化学能转化为电能时金属的腐蚀与防护

关于化学能转化为电能时金属的腐蚀与防护第一页，共三十一页，2022年，8月28日科学探究

现有洁净无锈的铁钉，试管、植物油、NaCl溶液、CH3COOH溶液和煮沸后迅速冷却的蒸馏水，你也可以选用其他物品，设计实验探究铁钉锈蚀需要哪些条件，以及在什么条件下锈蚀速率快。不同条件下铁钉的腐蚀第二页，共三十一页，2022年，8月28日实验方案CH3COOH溶液煮沸后迅速冷却的蒸馏水NaCl溶液煮沸后迅速冷却的蒸馏水植物油记录结论有气泡产生，反应速率快相当长时间铁钉未被腐蚀铁钉被腐蚀最快由于无O2，较长时间铁钉未被腐蚀铁钉渐渐生锈铁钉被腐蚀无现象由于无O2，铁钉未被腐蚀无现象由于无O2、H2O铁钉不能被腐蚀植物油第三页，共三十一页，2022年，8月28日

是指金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。

由于与金属接触的介质不同，发生腐蚀的化学原理也不同，一般可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。一、金属的腐蚀第四页，共三十一页，2022年，8月28日1、化学腐蚀

金属跟接触到的物质（如O2、Cl2、SO2等）直接发生化学反应而引起的腐蚀叫做化学腐蚀。

一般情况下，温度的升高会加快化学反应速率。因此，温度对化学腐蚀的影响较明显。第五页，共三十一页，2022年，8月28日家用燃气灶放在南极已差不多90年食品罐头第六页，共三十一页，2022年，8月28日2、电化学腐蚀

不纯的金属（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，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。第七页，共三十一页，2022年，8月28日

在新疆吐鲁番和海南省两地，哪个地区铁生锈相对慢一些？为什么？

新疆吐鲁番，因为该地区相对干燥，水分稀少，而海南地区潮湿多雨，温度高，易发生电化学腐蚀。第八页，共三十一页，2022年，8月28日不会，因为月球上缺少水分和氧气。请你预测一下，铁在月球上会不会生锈？为什么？第九页，共三十一页，2022年，8月28日钢铁在干燥的空气里长时间不易被腐蚀,但在潮湿的空气里却很快被腐蚀,这是什么原因呢?

在潮湿的空气里,钢铁表面吸附了一层薄薄的水膜。水能电离出少量的H+和OH-,同时由于空气中CO2的溶解,使水里的H+

增多：

H2O+CO2H2CO3H+

+HCO3

-这样在钢铁表面形成了一层电解质溶液的薄膜,它跟钢铁里的铁和少量的碳构成无数微小的原电池。

在潮湿的空气里,钢铁表面吸附了一层薄薄的水膜。水能电离出少量的H+和OH-,同时由于空气中CO2的溶解,使水里的H+

增多：

H2O+CO2H2CO3H+

+HCO3

-这样在钢铁表面形成了一层电解质溶液的薄膜,它跟钢铁里的铁和少量的碳构成无数微小的原电池。第十页，共三十一页，2022年，8月28日1、析氢腐蚀（酸性水溶液）负极：Fe－2e－

=Fe2+总反应：Fe+2H+=Fe2++H2↑正极：2H++2e－

=H2↑钢铁的腐蚀第十一页，共三十一页，2022年，8月28日2、吸氧腐蚀（中性、弱酸性水溶液）负极：2Fe-4e=2Fe2+正极：O2+2H2O+4e=4OH－总反应：2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2后续反应：4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3Fe2O3第十二页，共三十一页，2022年，8月28日钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较析氢腐蚀吸氧腐蚀条件正极反应负极反应总反应方程式水膜酸性较强水膜酸性很弱或者呈现中性2H++2e=H22H2O+O2+4e=4OH-Fe-2e=Fe2+Fe+2H+=Fe2++H22Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2第十三页，共三十一页，2022年，8月28日化学腐蚀和电化腐蚀的比较化学腐蚀电化腐蚀条件金属与非电解质直接接触（不与电解质溶液接触）不纯金属或合金跟电解质溶液接触现象无电流产生（不发生原电池反应）有电流产生（发生原电池反应）本质发生氧化-还原反应金属被腐蚀氧化反应和还原反应分两极进行，较活泼的金属被腐蚀相互关系两种腐蚀往往同时发生，但电化腐蚀更普遍第十四页，共三十一页，2022年，8月28日

烧过菜的铁锅如果未及时洗净（残液中含NaCl），第二天便出现红棕色锈斑（主要成分为Fe2O3•nH2O）。请问这种腐蚀是化学腐蚀还是电化学腐蚀?为什么?解析：属于电化学腐蚀。因为铁锅是由生铁做成的,铁锅生锈是因为Fe-C-NaCl形成原电池。铁作负极，失去电子变成亚铁离子，从而被腐蚀。第十五页，共三十一页，2022年，8月28日

化学腐蚀和电化学腐蚀都是铁等金属原子失去电子变成阳离子的过程。也就是说,金属在腐蚀过程中,发生了氧化还原反应。3、金属腐蚀的本质第十六页，共三十一页，2022年，8月28日思考与交流

讨论自行车的不同构件如链条、钢圈、支架和齿轮等分别采取了什么防锈措施？给链条涂上机油,将钢圈表面镀上一层铬,给支架烤上一层漆,将齿轮镀上一层铬并涂上机油。第十七页，共三十一页，2022年，8月28日1、影响金属腐蚀的因素：（1）金属的本性：金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀。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属发生电化学腐蚀。（2）介质：遇潮湿空气、腐蚀性气体、电解质溶液第十八页，共三十一页，2022年，8月28日思考与交流

请根据生活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么可以达到防止金属腐蚀的目的。第十九页，共三十一页，2022年，8月28日健身器材刷油漆以防锈衣架和电线的外面包上一层塑料层第二十页，共三十一页，2022年，8月28日某些工具的“机械转动部位”选用油脂来防锈，为什么不能用油漆自行车的钢圈和车铃是在钢上镀上一层既耐腐蚀又耐磨的Cr第二十一页，共三十一页，2022年，8月28日你还知道哪些防止金属腐蚀的方法？请举例说明。

制成不锈钢；或在金属表面镀一层比要保护的金属更活泼的金属。用牺牲锌块的方法来保护船身，锌块必须定期更换锌块用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块必须定期更换镁第二十二页，共三十一页，2022年，8月28日（2）改变金属的内部组织结构：如将Cr、Ni等金属加进钢里制成合金钢。（1）金属表面覆盖保护层

如油漆、油脂等，电镀Zn,Cr等易氧化形成致密的氧化物薄膜作保护层。

原理：隔绝金属与外界空气、电解质溶液的接触。（3）电化学保护法——牺牲阳极的阴极保护法

原理：形成原电池反应时，让被保护金属做正极，而活泼金属反应受到腐蚀。2、金属的防护方法第二十三页，共三十一页，2022年，8月28日牺牲阳极的阴极保护法示意图第二十四页，共三十一页，2022年，8月28日

为什么白铁皮(镀锌铁皮)制品不易生锈,即使表面被划破也是如此,而马口铁(镀锡铁皮)制品一旦划破,表面会更快地生锈.思考：第二十五页，共三十一页，2022年，8月28日小结：本课时我们主要学习了金属的两种腐蚀方式：化学腐蚀和电化学腐蚀，以及金属的防护方法。第二十六页，共三十一页，2022年，8月28日随堂检测1、如图,水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：（1）（2）中性或碱性吸氧Fe–2e-＝Fe2+O2+2H2O+4e-＝4OH－酸性析氢Fe–2e-＝Fe2+2H++2e-＝H2↑若液面上升，则溶液呈性，发生腐蚀,电极反应式为：负极：,正极：；若液面下降，则溶液呈性，发生腐蚀，电极反应式为：负极：正极：。第二十七页，共三十一页，2022年，8月28日2、分析右图，按要求写出有关反应方程式：（1）、铁棒上的电极反应式为：（2）、碳棒上的电极反应式为：（3）、溶液中发生反应的化学方程式：3、镍—镉可充电电池可发生如下反应：Cd+2NiO(OH)+2H2O由此可知，该电池的负极材料是Cd(OH)2+2Ni(OH)2放电充电____________2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3O2+2H2O+4e-＝4OH-2Fe–4e-＝2Fe2+写出此电池的负极上的电极反应第二十八页，共三十一页，2022年，8月28日4、下列装置中四块相同的Zn片，放置一段时间后腐蚀速率由慢到快的顺序是(4)(2)(1)(3)第二十九页，共三十一页，2022年，8月28日5.盐酸与锌片反应时，若加入可溶性醋酸铜〔(CH3COO)2Cu〕，将产生两种影响生成速率的因素，其一是：，其二是：