金属的电化学腐蚀与防护

1、第四节第四节 金属的电化学腐蚀金属的电化学腐蚀与防护与防护钢铁生锈钢铁生锈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铜器表面产生铜绿铜器表面产生铜绿书写以下装置的电极反应和总反应1、a为铁，b为石墨，电解质溶液为稀硫酸2、a为铁，b为石墨，电解质溶液为氯化钠溶液3、a为铁，b为锌，电解质溶液为硫酸4、a为铁，b为锌，电解质溶液为氯化钠溶液6、a为铁，b为石墨，电解质溶液为氯化钠溶液7、a为石墨，b为铁，电解质溶液为氯化钠溶液ba电解质溶液3ab电解质溶液一、二、（一）（二）(为了加快反应，往b中通入氧气）（为了加快反应，往a中通入氧气）我国作为世界上钢铁产量最多的国家，每年被腐蚀的铁

2、我国作为世界上钢铁产量最多的国家，每年被腐蚀的铁占到我国钢铁年产量的十分之一，因为金属腐蚀而造成占到我国钢铁年产量的十分之一，因为金属腐蚀而造成的损失占到国内生产总值的的损失占到国内生产总值的2%2%4%4%。金属腐蚀的主要害处，不仅在于金属本身的损失，更严金属腐蚀的主要害处，不仅在于金属本身的损失，更严重的是金属制品结构损坏所造成的损失比金属本身要大重的是金属制品结构损坏所造成的损失比金属本身要大到无法估量。腐蚀不仅造成经济损失，也经常对安全构到无法估量。腐蚀不仅造成经济损失，也经常对安全构成威胁。成威胁。 面对这样惊人的数据和金属腐蚀危害事实，大家有没有面对这样惊人的数据和金属腐蚀危害事实

3、，大家有没有想过，铁怎么会被腐蚀？怎样防腐？想过，铁怎么会被腐蚀？怎样防腐？金属的腐蚀金属的腐蚀金属与周围的气体或液体物质发生氧化还原反金属与周围的气体或液体物质发生氧化还原反应而引起损耗的现象。应而引起损耗的现象。其本质是金属原子失去电子被氧化的过程。其本质是金属原子失去电子被氧化的过程。M - neM - ne- - M Mn n+ +阅读课本回答以下问题：阅读课本回答以下问题：1.1.什么是金属腐蚀？其本质是什么？什么是金属腐蚀？其本质是什么？2.2.金属的腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀，两者有何金属的腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀，两者有何不同？不同？化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐

4、蚀条件条件现象现象本质本质影响影响因素因素联系联系金属跟干燥气体或非电解金属跟干燥气体或非电解质液体直接接触质液体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微弱电流产生有微弱电流产生金属被氧化金属被氧化较活泼金属被氧化较活泼金属被氧化与接触物质的氧化性及与接触物质的氧化性及温度有关温度有关与电解质溶液的酸碱性与电解质溶液的酸碱性及金属活性有关及金属活性有关两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍化学腐蚀与电化学腐蚀的区别化学腐蚀与电化学腐蚀的区别钢铁在干燥的空气里长时间不易被腐蚀钢铁在干燥的空气里长时间不易被腐蚀, ,

5、但在潮湿的空但在潮湿的空气里却很快被腐蚀气里却很快被腐蚀, ,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, ,钢铁表面吸附了一层薄薄的水膜。水钢铁表面吸附了一层薄薄的水膜。水中溶有中溶有O O2 2、COCO2 2、SOSO2 2等气体，这样在等气体，这样在钢铁表面形成了一钢铁表面形成了一层电解质溶液的薄膜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碳构成无数微小的原电池无数微小的原电池。2021-11-138负极： Fe - 2e- = Fe2+正极： 2H+ 2e- =H2请写出下列电极方程式？A钢铁的析氢腐蚀示意图总反应： 2H+ Fe

6、=Fe2+ +H2条件：酸性环境钢铁的吸氧腐蚀示意图H2O溶液反应： Fe2+ 2OH- =Fe(OH)24Fe(OH)2 +O2 + 2H2O =4 Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3nH2O+(3-n) H2O正极： O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-A负极： Fe - 2e- = Fe2+总反应: 2Fe +O2 + 2H2O =2Fe(OH)2 条件：中性或酸性极弱环境将用酸洗除锈的铁钉，在饱和食盐水浸泡后放在如图所示将用酸洗除锈的铁钉，在饱和食盐水浸泡后放在如图所示的装置中，几分钟后观察导管中水柱的变化的装置中，几分钟后观察导管中水柱的变化实验现象：实验现象：几分钟

7、后几分钟后,装置中的装置中的导管中水柱上升导管中水柱上升说明装置中有气体参加反应。说明装置中有气体参加反应。结论：结论：析氢腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀条件条件电电极极反反应应负极负极(Fe)(Fe)正极正极(C)(C)总反应总反应进一步反应进一步反应联系联系水膜呈酸性水膜呈酸性水膜呈弱酸性或呈中性水膜呈弱酸性或呈中性2Fe+2H2Fe+2H2 2O+OO+O2 2=2Fe(OH)=2Fe(OH)2 24Fe(OH)4Fe(OH)2 2+2H+2H2 2O+OO+O2 2=4Fe(OH)=4Fe(OH)3 3FeFe2 2O O3 3nHnH2 2O O通常两种腐蚀同时存在通常两种腐蚀同时存在

8、, ,但以吸氧腐蚀为主但以吸氧腐蚀为主Fe-2eFe-2e- - = Fe= Fe2+2+2Fe-4e2Fe-4e- - = 2Fe = 2Fe2+2+2H2H+ + + 2e+ 2e- - =H=H2 2O O2 2+4e+4e- -+2H+2H2 2O=4OHO=4OH- -Fe+2HFe+2H+ +=Fe=Fe2+2+H+H2 2例1、如图, 水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：、若液面上升，则溶液呈 性，发生 腐蚀，电极反应式为：负极： 正极： 、若液面下降，则溶液呈 性，发生 腐蚀，电极反应式为：负极： 正极： 例2、钢铁在锈蚀过程中，下列5种变化可能发生的是Fe由+2价转化为+3

9、价 、O2被还原 、产生H2 、Fe (OH)3失水形成Fe2O3H2O 、杂质碳被氧化除去 金属腐蚀快慢的判断金属腐蚀快慢的判断(1) (1) 电解原理引起的腐蚀电解原理引起的腐蚀 原电池原理引起的原电池原理引起的腐蚀腐蚀 化学腐蚀化学腐蚀 有防腐措施的腐蚀。有防腐措施的腐蚀。(2)(2)与构成微电池两极的材料有关。两极材料的活动性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差别越大，氧化还原反应的速率越 ，活泼金属被，活泼金属被腐蚀的速度越腐蚀的速度越 。( (3)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_ 弱电解质中弱电解质中 非电解

10、质中非电解质中。 快快快快 下列各情况下，其中下列各情况下，其中FeFe片腐蚀由快到慢的顺序片腐蚀由快到慢的顺序是是 。(5)(5) (2) (2) (1)(1) (3)(3) (4)(4)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性试剂隔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。离开，以阻止金属的腐蚀。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；

11、表面钝化电镀表面钝化；表面钝化；电镀电镀(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、金属的防护思路二：改变本质思路二：改变本质2、加入其他金属改变其组成、加入其他金属改变其组成原理：原理：形成原电池时，让被保护金属作正极形成原电池时，让被保护金属作正极( (阴极阴极) )，不反应受到保护；而活泼金属作负极不反应受到保护；而活泼金属作负极( (阳极阳极) )，反应受到腐蚀。反应受到腐蚀。1.1.牺牲阳极的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法三、金属的电化学防护三、金属的电化学防护 辅助阳极辅助阳极（不溶性）（不溶性）2.2.外加电流的阴

12、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）做阴极，用惰性将被保护的钢铁设备（如钢闸门）做阴极，用惰性电极做辅助阳极，在外加直流电作用下，电子被迫流向电极做辅助阳极，在外加直流电作用下，电子被迫流向被保护的钢铁设备，使钢铁表面的腐蚀电流降至零或接被保护的钢铁设备，使钢铁表面的腐蚀电流降至零或接近等于零。近等于零。金属的电化学防护 在同一电解质溶液中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有一般防腐条件保护无防腐条件问题探究问题探究：探究一探究一：镀锌铁片比镀锡铁片哪个更容易被腐蚀？为什么？探究二探究二：纯锌和粗锌哪个更易和酸反应？如向酸中再加硫酸铜又会

13、有什么现象？1.1.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 Fe由单质转化为由单质转化为+2+2价；价； FeFe由由+2+2价转化为价转化为+3+3价；价； 产生氢气；产生氢气；产生氧气；产生氧气； 杂质杂质C C被氧化除去；被氧化除去； FeFe（OHOH）3 3失水变成失水变成FeFe2 2O O3 33H3H2 2O.O.A.A. B. B. C. C.只有只有 D.D.全部全部A A2.2.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.A.与直流电源负极相连接与直流电源负极相连接 B.B.与直流电源的正极相连接与直流电源的正极相连接C.C.与铜板相连接与铜板相连接 D.D.与锌板相连接与锌板相连接ADAD3.3.以下现象与电化学腐蚀无关的是（以下现象与电化学腐蚀无关的是（ ）A.A.黄铜黄铜( (铜锌合金铜锌合金) )制作的锣不易产生铜绿制作的锣不易产生铜绿B.B.生铁比纯铁容易生锈生铁比纯铁容易生锈C.C.铁质配件附有铜质配件，在接触处易生铁锈铁质配件附