第4节金属电化学腐蚀与防护

1、金金 属属 的的存在形式存在形式K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au化合态化合态化合态化合态游离态游离态游离态游离态冶炼冶炼方法方法电解法电解法热分解法热分解法热还原法热还原法1、电解法、电解法(KAl) 2NaCl(熔融熔融)=2Na + Cl2电解电解2Al2O3 (熔融熔融)=4Al + 3O2电解电解2、还原法、还原法(ZnCu)常用还原剂有：常用还原剂有：C、CO、H2、Al等等3、热分解法、热分解法(HgAg) 2HgO = 2Hg + O22AgNO3 = 2Ag + 2NO2+ O2请比较下列现象的差异？请比较下列现象的差异？

2、铁与酸反应，铁被腐蚀。铁与酸反应，铁被腐蚀。腐蚀速率较慢。腐蚀速率较慢。铁作负极被腐蚀，铁作负极被腐蚀，腐蚀速率较快。腐蚀速率较快。铜板上的铁铆钉为什么特别容易生锈？铜板上的铁铆钉为什么特别容易生锈？金属腐蚀的现象金属腐蚀的现象锈蚀的大桥锈蚀的大桥锈蚀的闸门锈蚀的闸门锈蚀的轮船锈蚀的轮船锈蚀的楼梯锈蚀的楼梯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 OCuCu2 2(OH)(OH)2 2COCO3 3 2 2、铜器表面生成铜绿：、铜

3、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，造成了巨大的经济损失。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。 全世界每年因为金属腐蚀造成的直接经济损失约达全世界每年因为金属腐蚀造成的直接经济损失约达70007000亿美元，亿美元，是地震、水灾、台风等自然灾害造成损失总和的是地震、水灾、台风等自然灾害造成损失总和的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

4、%，钢铁因腐，钢铁因腐蚀而报废的数量约占钢铁当年产量的蚀而报废的数量约占钢铁当年产量的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。资资料料在在线线 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应而引起损耗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应而引起损耗的过程。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应而引起的腐蚀叫做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，会发生原电池反应，比较活泼的金属不纯的

5、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失电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化较活泼的金属被氧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电解质溶液接不纯金属或合金跟电解质溶液接触触金属跟接触的物质反应金属跟接触的物质反应钢铁在干燥的空气里长时间不易被钢铁在干燥的空气里长时间不易被腐蚀腐蚀, ,但在潮湿的空气里却很快被腐但在潮湿的空气里却很快被腐蚀蚀, ,这是什么原因呢这是什么原因呢? ?

6、 在潮湿的空气里在潮湿的空气里, ,钢铁表面吸附了一层薄钢铁表面吸附了一层薄薄的水膜。水能电离出少量的薄的水膜。水能电离出少量的H H + +和和OH OH - -, ,同时同时由于空气中由于空气中COCO2 2的溶解的溶解, ,使水里的使水里的H H + + 增多：增多： H2O + CO2 H2CO3 H + + HCO3 -这样在这样在钢铁表面形成了一层电解质溶液的薄膜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它跟钢铁里的铁和少量的碳构成无数微小的原碳构成无数微小的原电池电池。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

7、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）：）： 2H+2e = H2或或2H2O+O2+4e = 4OHFe2O3 nH2O（铁锈）（铁锈）水膜呈水膜呈酸性酸性水膜呈水膜呈中性或酸性很弱中性或酸性很弱Fe-2e-=Fe2+2Fe-4e-=2Fe2+2H2O+2e-=H2+2OH-Fe+2H2O=Fe(OH)2+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，金属的腐蚀以电化腐蚀为主，电化腐蚀又以吸氧腐蚀为主电化腐蚀又以吸氧腐蚀

8、为主(pH5.6时时)若若pH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是下列情况下，海水中铁腐蚀最快的是( )B2如图所示，甲、乙两试管中各放一枚铁钉，如图所示，甲、乙两试管中各放一枚铁钉，甲试管中为甲试管中为NaCl溶液，乙试管为溶液，乙试管为NH4Cl溶液溶液(溶溶液呈弱酸性液呈弱酸性).数天后观察到的现象数天后观察到的现象是是 ，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 .试管中残留气体平均相对分子质量的变化为试管中残留气体平均相对分子质量的变化为甲甲 ，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

9、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思考与交流思考与交流 请根据生活常识以及下图总结金属请根据生活常识以及下图总结金属防护常用的方法，并解释这些方法为什防护常用的方法，并解释这些方法为什么可以达到防止金属腐蚀的目的。么可以达到防止金属腐蚀的目的。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“机械转动部位机械转动部位”选用选用油脂来防锈，为什么不能用油漆油脂来防锈，为什么不能用油漆自行车的钢圈和车铃是在钢上镀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上一层既耐腐蚀又耐磨的Cr(1)制成合金

10、（不锈钢）制成合金（不锈钢）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)(2)在金属表面覆盖保护层在金属表面覆盖保护层电镀、油漆、钝化等电镀、油漆、钝化等(3)电化学保护法电化学保护法牺牲阳极的阴极保护法、外加直流电源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 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，让被保护金属做正极，不反应，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。起到保护作用；而活泼金属反应受到腐蚀。你还知道哪些防止金属腐蚀的方法？你还知道哪些防止金属腐蚀的方法？请举例说明。请举例说明。用牺牲镁块的

11、方法来防止地用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块必下钢铁管道的腐蚀，镁块必须定期更换须定期更换 制成不锈钢，在金属表面镀一层比制成不锈钢，在金属表面镀一层比要保护的金属更活泼的金属。要保护的金属更活泼的金属。用牺牲锌块的方法来保护用牺牲锌块的方法来保护船身，锌块必须定期更换船身，锌块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

12、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? ?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：解释下列现象：(1)马口铁马口铁(镀镀Sn铁皮铁皮)做的罐头，打开后为什么极易做的罐头，打开后为什么极易生锈生锈? (2) 轮船船壳的水线以下部分，为什么要装上一定轮船船壳的水线以下部分，为什么要装上一定数量数量Zn块块?(3)在一块表面无锈的铁片上滴一滴含酚酞的食盐水，在一块表面无锈的铁片上滴一滴含酚酞的食盐水

13、，放置一段时间后可以看到液滴周围逐渐呈现红色，放置一段时间后可以看到液滴周围逐渐呈现红色，并慢慢形成红褐色的锈斑。并慢慢形成红褐色的锈斑。(4)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，第二天便出现红褐色锈斑。出现红褐色锈斑。Cc c2、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、下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是、下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是 A.

14、 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的顺序是序是_( 5 ) ( 2 ) ( 1 ) ( 3 ) ( 4 )5、下列装置中四块相同的下列装置中四块相同的Zn片，放置一段时间后腐蚀片，放置一段时间后腐蚀速率由速率由慢慢到

15、到快快的顺序是的顺序是_( 4 ) ( 2 ) ( 1 ) ( 3 )6、分析右图，按要求写出有关分析右图，按要求写出有关反应方程式：反应方程式：（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）溶液中发生反应的化学方程式：程式：_2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3O2+2H2O+4e-4OH-2Fe4e-2Fe2+7、盐酸与锌片反应时，若加入可溶性醋酸铜晶体、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

16、因，将产生两种影响生成速率的因素，其一是：素，其一是：_，其二是：其二是：_。 H+与与CH3COO结合生成结合生成CH3COOH，使使H+浓度减小，从而浓度减小，从而减慢减慢了反应速率了反应速率 Zn置换出置换出Cu形成了原电池，从形成了原电池，从而而加快加快了反应速率了反应速率 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是两种金属构成原电池正极和负极的材料必须是两种金属B、由、由Cu、Zn作电极与作电极与CuSO4溶液组成的原电溶液组成的原电 池中池中Cu是负极。是负极

17、。C、马口铁（镀锡铁）破损时与电解质溶液接触、马口铁（镀锡铁）破损时与电解质溶液接触 ，锡先被腐蚀。，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锌被溶解锌被溶解 ，电路中就有，电路中就有0.4mol电子通过电子通过D2.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A3.为保护地下钢管不被腐蚀

18、，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，所以合金钢铁因含杂质而容易发生电化腐蚀，所以合金 都不耐腐蚀都不耐腐蚀 B原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因，故不原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因，故不 能用来减缓金属的腐蚀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膜的钢铁电化腐蚀的两种类型主要区别在于水膜的 pH不同，引

19、起的正极反应不同不同，引起的正极反应不同 D无论哪种类型的腐蚀，其实质都是金属被氧化无论哪种类型的腐蚀，其实质都是金属被氧化ADCD5. 铜制品上的铝质铆钉，在潮湿空气中易腐蚀的原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

20、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AD7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 DAg8. 如图各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀如图各烧杯中盛有海水，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.BC9.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

21、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CDCD11、下列

22、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，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BCA二、填空题二、填空题1、在经常受酸

23、雨危害的地区，金属制品易、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受腐蚀。其中铁制品主要发生 腐蚀，腐蚀，负极反应式为负极反应式为_；铜制品发生铜制品发生_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-= 2H2O2、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的残液，的残液，过一段时间便出现红棕色的铁锈斑点，已知该过一段时间便出现红棕色的铁锈斑点，已知该锈斑为锈斑为Fe(OH)3失水的产物。表示失水的产物。表示Fe(OH)3生成生成的电极反应式、离子方程式和化学方程式分别的电极反应式、离子方程式和

24、化学方程式分别为；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)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)33、在含有、在含有H2S气体的空气中，银器表面易变气体的空气中，银器表面易变黑（生成了黑（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，其电极反）腐蚀，其电极反应式为：正极应式为：正极_， 负极负极_，最终在银器表面生成最终在银器表面生成Ag2S的离子方程式是：的离子方程式是： 。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