金属的腐蚀和防护

1、人教版人教版化学反应原理化学反应原理（选修四）（选修四）授课者：徐惠明授课者：徐惠明 金属腐蚀给生产生活带来很多不便，造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。据报道，全世界每年因成了巨大的经济损失。据报道，全世界每年因金属腐蚀造成的直接经济损失约达金属腐蚀造成的直接经济损失约达7 0007 000亿美亿美元，是地震、水灾、台风等自然灾害造成损失元，是地震、水灾、台风等自然灾害造成损失总和的总和的6 6倍。我国因金属腐蚀造成的损失占国倍。我国因金属腐蚀造成的损失占国民生产总值民生产总值(GNP)(GNP)的的4 4，钢铁因腐蚀而报废，钢铁因腐蚀而报废的数量约占钢铁当年产量的的数量

2、约占钢铁当年产量的25253030。金。金属腐蚀还可能造成环境污染。例如，重金属制属腐蚀还可能造成环境污染。例如，重金属制成的材料被腐蚀后，重金属离子就会进入到水成的材料被腐蚀后，重金属离子就会进入到水体、土壤中，引起重金属污染。因此，采取各体、土壤中，引起重金属污染。因此，采取各种措施防止金属的腐蚀十分必要。种措施防止金属的腐蚀十分必要。 结合下列问题，通过调查和讨论了解生活中使结合下列问题，通过调查和讨论了解生活中使用的铁器和其他金属制品采用了哪些防止腐蚀的方用的铁器和其他金属制品采用了哪些防止腐蚀的方法，查阅资料分析这些防腐方法的原理。法，查阅资料分析这些防腐方法的原理。1 1铁质自来水

3、管为什么要镀锌铁质自来水管为什么要镀锌? ?2 2自行车车轮钢圈镀铬有什么作用自行车车轮钢圈镀铬有什么作用? ?铬是如何镀上铬是如何镀上去的？去的？3 3汽车车身、轮船外壳喷涂的油漆起什么作用汽车车身、轮船外壳喷涂的油漆起什么作用? ?4 4有些小刀的刀片表面带有蓝黑色的光泽，这是有些小刀的刀片表面带有蓝黑色的光泽，这是经过经过“烤蓝烤蓝”处理形成的。你知道什么是处理形成的。你知道什么是“烤蓝烤蓝”吗吗? ?为什么刀片要经过为什么刀片要经过“烤蓝烤蓝”处理处理? ?5 5暂时不使用的刀具等金属器件要擦干并涂上油暂时不使用的刀具等金属器件要擦干并涂上油或是凡士林，为什么或是凡士林，为什么? ?6

4、 6用不锈钢代替碳钢制作钢铁器件有什么好处用不锈钢代替碳钢制作钢铁器件有什么好处? ?二、金属的防护二、金属的防护（2 2）覆盖保护层；）覆盖保护层；（1 1）改变金属内部结构；）改变金属内部结构；（3 3）钢铁表面镶嵌活泼金属，）钢铁表面镶嵌活泼金属， 如锌；如锌；（4 4）钢铁连接电源负极。）钢铁连接电源负极。1.1.改变金属的内部组织结构改变金属的内部组织结构例如制造各种耐腐蚀的合金，如在普通例如制造各种耐腐蚀的合金，如在普通钢铁中加入铬、镍等制成不锈钢。钢铁中加入铬、镍等制成不锈钢。 将被保护的金属作为腐蚀电池的阴极，将被保护的金属作为腐蚀电池的阴极，使其不受到腐蚀，所以也叫使其不受到

5、腐蚀，所以也叫阴极保护法阴极保护法。这种。这种方法主要有以下两种：方法主要有以下两种： （1）牺牲阳极保护法牺牲阳极保护法 此法是将活泼金此法是将活泼金属（如锌或锌的合金）连接在被保护的金属上，属（如锌或锌的合金）连接在被保护的金属上，当发生电化腐蚀时，这种活泼金属作为负极发当发生电化腐蚀时，这种活泼金属作为负极发生氧化反应，因而减小或防止被保护金属的腐生氧化反应，因而减小或防止被保护金属的腐蚀。这种方法常用于保护水中的钢桩和海轮外蚀。这种方法常用于保护水中的钢桩和海轮外壳等例如水中钢铁闸门的保护，通常在轮船的壳等例如水中钢铁闸门的保护，通常在轮船的外壳水线以下处或在靠近螺旋浆的舵上焊上若外壳

6、水线以下处或在靠近螺旋浆的舵上焊上若干块锌块，来防止船壳等的腐蚀。干块锌块，来防止船壳等的腐蚀。2 2、电化学保护法、电化学保护法用牺牲锌块的方法来保护用牺牲锌块的方法来保护船身上装锌块船身上装锌块用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块要定期更换管道的腐蚀，镁块要定期更换（2）外加电流的保护法外加电流的保护法 将被保护的金属和将被保护的金属和电源的负极连接，另选一块能导电的惰性材电源的负极连接，另选一块能导电的惰性材料接电源正极。通电后，使金属表面产生负料接电源正极。通电后，使金属表面产生负电荷（电子）的聚积，因而抑制了金属失电电荷（电子）的聚积，因而抑制

7、了金属失电子而达到保护目的。此法主要用于防止在土子而达到保护目的。此法主要用于防止在土壤、海水及河水中的金属设备受到腐蚀。壤、海水及河水中的金属设备受到腐蚀。 电化学保护的的另一种方电化学保护的的另一种方法叫法叫阳极保护法阳极保护法，即通过外，即通过外加电压，使阳极在一定的电加电压，使阳极在一定的电位范围内发生钝化的过程。位范围内发生钝化的过程。可有效地阻滞或防止金属设可有效地阻滞或防止金属设备在酸、碱、盐类中腐蚀。备在酸、碱、盐类中腐蚀。3 3、在金属表面覆盖保护层：、在金属表面覆盖保护层：（1）涂矿物质油脂，油漆或覆盖）涂矿物质油脂，油漆或覆盖搪瓷塑料。搪瓷塑料。（3）用化学方法使其表面形

8、成一层）用化学方法使其表面形成一层致密氧化膜。致密氧化膜。 如：烤蓝如：烤蓝（2）镀抗蚀金属电镀、热镀、）镀抗蚀金属电镀、热镀、喷镀法。喷镀法。 1).在钢铁制件表面涂上机油、凡士在钢铁制件表面涂上机油、凡士林、油漆或覆盖搪瓷、塑料等耐腐林、油漆或覆盖搪瓷、塑料等耐腐蚀的非金属材料。蚀的非金属材料。2).用电镀、热镀、用电镀、热镀、喷镀等方法，在钢喷镀等方法，在钢铁表面镀上一层不铁表面镀上一层不易被腐蚀的金属，易被腐蚀的金属，如锌、锡、铬、镍如锌、锡、铬、镍等。等。这些金属常因氧化而形这些金属常因氧化而形成一层致密的氧化物薄成一层致密的氧化物薄膜，从而阻止水和空气膜，从而阻止水和空气等对钢铁的

9、腐蚀。等对钢铁的腐蚀。 （3） “烤蓝烤蓝”，又称，又称“发蓝发蓝”，也是也是一种常用的铁器表面处理方法。它可以使铁一种常用的铁器表面处理方法。它可以使铁器表面氧化生成一层致密的四氧化三铁薄膜，器表面氧化生成一层致密的四氧化三铁薄膜，增强铁器件的抗腐蚀能力。铁器件增强铁器件的抗腐蚀能力。铁器件“烤蓝烤蓝”要使用发蓝液。常用的一种发蓝液是用氢氧要使用发蓝液。常用的一种发蓝液是用氢氧化钠、硝酸钠、亚硝酸钠等试剂配制而成的。化钠、硝酸钠、亚硝酸钠等试剂配制而成的。去除了油污和锈斑的刀片，在发蓝液中煮沸去除了油污和锈斑的刀片，在发蓝液中煮沸一段时间后取出，用水洗净，就可以看到刀一段时间后取出，用水洗净

10、，就可以看到刀片表面呈现出蓝黑色光泽。片表面呈现出蓝黑色光泽。表表3 34 4 金属防腐方法的比较金属防腐方法的比较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件烤蓝铁器件烤蓝好好中等中等合理选择防腐方法合理选择防腐方法 防止金属腐蚀的方法很多，不同的方法，防止金属腐蚀的方法很多，不同的方法，使用条件不同，防腐效果不同，费用也有差异。使用条件不同，防腐效果不同，费用也有差异。 选择防腐方法时，一般需要考虑以下几个选择防腐方法时，一般需要考虑以下几个问题：问

11、题： 1 1金属制品的使用期限。如果是短期使用，金属制品的使用期限。如果是短期使用，不须采用昂贵的防腐方法。不须采用昂贵的防腐方法。 2 2金属制品的使用环境。不同的环境造成金属制品的使用环境。不同的环境造成金属腐蚀的因素、金属发生腐蚀的速率不同，金属腐蚀的因素、金属发生腐蚀的速率不同，使用的防腐方法也不同。使用的防腐方法也不同。 3 3对金属制品外观的要求。对金属制品外观的要求。练习练习1.下列现象与电化学腐蚀无关的下列现象与电化学腐蚀无关的是是:( )A.黄铜黄铜(铜锌合金铜锌合金)制作的铜锣不制作的铜锣不易产生铜绿易产生铜绿B.生铁比纯铁更易生锈生铁比纯铁更易生锈C.铁质器件附有铜质配件

12、铁质器件附有铜质配件,在接触在接触处易生锈处易生锈D银质奖牌久置表面变暗银质奖牌久置表面变暗D2.铁钉和碳棒用导线连接后铁钉和碳棒用导线连接后,浸入到浸入到食盐溶液中食盐溶液中,可能发生的反应是可能发生的反应是: ( )A.碳棒上放出碳棒上放出Cl2 B.碳棒附近产生碳棒附近产生OH-C.碳棒上放出碳棒上放出H2 D.铁钉被氧化铁钉被氧化BD3、下列事实不能用电化学原理解释、下列事实不能用电化学原理解释的是（的是（ ）A 铝片不需要特殊的保护方法。铝片不需要特殊的保护方法。B 炒过菜的铁锅未清洗易生锈。炒过菜的铁锅未清洗易生锈。C 轮船水线以下的船壳上镶有一定轮船水线以下的船壳上镶有一定数量的

13、锌。数量的锌。D 镀锌铁比镀锡铁耐腐蚀。镀锌铁比镀锡铁耐腐蚀。A4.埋在地下的输油铸铁管道，在下列各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种情况下被腐蚀速率最慢的是 ( )A在潮湿疏松的土壤中；在潮湿疏松的土壤中； B在含铁元素较多的酸性土壤中；在含铁元素较多的酸性土壤中；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 5. 5. 有些盛放食品的铁罐是用有些盛放食品的铁罐是用“马口铁马口铁”( (镀镀锡锡铁铁皮皮) )制成的；屋檐的水槽、浇花用的水壶和水桶等器制成的；屋檐的水槽、浇花用的水壶和水桶等器

14、具一般是用白铁皮具一般是用白铁皮( (镀镀锌锌铁皮铁皮) )制成的。当制成的。当“马口铁马口铁”铁罐被腐蚀时，锈斑呈点状分布，锈孔容易穿透铁罐；铁罐被腐蚀时，锈斑呈点状分布，锈孔容易穿透铁罐；而白铁皮水槽被腐蚀时，锈斑容易在面上扩展开来，而白铁皮水槽被腐蚀时，锈斑容易在面上扩展开来，镀锌层先被腐蚀而内部的铁却不易被锈蚀。你知道造镀锌层先被腐蚀而内部的铁却不易被锈蚀。你知道造成这种现象的原因吗成这种现象的原因吗? ?1.烧煤产生的烧煤产生的SO2腐蚀厨房里的金属设备，这种腐蚀厨房里的金属设备，这种腐蚀属于什么腐蚀？腐蚀属于什么腐蚀？2.用纯铜做的天线与用铜铝缠在一起做成的天线，用纯铜做的天线与用

15、铜铝缠在一起做成的天线，哪个更耐用？为什么？哪个更耐用？为什么？ 3、当镀层有破损时，对于镀锌铁（白铁）和镀、当镀层有破损时，对于镀锌铁（白铁）和镀锡铁，哪个更易发生腐蚀呢？试从原电池原理锡铁，哪个更易发生腐蚀呢？试从原电池原理加以分析。加以分析。(1)、若液面上升，则溶液呈、若液面上升，则溶液呈_性，性，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：_ 4、如图、如图, 水槽中试管内有一枚铁水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：钉，放置数天观察：(2)、若液面下降，则溶液呈、若液面下降，则溶液呈_性，性，发生发生_腐蚀，电极反应式为：腐蚀，电极反应式为： 负极

16、：负极：_ 正极：正极：_弱酸性或中性弱酸性或中性吸氧吸氧2Fe - 4e-2Fe2+O2+2H2O+4e-4OH较强酸性较强酸性析氢析氢Fe - 2e-Fe2+2H+2e-H2 5. 有人设计以有人设计以Pt和和Zn为电极材料，为电极材料，埋入人体内作为某种心脏病人的心埋入人体内作为某种心脏病人的心脏起搏器的能源。它依靠人体内血脏起搏器的能源。它依靠人体内血液种含有一定浓度的溶解氧、液种含有一定浓度的溶解氧、H+和和Zn2+进行工作。它的两极电极反应进行工作。它的两极电极反应式分别为：式分别为： 、（正极：（正极：Zn-2e-=Zn2+ ,负极：负极：2H2O+O2+4e-=4OH-,）6 6、下列装置中四块相同的、下列装置中四块相同的ZnZn片，放置一段片，放置一段时间后腐蚀速率由时间后腐蚀速率由慢慢到到快快的顺序是的顺序是_(4) (2)(1) (3) 7、 烧