金属的化学腐蚀与防护

1、铁锈的主要成分：铁锈的主要成分：Fe2O3xH2O铜器表面生成铜铜器表面生成铜绿绿,主要成分：主要成分：Cu2(OH)2CO3金属的腐蚀金属的腐蚀 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

2、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。你知道吗你知道吗国内外都曾发生过许多灾难性腐蚀事故，如飞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机因某一零部件破裂而坠毁坠毁；桥梁

3、因钢梁产生裂；桥梁因钢梁产生裂缝而缝而塌陷塌陷；油管因穿孔或裂缝而漏油，引起着火；油管因穿孔或裂缝而漏油，引起着火爆炸爆炸；化工厂中储酸槽穿孔泄漏，造成重大环境；化工厂中储酸槽穿孔泄漏，造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ClCl2 2、H H2 2S S、HCNHCN等的泄漏，更会危等的泄漏，更会危及工作人员和附近居民的及工作人员和附近居民的生命安全生命安全。腐蚀不仅造成经济损失，也经腐蚀不仅造成经济损失，也经常对安全构成威胁！常对安全构成威胁！你知道吗你知道吗 面对这样惊人的数据和金属腐蚀危害面对这样惊

4、人的数据和金属腐蚀危害事实，大家有没有想过，事实，大家有没有想过，铁怎么会被铁怎么会被腐蚀？怎样防腐？腐蚀？怎样防腐？你思考过吗你思考过吗1 1、金属的腐蚀、金属的腐蚀金属或合金金属或合金与周围环境中的物质发生与周围环境中的物质发生化学反应化学反应而腐蚀损耗的过程。而腐蚀损耗的过程。一、金属的电化学腐蚀一、金属的电化学腐蚀新知储备新知储备铁与酸反应，铁被腐铁与酸反应，铁被腐蚀。腐蚀速率较慢。蚀。腐蚀速率较慢。铁作负极（阳极）被腐铁作负极（阳极）被腐蚀腐蚀速率较快。蚀腐蚀速率较快。（按下图进行实验）请比较实验现象的差异？按下图进行实验）请比较实验现象的差异？联系旧知联系旧知金属金属与与其他物质其

5、他物质直接直接接触接触不纯金属或合金不纯金属或合金发生发生原电池原电池反应反应无无电流产生电流产生有有微弱电流微弱电流产生产生金属金属被氧化被氧化较活泼金属较活泼金属被氧化被氧化两者往往两者往往同时同时发生，发生，电化学腐蚀电化学腐蚀更普遍更普遍2 2、金属腐蚀的类型（书、金属腐蚀的类型（书P P2323）新知储备新知储备钢铁及其制品通常为含碳的铁合金，钢铁及其制品通常为含碳的铁合金，它们是如何发生它们是如何发生电化学腐蚀电化学腐蚀生成红红生成红红的铁锈的呢？的铁锈的呢？你思考过吗你思考过吗向铁粉中加入少量的炭粉，混合向铁粉中加入少量的炭粉，混合均匀后，撒入内壁分别用均匀后，撒入内壁分别用氯化

6、钠氯化钠和和稀醋酸稀醋酸润湿过的两支试管分别润湿过的两支试管分别标记为标记为a a、b b中，按书中，按书P24P24图图1-271-27装装置好仪器。置好仪器。3 3分钟后，打开止水夹，分钟后，打开止水夹，观察、比较导管中水柱（小试管观察、比较导管中水柱（小试管中加入品红溶液）的变化。中加入品红溶液）的变化。活动探究（书活动探究（书P23）注：具支试管中留有少量的氯化钠溶液和稀醋酸。注：具支试管中留有少量的氯化钠溶液和稀醋酸。实验现象：实验现象：装置装置a中的导管中水柱上升，装置中的导管中水柱上升，装置b中的导管中水中的导管中水柱下降。柱下降。讨论：导管中的水柱变化说明什么问题？讨论：导管中

7、的水柱变化说明什么问题？装置装置a中的导管中水柱上升，说明大试管内气体压中的导管中水柱上升，说明大试管内气体压强减小，强减小， a装置中有气体参加反应。装置中有气体参加反应。装置装置b中的导管中水柱下降，说明大试管内气体生中的导管中水柱下降，说明大试管内气体生成。成。交流讨论交流讨论请大家根据原电池原理，写出电极反应式请大家根据原电池原理，写出电极反应式及及电池反应电池反应方程式。方程式。a装置中：装置中：负极负极： Fe - 2e- = Fe2+正极正极： O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-电池反应：电池反应： 2Fe+ O2+2H2O =2Fe(OH)2分析：分析：中性中性或或酸性

8、很弱酸性很弱或或碱性碱性条件条件下，易发生下，易发生吸氧腐蚀吸氧腐蚀。新知储备新知储备 4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O =4 Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3nH2O+(3-n) H2Oa装置中：装置中：进一步反应：进一步反应：新知储备新知储备正极正极： 2H+ 2e- =H2 负极负极： Fe - 2e- = Fe2+b装置中装置中:电池反应：电池反应： Fe + 2H+ =Fe2+ + H2 分析：分析：当钢铁处于当钢铁处于酸性酸性气氛中时，气氛中时，易发生易发生析氢腐蚀析氢腐蚀。析氢腐蚀析氢腐蚀和和吸氧腐蚀吸氧腐蚀都属于都属于电化学腐蚀电化学腐蚀。新知储备新知储备钢铁

9、的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较Fe2O3 nH2O（铁锈）（铁锈）通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍。通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍。析氢腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀条件条件水膜呈水膜呈酸性酸性。水膜呈水膜呈中性中性或或酸性很弱酸性很弱或或碱性碱性。电极反应电极反应负极负极Fe(- )Fe-2e-=Fe2+2Fe-4e-=2Fe2+正极正极C(+)2H+2e-=H2O2+2H2O+4e-=4OH-总反应总反应:Fe + 2H+ =Fe2+ + H2 2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3联系联系 纯铁片放入稀纯铁

10、片放入稀H2SO4中也有氢气放出，发生中也有氢气放出，发生的是析氢腐蚀吗？的是析氢腐蚀吗？ 不是析氢腐蚀而是化学腐蚀，因为没有形不是析氢腐蚀而是化学腐蚀，因为没有形成原电池。成原电池。 烧过菜的铁锅如果未及时烧过菜的铁锅如果未及时洗净（残液中含洗净（残液中含 NaClNaCl），第二），第二天便出现红棕色锈斑（主要成分天便出现红棕色锈斑（主要成分为为FeFe2 2O O3 3nHnH2 2O O）。请问这种腐蚀是）。请问这种腐蚀是化学腐蚀还是电化学腐蚀化学腐蚀还是电化学腐蚀? ?为什么为什么? ?解析：属于电化学腐蚀。解析：属于电化学腐蚀。 因为铁锅是由生铁做成的因为铁锅是由生铁做成的, ,铁

11、锅生锈是铁锅生锈是因为因为Fe-C-NaClFe-C-NaCl形成原电池。铁作负极，失形成原电池。铁作负极，失去电子变成亚铁离子，从而被腐蚀。去电子变成亚铁离子，从而被腐蚀。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。因为海水是浓度较高的电解质溶液。因为海水是浓度较高的电解质溶液。2.1910年遗留在南极的食品罐头盒，至今其表面很少年遗留在南极的食品罐头盒，至今其表面很少有铁锈出现。有铁锈出现。南极常年气温低，腐蚀慢。南极常年气温低，腐蚀慢。3.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。此时铜铁在空气中形成原电池，铁作负极。

12、此时铜铁在空气中形成原电池，铁作负极。4.当化工厂排出的废气为酸性时，工厂附近的钢铁设当化工厂排出的废气为酸性时，工厂附近的钢铁设施容易生锈。施容易生锈。酸性气体有较强的腐蚀性。酸性气体有较强的腐蚀性。影响金属腐蚀的因素：影响金属腐蚀的因素：(1)(1)、金属的本性金属的本性：金属越活泼，就越容易失：金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀。去电子而被腐蚀。如果金属中能导电的杂质如果金属中能导电的杂质不如该金属活泼，则容易形成原电池而使金不如该金属活泼，则容易形成原电池而使金属发生电化学腐蚀。属发生电化学腐蚀。(2)(2)、介质介质：遇潮湿空气、腐蚀性气体、电解：遇潮湿空气、腐蚀性气体、电解质溶液

13、等，容易被腐蚀。质溶液等，容易被腐蚀。2、下图各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到、下图各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是慢的顺序是 ()A.A. B. B. C.C. D. D. A典型例题典型例题 在在同一电解质同一电解质溶液中，溶液中，电解原理电解原理引起的腐蚀引起的腐蚀原电池原理原电池原理引起的腐蚀引起的腐蚀化学腐蚀化学腐蚀有防腐有防腐措施的腐蚀措施的腐蚀金属腐蚀的快慢规律金属腐蚀的快慢规律 总结规律总结规律 金属的腐蚀如此厉害，我们应该金属的腐蚀如此厉害，我们应该采取哪些措施防腐呢？采取哪些措施防腐呢？你思考过吗你思考过吗请根据生活常识以及下图总结金属防请根据生活

14、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。某些工具的某些工具的“机械转动机械转动部位部位”涂油脂（机油涂油脂（机油自行车的钢自行车的钢圈和车铃是圈和车铃是在钢上镀上在钢上镀上一层既耐腐一层既耐腐蚀又耐磨的蚀又耐磨的Cr金属腐蚀的防护金属腐蚀的防护2、改变金属的内部组织结构：、改变金属的内部组织结构：如将如将Cr、Ni等金属加进钢里制成合金钢等金属加进钢里制成合金钢（不锈钢）（不锈钢）1、金属表面覆盖保护层、金属表面覆盖保护层 如涂油漆、油脂、塑料、陶瓷等，镀上一层耐腐如涂油漆、油脂、塑料、陶

15、瓷等，镀上一层耐腐蚀的金属蚀的金属(Zn、Sn、Cr等等)，或氧化形成致密的氧化，或氧化形成致密的氧化物薄膜作保护层。物薄膜作保护层。原理：原理：隔绝金属与外界空气、水、电解质溶液的接触。隔绝金属与外界空气、水、电解质溶液的接触。镀锌铁镀锌铁( (白铁皮白铁皮) )和镀锡铁和镀锡铁( (马口铁马口铁) )的的镀层破损后，哪种情况下铁不易被腐镀层破损后，哪种情况下铁不易被腐蚀？为什么？蚀？为什么？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极正极，不反，不反应，起到保护作用；而活泼金属反应受到腐蚀。应，起到保护作用；而活泼金属反应受到腐蚀。牺牲阳极牺牲阳极的的阴

16、极保护法阴极保护法示意图示意图3、电化学保护法、电化学保护法牺牲阳极的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法 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、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3、电化学保护法、电化学保护法外加电流的阴极保护法外加电流的阴极保护法典型例题典型例题3 3、下列举措

17、不能防止或减缓钢铁腐蚀的是（、下列举措不能防止或减缓钢铁腐蚀的是（ ）A.A.在钢铁制品表面镀一层金属锌在钢铁制品表面镀一层金属锌 B.B.讲钢铁制品放置于潮湿处讲钢铁制品放置于潮湿处C.C.在钢铁中加入锰、铬等金属，以改变钢铁结构在钢铁中加入锰、铬等金属，以改变钢铁结构 D.D.将铁制品与电源负极相连将铁制品与电源负极相连B总结规律总结规律防腐措施由好到坏的顺序防腐措施由好到坏的顺序 外接电源的阴极保护法外接电源的阴极保护法牺牲阳极的阴极保牺牲阳极的阴极保护法护法有一般防腐条件保护有一般防腐条件保护无防腐条件无防腐条件知识小结知识小结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

18、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过程。生氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。4.金属的常见防护方法金属的常见防护方法.(1).(1).在金属表面覆盖保护层在金属表面覆盖保护层. .a. a.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. .b. b.镀抗蚀金属电镀、热镀、喷镀法镀抗蚀金属电镀、热镀、喷镀法. .c. c.用化学方法使其表面形成一层致密氧化膜，如烤蓝用化学方法使其表面形成一层致密氧化膜，如烤蓝. .(2).(2).改变金属内部组成结构改变金属内部组成结构而增强抗腐蚀能力，如制成而增强抗腐蚀能力，如制成不锈钢不锈钢. .(3).(3).电化学保护法电化学保护法. .a. a.牺牲阳极的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法. .b. b.外加电流的阴极保护法外加电流的阴极保护法. .防腐措施由好到坏的顺防腐措施由好到坏的顺序如下：序如下：外接电源的阴极保护法外接电源的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护牺牲阳极的阴极保护法有一般防腐条件保法有一般防腐条件保护无防腐条件护