( ) A. 形成原电池铝作负极形成原电池铝作负极 B. 形成原电池时铜作负极形成原电池时铜作负极 C. 形成原电池时，电流由铝经导线流向铜形成原电池时，电流由铝经导线流向铜 D. 铝质铆钉发生了化学腐蚀铝

18、质铆钉发生了化学腐蚀 6. 以下现象与电化腐蚀无关的是以下现象与电化腐蚀无关的是( ) A. 黄铜黄铜(铜锌合金铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜锈制作的铜锣不易产生铜锈 B. 生铁比软铁芯生铁比软铁芯(几乎是纯铁几乎是纯铁)容易生锈容易生锈 C. 铁质器件附有铜质配件，在接触处易生锈铁质器件附有铜质配件，在接触处易生锈 D. 银质奖牌久置后表面变暗银质奖牌久置后表面变暗 A D 7钢铁表面镀有下列金属时，当镀层部分被钢铁表面镀有下列金属时，当镀层部分被 破坏时，铁不易被腐蚀的是破坏时，铁不易被腐蚀的是( ) ASn BZn CCu DAg 8. 如图各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀如图各烧杯中盛

19、有海水，铁在其中被腐蚀 由快到慢的顺序为由快到慢的顺序为( ) A. B. C. D. B C 9.下列事实不能用电化学理论解释的是（下列事实不能用电化学理论解释的是（ ） A. 轮船水线以下的船壳上镶嵌有一定量的轮船水线以下的船壳上镶嵌有一定量的 锌块锌块 B镀锌的铁制品比镀锡的铁制品耐用镀锌的铁制品比镀锡的铁制品耐用 C. 铝片不用特殊方法保存铝片不用特殊方法保存 D常温下铝跟稀硫酸快速反应，跟浓硫酸常温下铝跟稀硫酸快速反应，跟浓硫酸 几几 乎不反应乎不反应 10、下列叙述中不正确的是、下列叙述中不正确的是（ ） A、金属的电化腐蚀比化学腐蚀普遍、金属的电化腐蚀比化学腐蚀普遍 B、钢铁在干

20、燥空气里不易腐蚀、钢铁在干燥空气里不易腐蚀 C、用铝质铆钉铆接铁板，铁板易被腐蚀、用铝质铆钉铆接铁板，铁板易被腐蚀 D、原电池中电子由正极流入负极、原电池中电子由正极流入负极 CD CD 11、下列叙述正确的是、下列叙述正确的是（ ） A、原电池中阳离子向负极移动、原电池中阳离子向负极移动 B、原电池的负极发生氧化反应、原电池的负极发生氧化反应 C、马口铁（镀锡）的表面一旦破损，铁腐、马口铁（镀锡）的表面一旦破损，铁腐 蚀加快蚀加快 D、白铁（镀锌）的表面一旦破损，铁腐蚀、白铁（镀锌）的表面一旦破损，铁腐蚀 加快加快 12.自来水管与下列材料做成的水龙头连接，自来水管与下列材料做成的水龙头连接

21、， 锈蚀最快的铁水管连接的是锈蚀最快的铁水管连接的是 （ ） A、铜水龙头、铜水龙头 B、铁水龙头、铁水龙头 C、塑料水龙头、塑料水龙头 D、陶瓷水龙头、陶瓷水龙头 BC A 二、填空题二、填空题 1、在经常受酸雨危害的地区，金属制、在经常受酸雨危害的地区，金属制 品易受腐蚀。其中铁制品主要发生品易受腐蚀。其中铁制品主要发生_ 腐蚀，负极反应式为腐蚀，负极反应式为 _；铜制品发；铜制品发 生生_腐蚀，正极反应式是腐蚀，正极反应式是 _。 析氢析氢 Fe - 2e- = Fe2+ 吸氧吸氧 O2+4H+4e-= 2H2O 2、烧过菜的铁锅未及时洗去含有、烧过菜的铁锅未及时洗去含有NaCl的的 残

22、液，过一段时间便出现红棕色的铁锈斑残液，过一段时间便出现红棕色的铁锈斑 点，已知该锈斑为点，已知该锈斑为Fe(OH)3失水的产物。失水的产物。 表示表示Fe(OH)3生成的电极反应式、离子方生成的电极反应式、离子方 程式和化学方程式分别为；程式和化学方程式分别为； （1）负极）负极 ， 正极正极 ； （2） ； （3） 。 2Fe - 4e- = 2Fe2+ O2+2H2O+4e-=4OH- 2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 3、在含有、在含有H2S气体的空气中，银器表面易气体的空气中，银器表面易 变黑（生成了变黑（生成了Ag2S），原因是银发生了），原因是银发生了 _（填（填“析氢析氢”或或“吸氧吸氧”）腐蚀，）腐蚀， 其电极反应式为：正其电极反应式为：正 极极 ， 负极负极 ， 最终在银器表面生成最终在银器表面生成Ag2S的离子方程式的离子方程式 是：是： 。 吸氧吸氧 O2+2H2O+4e- = 4OH- Ag-e- = Ag+ 2Ag+H2S=Ag2S+2H+ 为了除去银器表面的为了除去银器表面的Ag2S，可采用如下方，可采用如下方 法：在一个铝制的容器中放入食盐溶液