高中化学 第1章 化学反应与能量转化 第3节 化学能转化为电能--电池（第3课时）金属的腐蚀与防治课件2 鲁科版选修4-鲁科版高二选修4化学课件

1、选修选修4第第1章章3节节 化学能转化为电能化学能转化为电能-电池电池第第3课时金属的腐蚀与防治课时金属的腐蚀与防治2金属制品腐蚀的调查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7000亿亿美元，是地震、水灾、台风等自然灾害造成损失总和的美元，是地震、水灾、台风等自然灾害造成损失总和的6倍。倍。据有关专家介绍，全球每一分钟就有据有关专家介绍，全球每一分钟就有1吨钢腐蚀成铁锈，吨钢腐蚀成铁锈，目前我国由于金属材料的腐蚀损失每年大约目前我国由于金属材料的腐蚀损失每年大约5000亿元人民币，亿元人民币，约占我国国民生产总值的约占我国国民生产总值的6%左右

2、。左右。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。资料在线尽管铁链曾经承载着巨尽管铁链曾经承载着巨大的力量，但是经不住时间大的力量，但是经不住时间的考验和风雨的洗礼，如今的考验和风雨的洗礼，如今面目全非不堪重负。今天我面目全非不堪重负。今天我们从化学角度认识它腐蚀的们从化学角度认识它腐蚀的原因。原因。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生锈铜器生锈铜器表面生成铜器表面生成铜绿铜绿金属腐蚀现象普遍金属腐蚀现象普遍金属腐蚀现象普遍金属腐蚀现象普遍金属腐蚀现象普遍金属腐蚀危害严重 金属腐蚀金属腐蚀 我国作为世界上钢铁产量最多的国家（我国作为世界上钢铁

3、产量最多的国家（2005年全国生产钢年全国生产钢材材37117.02万吨）万吨） ，每年被腐蚀的铁占到我国钢铁年产量，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的损失占到国内生产总的十分之一，因为金属腐蚀而造成的损失占到国内生产总值的值的2%4%；约合人民币：；约合人民币：3000亿元（亿元（ 2005年我国国内生年我国国内生产总值将达产总值将达15万亿元）万亿元） 。 根据各国调查结果，一般说来，金属腐蚀所造成的经济损根据各国调查结果，一般说来，金属腐蚀所造成的经济损失大致为该国国民生产总值的失大致为该国国民生产总值的4%左右。左右。 另据国外统计，金属腐蚀的年损失另据国

4、外统计，金属腐蚀的年损失远远超过远远超过水灾、火灾、水灾、火灾、风灾和地震（平均值）损失的风灾和地震（平均值）损失的总和总和，在这里，在这里还不包括还不包括由于由于腐蚀导致的停工、减产和爆炸等造成的间接损失。腐蚀导致的停工、减产和爆炸等造成的间接损失。阅读：你有何感想？阅读：你有何感想？金属的电化学腐蚀金属的电化学腐蚀 金属腐蚀的主要害处，金属腐蚀的主要害处，不仅在不仅在于金属本身的损失，更严于金属本身的损失，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。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腐蚀不仅造成经济损

5、失，也经常对安全构成威胁。 国内外都曾发生过许多灾难性腐蚀事故，如飞机因某一国内外都曾发生过许多灾难性腐蚀事故，如飞机因某一零部件破裂而零部件破裂而坠毁坠毁；桥梁因钢梁产生裂缝而；桥梁因钢梁产生裂缝而塌陷塌陷；油管；油管因穿孔或裂缝而漏油，引起着火因穿孔或裂缝而漏油，引起着火爆炸爆炸；化工厂中储酸槽；化工厂中储酸槽穿孔泄漏，造成重大环境穿孔泄漏，造成重大环境污染污染；管道和设备跑、冒、滴、；管道和设备跑、冒、滴、漏，破坏生产环境，有毒气体如漏，破坏生产环境，有毒气体如Cl2、H2S、HCN等的泄等的泄漏，更会危及工作人员和附近居民的漏，更会危及工作人员和附近居民的生命安全生命安全。金属的电化学

6、腐蚀金属的电化学腐蚀一、金属的电化学腐蚀一、金属的电化学腐蚀金属阳离子金属阳离子失失e-氧化反应氧化反应（三）金属腐蚀的类型（三）金属腐蚀的类型化学腐蚀化学腐蚀电化腐蚀电化腐蚀金属原子金属原子（二）金属腐蚀的本质：（二）金属腐蚀的本质：（一）金属腐蚀：（一）金属腐蚀：是指金属或合金跟接触的气体或液体发生氧化是指金属或合金跟接触的气体或液体发生氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。还原反应而腐蚀损耗的过程。金属的电化学腐蚀金属的电化学腐蚀 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。应而引起的腐蚀。 影响因素：和接触物质的氧化性及温度有关。影

7、响因素：和接触物质的氧化性及温度有关。 2.电化学腐蚀：不纯的金属或合金与电解质溶液接触，电化学腐蚀：不纯的金属或合金与电解质溶液接触，会发生原电池反应，比较活泼的金属失电子被氧化会发生原电池反应，比较活泼的金属失电子被氧化的腐蚀。的腐蚀。电化学腐蚀电化学腐蚀的类型的类型析氢腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀金属的电化学腐蚀金属的电化学腐蚀2021-12-3117nZ4OS2HFeCl3FeC uZ nH2S O4CuFeFeCl3ZnFeH2SO4溶液化学腐蚀电化学腐蚀Zn腐蚀速率： Fe腐蚀速率： 化学腐蚀与电化腐蚀的比较化学腐蚀与电化腐蚀的比较:化学腐蚀化学腐蚀电化腐蚀电化腐蚀条件条件现象现象

8、本质本质联系联系金属跟非金属单质直接接金属跟非金属单质直接接触触不纯金属或合金跟电解质溶不纯金属或合金跟电解质溶液接触液接触无电流产生无电流产生有有微弱电流微弱电流产生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两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍金属的电化学腐蚀金属的电化学腐蚀 为什么铁在干燥的空气中不易生锈，在潮湿的空气为什么铁在干燥的空气中不易生锈，在潮湿的空气中却易生锈？中却易生锈？金属的电化学腐蚀金属的电化学腐蚀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？金属的电化学腐蚀金属的电化学腐蚀思考与交流思考与交流 1、铁锈的成

9、份是什么？是怎样形成的？铁锈的成份是什么？是怎样形成的？ 2、将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放、将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放入如图所示的具支试管中几分钟后，导管中的水柱上升入如图所示的具支试管中几分钟后，导管中的水柱上升了，你知道为什么吗？了，你知道为什么吗？实验实验4-3金属的电化学腐蚀金属的电化学腐蚀科学探究：为什么钢铁在干燥的空气中不易生锈，科学探究：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呢？而在潮湿的空气中却易生锈呢？钢铁钢铁潮湿空气潮湿空气水膜水膜CO2、 SO2、H2S电解质溶液（电解质溶液（H+)铁铁C 原电池原电池电解质溶液形

10、成：电解质溶液形成：H+OH-H2O+CO2H+HCO3-H2O钢铁在这过程发生了电化学腐蚀，根据电解质溶液的酸碱钢铁在这过程发生了电化学腐蚀，根据电解质溶液的酸碱性的不同电化学腐蚀可分为两种。性的不同电化学腐蚀可分为两种。金属的电化学腐蚀金属的电化学腐蚀钢铁表面形成的微小原电池示意图钢铁表面形成的微小原电池示意图金属的电化学腐蚀金属的电化学腐蚀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思考：你能写出它们的电极反应式？思考：你能写出它们的电极反应式？金属的电化学腐蚀金属的电化学腐蚀二、金属的电化学防护二、金属的电化学防护影响金属腐蚀的因素包括：影响金属腐蚀

11、的因素包括：金属的金属的 和和 。本性本性介质介质金属越活泼越容易被腐蚀金属越活泼越容易被腐蚀金属合金中活泼的金属易腐蚀金属合金中活泼的金属易腐蚀例如：钢铁腐蚀例如：钢铁腐蚀介质对金属腐蚀影响很大：介质对金属腐蚀影响很大：金属在潮湿的空气中、接触腐蚀性金属在潮湿的空气中、接触腐蚀性气体或电解质溶液，都容易被腐蚀气体或电解质溶液，都容易被腐蚀金属的电化学防护金属的电化学防护1.影响金属腐蚀的两个因素影响金属腐蚀的两个因素金属本性金属本性介质介质金属是否活泼，纯净金属是否活泼，纯净金属与哪些物质共存金属与哪些物质共存2.金属腐蚀的本质金属腐蚀的本质金属原子金属原子失去电子失去电子成为阳离子的过程成

12、为阳离子的过程金属的电化学防护金属的电化学防护思考与交流：思考与交流：根据你的所学知识以及生活经历，说说根据你的所学知识以及生活经历，说说金属有哪些防护方法？金属有哪些防护方法？1.改变金属内部组成结构而增强抗腐蚀能力改变金属内部组成结构而增强抗腐蚀能力（不锈钢、青铜器）（不锈钢、青铜器）2.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，油漆或覆盖搪瓷塑料。）涂矿物质油脂，油漆或覆盖搪瓷塑料。（2）镀抗蚀金属电镀、热镀、喷镀法。）镀抗蚀金属电镀、热镀、喷镀法。（3）用化学方法使其表面形成一层致密氧化膜。）用化学方法使其表面形成一层致密氧化膜。3.电化学保护法电化学保护法牺牲阳极的

13、阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法（原电池原理）（原电池原理）(轮船船身上的锌块、地下钢铁管道接镁块轮船船身上的锌块、地下钢铁管道接镁块)金属的电化学防护金属的电化学防护金属的电化学防护金属的电化学防护牺牲阳极牺牲阳极的的阴极保护法阴极保护法示意图示意图金属的电化学防护金属的电化学防护 将将被保护金属被保护金属与另一与另一附加电极附加电极作为电解池作为电解池的两个极，使的两个极，使被保护的金属被保护的金属作为作为阴极阴极，在外加直，在外加直流电的作用下使阴极得到保护。流电的作用下使阴极得到保护。辅助阳极辅助阳极（不溶性）（不溶性）外加电流外加电流的的阴极保护法阴极保护法示意图示意图金属的电化学防护

14、金属的电化学防护牺牺牲牲金金属属保保护护法法金属的电化学防护金属的电化学防护烤蓝涂机油烤漆涂凡士林镀锌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? ? 类型类型化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀 发生的条件发生的条件 电流电流 本质本质 相互关系相互关系金属与接触物直接金属与接触物直接反应反应不纯金属或合金不纯金属或合金与电解质溶液形与电解质溶液形成原电池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较活泼金属被腐蚀腐蚀两者往往同时发生，两者往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍但电化学腐蚀更普遍化学腐蚀与电化

15、腐蚀比较化学腐蚀与电化腐蚀比较金属的电化学防护金属的电化学防护Fe2O3 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-O2+2H2O+4e-=4OH-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为主(pH5.6(pH5.6时时) )若若pH5.6pHcdb)5.有人设计以Pt和Zn为电极材料，埋入人

16、体内作为某种心脏病人的心脏起搏器的能源。它依靠人体内血液种含有一定浓度的溶解氧、H+和Zn2+进行工作。它的两极电极反应式分别为： 。正极：Zn-2e=Zn2+ 负极：2H2O+O2+4e=4OH- 6.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，过一段时的残液，过一段时间便出现红棕色的铁锈斑点，已知该锈斑为间便出现红棕色的铁锈斑点，已知该锈斑为Fe(OH)3失水的产失水的产物。表示物。表示Fe(OH)3生成的电极反应式、离子方程式和化学方程生成的电极反应式、离子方程式和化学方程式分别为；式分别为；（1）负极 ， 正极 ；（2） ； （3） 。2Fe - 4e- = 2

17、Fe2+O2+2H2O+4e-=4OH-2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)37.下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是()A钢管与电源正极连接，钢管可被保护钢管与电源正极连接，钢管可被保护B铁遇冷浓硝酸表面钝化，可保护内部不被腐蚀铁遇冷浓硝酸表面钝化，可保护内部不被腐蚀C钢管与铜管露天堆放在一起时，钢管不易被腐蚀钢管与铜管露天堆放在一起时，钢管不易被腐蚀D钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是Fe3e=Fe3B【解析解析】本题考查金属的腐蚀和防护，意在考查学生对金属腐蚀本题考查金属的腐蚀和防护，意在考查学生对金属腐蚀原理的理解和防护措施的应用。钢管与电源正极相连，则钢管作阳