化学选修iv人教新课标金属的电化学腐蚀与防护课件

1、一、金属腐蚀的概念和分类一、金属腐蚀的概念和分类1金属腐蚀的概念金属腐蚀的概念是指是指 与周围的与周围的 或或 物质发生氧化还原物质发生氧化还原反应而引起损耗的现象反应而引起损耗的现象金属金属气体气体液体液体2金属腐蚀常见的类型金属腐蚀常见的类型(1)分类的依据：分类的依据： (2)金属腐蚀的种类：金属腐蚀的种类： 、 化学腐蚀化学腐蚀接触气体或液体接触气体或液体电化学腐蚀电化学腐蚀二、金属的腐蚀二、金属的腐蚀1化学腐蚀化学腐蚀金属与接触到的干燥气体金属与接触到的干燥气体(如如O2、Cl2、SO2等等)或非或非电解质液体等直接发生化学反应而引起的腐蚀电解质液体等直接发生化学反应而引起的腐蚀2电

2、化学腐蚀电化学腐蚀(1)发生电化学腐蚀的条件发生电化学腐蚀的条件 、 、 ，符，符合原电池原理合原电池原理(2)电化学腐蚀的分类电化学腐蚀的分类电化学腐蚀过程中由于电化学腐蚀过程中由于 的不同，又可分的不同，又可分为为 和和 两种两种电解质溶液电解质溶液两种活性不同的电极两种活性不同的电极闭合回路闭合回路电解质溶液电解质溶液析氢腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀(3)钢铁的析氢腐蚀钢铁的析氢腐蚀析氢腐蚀的条件：钢铁表面的电解质溶液的薄膜析氢腐蚀的条件：钢铁表面的电解质溶液的薄膜呈呈 电极反应：电极反应：正极：正极： .负极：负极： .总反应：总反应： .2H2e = = H2酸性酸性Fe2e = =

3、 Fe2Fe2H= Fe2 H21将铁块放入稀硫酸中，可看到铁和硫酸迅速反应，将铁块放入稀硫酸中，可看到铁和硫酸迅速反应，并产生大量的氢气，这一过程是不是析氢腐蚀？并产生大量的氢气，这一过程是不是析氢腐蚀？提示：提示：这是一个化学腐蚀而不属于电化学腐蚀这是一个化学腐蚀而不属于电化学腐蚀(4)钢铁的吸氧腐蚀钢铁的吸氧腐蚀吸氧腐蚀的条件：钢铁表面的吸附水膜吸氧腐蚀的条件：钢铁表面的吸附水膜 很弱，很弱，或呈或呈 电极反应：电极反应：负极：负极： ，正极：正极： ，总反应：总反应： .中性中性Fe2e=Fe2O22H2O4e = = 4OH酸性酸性2Fe2H2OO2 = = 2Fe(OH)2(5)铁

4、锈的形成铁锈的形成 (用化学方程式用化学方程式表示表示)生成的生成的Fe(OH)3分解，从而生成铁锈分解，从而生成铁锈(Fe2O3nH2O) 4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)32你认为在硫酸厂附近的金属发生的主要是哪一类腐蚀？你认为在硫酸厂附近的金属发生的主要是哪一类腐蚀？提示：提示：硫酸厂附近空气中的二氧化硫的含量比其他硫酸厂附近空气中的二氧化硫的含量比其他地方的高，导致金属接触到的溶液酸性较强，若发地方的高，导致金属接触到的溶液酸性较强，若发生电化学腐蚀应是析氢腐蚀生电化学腐蚀应是析氢腐蚀三、金属的防护三、金属的防护1电化学防护方法电化学防护方法(1)牺牲阳极的阴极保护法牺牲阳

5、极的阴极保护法利用原电池原理，让被保护的金属为利用原电池原理，让被保护的金属为 ，用还，用还原性强的金属为原性强的金属为 ，负极金属被消耗，被保护，负极金属被消耗，被保护的金属避免腐蚀的金属避免腐蚀 (2)外加电流的阴极保护法外加电流的阴极保护法让被保护金属与外加直流电源的让被保护金属与外加直流电源的 相连让其成为相连让其成为 ，从而得到防护，从而得到防护正极正极负极负极负极负极阴极阴极2隔绝法隔绝法(1)让金属制品处于让金属制品处于 的环境中，电解质溶液存在量的环境中，电解质溶液存在量 减少，金属不易被腐蚀减少，金属不易被腐蚀(2)在金属表面加一层保护层常见的方法是加一层在金属表面加一层保护

6、层常见的方法是加一层 、 、 、 、 等保护层，效果等保护层，效果 较好的方法还有在金属表面镀上一层较好的方法还有在金属表面镀上一层 油漆油漆干燥干燥陶瓷陶瓷金属防护层金属防护层搪瓷搪瓷塑料塑料橡胶橡胶3金属铝比金属铁还要活泼，但铝却经久耐用，这是为金属铝比金属铁还要活泼，但铝却经久耐用，这是为什么？什么？提示：提示：金属铝在空气中很容易被氧化，但生成的氧金属铝在空气中很容易被氧化，但生成的氧化物薄膜非常致密，可以阻止铝进一步被氧化化物薄膜非常致密，可以阻止铝进一步被氧化.1金属的腐蚀都是金属失去电子被氧化的过程，所以金属的腐蚀都是金属失去电子被氧化的过程，所以都是化学腐蚀都是化学腐蚀()提示

7、：提示：错误化学腐蚀与电化学腐蚀都有化学反应错误化学腐蚀与电化学腐蚀都有化学反应发生，区别在于电化学腐蚀发生原电池反应，有电发生，区别在于电化学腐蚀发生原电池反应，有电流产生，而化学腐蚀无电流产生，因此并不是有化流产生，而化学腐蚀无电流产生，因此并不是有化学反应的腐蚀都是化学腐蚀学反应的腐蚀都是化学腐蚀2钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀的区别在于前者有钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀的区别在于前者有H2生生成，后者有成，后者有O2参加参加()提示：提示：正确根据正极反应可作判断正确根据正极反应可作判断3防止金属腐蚀的方法很多，有化学方法也有物理方防止金属腐蚀的方法很多，有化学方法也有物理方法法()提示：提示：

8、正确化学方法有符合原电池原理的方法，正确化学方法有符合原电池原理的方法，也有符合电解原理的方法，物理方法如外加防护层，也有符合电解原理的方法，物理方法如外加防护层，如涂油脂、喷漆等如涂油脂、喷漆等4通常情况下，金属的腐蚀以化学腐蚀为主，极少有通常情况下，金属的腐蚀以化学腐蚀为主，极少有电化学腐蚀电化学腐蚀()提示：提示：错误通常情况，金属的腐蚀主要是电化学错误通常情况，金属的腐蚀主要是电化学腐蚀，并主要是吸氧腐蚀腐蚀，并主要是吸氧腐蚀一、化学腐蚀与电化学腐蚀的比较一、化学腐蚀与电化学腐蚀的比较种类种类化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀金属腐蚀金属腐蚀的实质的实质金属原子失去电子被氧化而消耗的

9、过程：金属原子失去电子被氧化而消耗的过程：Mne=Mn原理原理金属和非电解质或金属和非电解质或其他物质接触而直其他物质接触而直接发生氧化还原反接发生氧化还原反应而引起的腐蚀应而引起的腐蚀不纯金属或合金在电解不纯金属或合金在电解质溶液中发生原电池反质溶液中发生原电池反应，使较活泼的金属失应，使较活泼的金属失去电子被氧化而消耗去电子被氧化而消耗种类种类化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀区别区别金属直接与其他物质发金属直接与其他物质发生化学反应而消耗生化学反应而消耗不纯金属在电解质溶不纯金属在电解质溶液中发生原电池作用液中发生原电池作用腐蚀过程无电流产生腐蚀过程无电流产生有电流产生有电流产生金属被

10、腐蚀金属被腐蚀较活泼金属被腐蚀较活泼金属被腐蚀二、钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较二、钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较析氢腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀条件条件水膜酸性较强水膜酸性较强水膜酸性很弱或呈中性水膜酸性很弱或呈中性正极正极反应反应2H2e=H2O22H2O4e=4OH负极负极反应反应Fe2e=Fe2总反总反应应Fe2H=Fe2H22FeO22H2O=2Fe(OH)2特别关注特别关注 判断金属的腐蚀类型要从本质入手，化学腐蚀和电化判断金属的腐蚀类型要从本质入手，化学腐蚀和电化学腐蚀的本质区别在于是否发生原电池反应电化学腐蚀学腐蚀的本质区别在于是否发生原电池反应电化学腐蚀中，只有在金属活动性顺

11、序中位于氢前面的金属才可能发中，只有在金属活动性顺序中位于氢前面的金属才可能发生析氢腐蚀，而位于氢之后的金属只能发生吸氧腐蚀生析氢腐蚀，而位于氢之后的金属只能发生吸氧腐蚀三、金属的电化学防护三、金属的电化学防护电化电化学防学防护护牺牲阳极的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法外加电流的阴极保护法外加电流的阴极保护法依据依据原电池原理原电池原理电解池原理电解池原理原理原理形成原电池时，被保护金属形成原电池时，被保护金属作正极作正极(阴极阴极)，不反应受到，不反应受到保护；活泼金属作负极保护；活泼金属作负极(阳阳极极)，发生反应受到腐，发生反应受到腐蚀阳极要定期予以更换蚀阳极要定期予以更换将被保护金属与

12、另一附加将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极，电极作为电解池的两个极，使被保护金属作阴极，在使被保护金属作阴极，在外加直流电源的作用下使外加直流电源的作用下使阴极得到保护阴极得到保护应用应用一些钢铁设备如锅炉内壁、船一些钢铁设备如锅炉内壁、船体外壳等装上镁合金或锌片体外壳等装上镁合金或锌片土壤、海水及水土壤、海水及水中的金属设备中的金属设备实例实例示意示意图图特别关注特别关注 在电化学上，失去电子的一极叫负极，也叫阳在电化学上，失去电子的一极叫负极，也叫阳极牺牲阳极的电化学保护其实是原电池原理而不是电极牺牲阳极的电化学保护其实是原电池原理而不是电解池中的阳极解池中的阳极考查点一金属腐蚀

13、的化学原理考查点一金属腐蚀的化学原理 例例1(2009上海高考上海高考)右图装置中，右图装置中，U形管内为红墨水，形管内为红墨水，a、b试管内分别试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一段时间下列有关描述错误的是生铁块，放置一段时间下列有关描述错误的是 ()A生铁块中的碳是原电池的正极生铁块中的碳是原电池的正极B红墨水柱两边的液面变为左低右高红墨水柱两边的液面变为左低右高C两试管中相同的电极反应式是：两试管中相同的电极反应式是：Fe2eFe2Da试管中发生了吸氧腐蚀，试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀试管中发生了析氢腐蚀答案答案B解析解析F

14、e与与C及电解质溶液形成原电池，及电解质溶液形成原电池，Fe是负极：是负极：Fe2eFe2，C是正极，在是正极，在a中发生吸氧腐蚀，中发生吸氧腐蚀，a中压中压强减小，强减小，b中发生析氢腐蚀，中发生析氢腐蚀，b中压强增大，红墨水柱液中压强增大，红墨水柱液面是左高右低，故选面是左高右低，故选B.1为研究金属腐蚀的条件和速率，某课外小组学生用金属为研究金属腐蚀的条件和速率，某课外小组学生用金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在图示的三个装置中，丝将三根大小相同的铁钉分别固定在图示的三个装置中，再放置于玻璃钟罩里保存一星期后，下列对实验结束时再放置于玻璃钟罩里保存一星期后，下列对实验结束时现象描述不正

15、确的是现象描述不正确的是 ().A装置装置左侧的液面一定会下降左侧的液面一定会下降B左侧液面装置左侧液面装置比装置比装置的低的低C装置装置中的铁钉腐蚀最严重中的铁钉腐蚀最严重D装置装置中的铁钉几乎没被腐蚀中的铁钉几乎没被腐蚀解析：解析：装置装置中铁钉处于盐酸的蒸气中，被侵蚀而释放中铁钉处于盐酸的蒸气中，被侵蚀而释放出出H2，使左侧液面下降右侧液面上升；装置，使左侧液面下降右侧液面上升；装置中铁钉同中铁钉同样处于盐酸的蒸气中，不同的是悬挂铁的金属丝由铁丝样处于盐酸的蒸气中，不同的是悬挂铁的金属丝由铁丝换成了铜丝，由于换成了铜丝，由于Fe比比Cu活泼，在这种氛围中构成的原活泼，在这种氛围中构成的原

16、电池会加速铁钉的侵蚀而放出更多的电池会加速铁钉的侵蚀而放出更多的H2，使左侧液面下，使左侧液面下降更多，右侧液面上升得更多；装置降更多，右侧液面上升得更多；装置中虽然悬挂铁钉中虽然悬挂铁钉的还是铜丝，但由于浓硫酸有吸水性而无挥发性，使铁的还是铜丝，但由于浓硫酸有吸水性而无挥发性，使铁钉处于一种较为干燥的空气中，因而在短时间内几乎没钉处于一种较为干燥的空气中，因而在短时间内几乎没有被侵蚀有被侵蚀答案：答案： B考查点二金属腐蚀的防护考查点二金属腐蚀的防护例例2(2010北京高考北京高考)下列有关钢铁腐蚀与防护的说法下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是正确的是()A钢管与电源正极连接，钢管可被保护

17、钢管与电源正极连接，钢管可被保护B铁遇冷浓硝酸表现钝化，可保护内部不被腐蚀铁遇冷浓硝酸表现钝化，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=Fe3解析解析本题考查金属的腐蚀和防护，意在考查考生对本题考查金属的腐蚀和防护，意在考查考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，则钢管作阳极，发生氧化反应而被腐蚀，极相连，则钢管作阳极，发生氧化反应而被腐蚀，A项项错误；铁遇冷浓硝酸表面钝化，在表面生成一层致密的

18、错误；铁遇冷浓硝酸表面钝化，在表面生成一层致密的氧化膜保护内部不被腐蚀，氧化膜保护内部不被腐蚀，B项正确；钢管与铜管露天项正确；钢管与铜管露天堆放在一起，形成原电池时钢管作负极，发生氧化反应堆放在一起，形成原电池时钢管作负极，发生氧化反应而被腐蚀，而被腐蚀，C项错误；钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应项错误；钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应为：为：Fe2e=Fe2，D项错误项错误答案答案 B关键一点关键一点 金属防护的基本思路是防止金属与化学物质直接接触，金属防护的基本思路是防止金属与化学物质直接接触，防止金属形成原电池反应牺牲阳极的阴极保护法和外加防止金属形成原电池反应牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法，两种方法的原理都是抑制金属原子失电流的阴极保护法，两种方法的原理都是抑制金属原子失电子，从而得到保护电子，从而得到保护2下列各种方法中，能对金属起到阻止或减缓腐蚀作用的下列各种方法中，能对金属起到阻止或减缓腐蚀作用的措施是措施是