高中化学选修四第四章 金属电化学腐蚀与防护

1、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产量最多的国家（2005年全国生年全国生产钢材产钢材37117.02万吨）万吨） ，每年被腐蚀的铁占到我国钢，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到国内生产总值的2%4%；约合人民币：；约合人民币：3000亿元亿元（ 2005年我国国内生产总值将达年我国国内生产总值将达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济损失大致为该国

2、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外统计，金属腐蚀的年损失远远超过远远超过水灾、火水灾、火灾、风灾和地震（平均值）损失的灾、风灾和地震（平均值）损失的总和总和，在这里，在这里还不还不包括包括由于腐蚀导致的停工、减产和爆炸等造成的间接由于腐蚀导致的停工、减产和爆炸等造成的间接损失。损失。 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，更严重的于金属本身的损失，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到无法估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。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

3、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，如飞机因某一零部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；油管因穿孔或；油管因穿孔或裂缝而漏油，引起着火裂缝而漏油，引起着火爆炸爆炸；化工厂中储酸槽穿孔泄漏，造；化工厂中储酸槽穿孔泄漏，造成重大环境成重大环境污染污染；管道和设备跑、冒、滴、漏，破坏生产环；管道和设备跑、冒、滴、漏，破坏生产环境，有毒气体如境，有毒气体如Cl2、H2S、HCN等的泄漏，更会危及工作等的泄漏，更会危及工作人员和附近居民的人员和附近居民的生命安全生命安全。 金属的电化

4、学腐蚀与防护金属的电化学腐蚀与防护金属阳离子金属阳离子失失e-氧化反应氧化反应3、金属腐蚀的类型、金属腐蚀的类型化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀析氢腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀（常见普遍常见普遍）一、金属的腐蚀一、金属的腐蚀金属原子金属原子2、金属腐蚀的本质：、金属腐蚀的本质：1、金属腐蚀：、金属腐蚀：是指金属或合金跟接触的气体或液体发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现象。生氧化还原反应而腐蚀损耗的现象。 金属跟接触到的物质（如金属跟接触到的物质（如OO2 2、CICI2 2、SOSO2 2等）等） 直接发生化学反应而引起的腐蚀。直接发生化学反应而引起的腐蚀。4

5、、化学腐蚀、化学腐蚀（1 1）定义：）定义：（2 2）影响因素：）影响因素：金属的活泼性金属的活泼性环境的温度环境的温度氧化剂浓度等氧化剂浓度等石油管道内壁的严重腐蚀石油管道内壁的严重腐蚀 在潮湿的空气中，纯铁腐蚀得快，还在潮湿的空气中，纯铁腐蚀得快，还是生铁腐蚀得快？为什么？是生铁腐蚀得快？为什么？思考思考: :构成原电池的条件是什么构成原电池的条件是什么? ?1 1、活泼性不同的两个电极；、活泼性不同的两个电极；2 2、电解质溶液；、电解质溶液；3 3、形成闭合回路。、形成闭合回路。5、电化学腐蚀、电化学腐蚀（1 1）定义：）定义： 不纯的金属（或合金）跟电解质溶液接触时，会发不纯的金属（

6、或合金）跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化。生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化。正极：正极： 2H2H+ + 2e+ 2e- - =H =H2 2 （还原反应）（还原反应）负极：负极： Fe - 2e- = Fe2+（氧化反应）（氧化反应）电池反应：电池反应： Fe + 2H+ =Fe2+ + H2 当钢铁处于当钢铁处于酸性酸性环境环境中时，中时，易发生易发生析氢腐蚀析氢腐蚀；负极：负极： 2Fe - 4e- =2 Fe2+（氧化反应）（氧化反应）正极：正极： O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-（还原反应）（还原反应）电池反应：电池反应： 2

7、Fe+ O2+2H2O =2Fe(OH)2钢铁在钢铁在酸性很弱酸性很弱或或中性中性条件下，条件下，易发生易发生吸氧腐蚀吸氧腐蚀。4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O =4 Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O+(3-x) H2OFe(OH)3脱去一部分水生成的铁锈脱去一部分水生成的铁锈 (Fe2O3xH2O)吸氧腐蚀还会进一步反应：吸氧腐蚀还会进一步反应：析氢腐蚀析氢腐蚀和和吸氧腐蚀吸氧腐蚀都都属于属于电化学腐蚀电化学腐蚀。化学腐蚀与电化学腐蚀的比较化学腐蚀与电化学腐蚀的比较:化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀条件条件现象现象本质本质联系联系金属跟非金属单质或非金属跟非金属

8、单质或非电解质液体直接接触电解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，电化腐蚀更普遍交流与讨论交流与讨论铁生锈除了必须有空气及水的参与外，还受其他一些因素铁生锈除了必须有空气及水的参与外，还受其他一些因素的影响。请解释下列有关铁生锈现象的原因。的影响。请解释下列有关铁生锈现象的原因。1.相对于在内河行驶的轮船来说，海轮更容易被腐蚀。相对于在内河行驶的轮船来说，海轮更容易被腐蚀。因为海水中含有较多的氯化钠等盐类，导

9、电能力比内河的水因为海水中含有较多的氯化钠等盐类，导电能力比内河的水更强，而在更强，而在电解质溶液电解质溶液中，中，电化学腐蚀更容易电化学腐蚀更容易进行。进行。2.用于连接铜板的铁螺丝容易生锈。用于连接铜板的铁螺丝容易生锈。是由于铁与铜及空气中的水蒸汽构成了原电池，铁作是由于铁与铜及空气中的水蒸汽构成了原电池，铁作原原电池的负极电池的负极，因此铁易被腐蚀而生锈。，因此铁易被腐蚀而生锈。 请大家根据铁生锈的原理，思考请大家根据铁生锈的原理，思考应采取什么措施防止铁生锈？应采取什么措施防止铁生锈？交流与讨论交流与讨论金属的防护金属的防护1、影响金属腐蚀的因素、影响金属腐蚀的因素2、金属防护的常用方

10、法、金属防护的常用方法改变金属的内部结构：如将钢铁制成不锈钢。改变金属的内部结构：如将钢铁制成不锈钢。在金属表面覆盖保护层：如涂油漆，镀在金属表面覆盖保护层：如涂油漆，镀Zn、Sn等。等。在要保护的金属上连接一种比该种金属更易失去在要保护的金属上连接一种比该种金属更易失去 电子的金属（形成原电池保护）。电子的金属（形成原电池保护）。本性本性本身的性质和杂质的活动性；本身的性质和杂质的活动性；外界条件外界条件温度及介质温度及介质排除造成腐蚀的因素排除造成腐蚀的因素原理原理 ：形成原电池反应时，让形成原电池反应时，让被保护金属被保护金属做做正正极极(阴极阴极)，不反应，起到保护作用；而，不反应，起

11、到保护作用；而活泼金属反应受到腐蚀活泼金属反应受到腐蚀。1.1.牺牲阳极的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法二、金属的电化学防护二、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船身如何防腐蚀的？船身如何防腐蚀的？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2.2.外加电流的阴极保护法外加电流的阴极保护法 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的作为电解池的两个极，使两个极，使被保护的金属被保护的金属作为作为阴极阴极，在外加直流，在外加直流电的作用下使阴极得到保护。此法主要用于防止电的作用下使阴极得到保护。此法主要用于防止土壤

12、、海水及水中金属设备的腐蚀。土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。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小结：三、金属的防护小结：三、金属的防护1）金属腐蚀快慢的判断）金属腐蚀快慢的判断2）金属的防护方法）金属的防护方法外加电源的阴极保护法外加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探究一：镀锌铁皮和镀锡铁皮哪个更易被腐探究一：镀锌铁皮和镀锡铁皮哪个更易被腐蚀？为什么？蚀？为什么？探究二、纯锌和粗锌哪个更易和酸反应？如探究二、纯锌和粗锌哪个更易和酸反应？如果向酸中再加入硫酸铜又会什么现象？果向酸中再加入硫酸铜又会什么现象？1下列叙述中

13、正确的是（下列叙述中正确的是（ ） 锌跟稀硫酸制取氢气，加入少量硫酸铜溶液能加快反应速率锌跟稀硫酸制取氢气，加入少量硫酸铜溶液能加快反应速率 镀层破坏后，白铁（镀锌铁）比马口铁（镀锡铁）更易腐蚀镀层破坏后，白铁（镀锌铁）比马口铁（镀锡铁）更易腐蚀 钢铁表面常易锈蚀生成钢铁表面常易锈蚀生成 Fe2O3 x H2O A. 都正确都正确 B. C. D. 2埋在地下的铸铁输油管道，在下列各种情况下被腐蚀埋在地下的铸铁输油管道，在下列各种情况下被腐蚀的速度最慢的是（的速度最慢的是（ ） 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 在潮湿疏松透气的土壤中在潮湿疏松透气的土壤中C. 在干燥致密不

14、透气的土壤中在干燥致密不透气的土壤中 D. 含碳粒较多、潮湿透气的中性土壤中含碳粒较多、潮湿透气的中性土壤中C3为了防止钢铁锈蚀，下列防护方法中正确的是（为了防止钢铁锈蚀，下列防护方法中正确的是（ ） A. 在精密机床的铁床上安装铜螺钉在精密机床的铁床上安装铜螺钉B. 在排放海水的钢铁阀门上用导线连接一块石墨，一同在排放海水的钢铁阀门上用导线连接一块石墨，一同浸入海水中浸入海水中C. 在海轮舷上用铁丝系住锌板浸在海水里在海轮舷上用铁丝系住锌板浸在海水里D. 在地下输油的铸铁管上接直流电源的负极在地下输油的铸铁管上接直流电源的负极4白铁皮（镀锌）发生析氢腐蚀时，若有白铁皮（镀锌）发生析氢腐蚀时，若有0.2mol电子电子发生转移，下列说法正确的是（发生转移，下列说法正确的是（ ）A.有有6.5g锌被腐蚀锌被腐蚀 B.在标准状况下有在标准状况下有22.4L氢气放出氢气放出C.有有2.8g铁被腐蚀铁被腐蚀D.在标准状况下有在标准状况下有2.24L气体放出气体放出CDAD下列装置暴露空气中一段时间下列装置暴露空气中一段时间,铁的腐蚀由快到慢铁的腐蚀由快到慢 顺序顺序 .FeFeCFeZnFeZnFeCuA(海水海水)B(海水海水)C(海水海水)D(海水海水)FeSnF(海水海水)E(海水海水)DE F AC B拓展练习拓展练习课堂练习课堂练习如图如图, 水槽中