第四节-金属电化学腐蚀与防护1

中国航天工业总公司第三十一研究所近日公布了一组数据：全球每一分钟就有1吨钢腐蚀成铁锈.资料：全世界每年因为金属腐蚀造成的直接经济损失约达7000亿美元，是地震、水灾、台风等自然灾害造成损失总和的6倍。我国因金属腐蚀造成的损失占国民生产总值的4%，钢铁因腐蚀而报废的数量约占钢铁当年产量的25%-30%。金属的腐蚀在生活中非常普遍钢铁生锈铜器生锈铜器表面生成铜绿金属腐蚀的主要害处，不仅在于金属本身的损失，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量。腐蚀不仅造成经济损失，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，如飞机因某一零部件破裂而坠毁；桥梁因钢梁产生裂缝而塌陷；油管因穿孔或裂缝而漏油，引起着火爆炸；化工厂中储酸槽穿孔泄漏，造成重大环境污染；管道和设备跑、冒、滴、漏，破坏生产环境，有毒气体如Cl2、H2S、HCN等的泄漏，更会危及工作人员和附近居民的生命安全。面对这样惊人的数据和金属腐蚀危害事实，大家有没有想过，钢铁是怎样被腐蚀的？怎样防腐？新课标人教版选修四化学反应原理第四章电化学基础第四节金属的电化学腐蚀与防护阅读课本P84金属的腐蚀

金属或合金跟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，即为金属的腐蚀。其本质是金属原子失去电子被氧化的过程。化学腐蚀电化学腐蚀条件电流本质影响因素联系金属跟干燥气体或非电解质液体直接接触不纯金属或合金跟电解质溶液接触无电流产生有微弱电流产生金属被氧化较活泼金属被氧化与接触物质的氧化性及温度有关与电解质溶液的酸碱性及金属活性有关两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍[知识归纳]问题讨论钢铁及其制品通常为含碳的铁合金，它们在什么条件下易生锈？试设计实验来证明你的结论。将除锈过的铁钉，放入装有饱和食盐水的具支试管中．几分钟后，观察导管中的水柱变化.[探究]一、金属的电化学腐蚀

负极：2Fe-4e-=2Fe2+正极：O2+2H2O+4e=4OH-总反应：2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3

Fe2O3·nH2O

（铁锈）

A吸氧腐蚀中性或者弱酸环境下，钢铁发生了腐蚀，该过程中吸收了氧气，因此称为吸氧腐蚀。(中性或者弱酸环境)

负极：Fe-2e-=Fe2+正极：2H++2e=H2总反应：Fe+2H+=Fe2++H2

析氢腐蚀(酸性较强的环境)

如果钢铁表面的水膜酸性较强的话,正极就会析出氢气,称为析氢腐蚀。随着氢气的析出,水的PH上升,Fe2+和OH-结合生成Fe(OH)2,被O2氧化后生成Fe(OH)3,进而形成铁锈。A（往水中通CO2、SO2、H2S等气体制得酸性溶液）将除锈过的铁钉，放入装有稀盐酸的具支试管中．几分钟后，导管中的水柱如何变化？[推测]加入饱和食盐水的试管:加入稀盐酸的试管:导管内液面下降导管内液面上升现象钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较Fe2O3·nH2O（铁锈）通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜呈酸性水膜呈中性或酸性很弱或碱性电极反应负极Fe(-)Fe-2e-=Fe2+2Fe-4e-=2Fe2+正极C(+)2H++2e-=H2↑O2+2H2O+4e-=4OH-总反应:Fe+2H+=Fe2++H2↑2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3联系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？交流与讨论原理：形成原电池反应时，让被保护金属做正极，不反应，起到保护作用；而活泼金属反应受到腐蚀。1.牺牲阳极的阴极保护法

（负极）（正极）二、金属的电化学防护金属发生电化学腐蚀时，总是哪一极被腐蚀？如果能让被腐蚀金属成为哪一极，该金属就不会被腐蚀？牺牲阳极的阴极保护法示意图1.牺牲阳极的阴极保护法

（负极）（正极）将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极，使被保护的金属作为阴极，在外加直流电的作用下使阴极得到保护。此法主要用于防止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。2、外加电流的阴极保护法辅助阳极（不溶性）除此以外还有其它防护方法吗？金属防护的几种重要方法①在金属表面覆盖保护层。②改变金属内部的组织结构，制成合金。③电化学保护法，即将金属作为原电池的正极或电解池的阴极而受到保护。1.埋在地下的输油铸铁管道，在下列各种情况下被腐蚀速率最慢的是()A．在潮湿疏松的土壤中；

B．在含铁元素较多的酸性土壤中；

C．在干燥致密不透气的土壤中；

D．在含碳较多的潮湿透气的中性土壤C练习2、下列关于钢铁锈蚀的叙述中，错误的是（

）A.酸雨能使钢铁更容易发生电化学腐蚀B.钢铁在潮湿的地窖中较易发生析氢腐蚀C.铁锈的主要成分是Fe2O3·nH2OD.钢铁锈蚀时，铁原子失去电子成为Fe3+，而后生成Fe（OH）3，再部分脱水成为氧化铁的水合物D练习练习1、如图,水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：（1）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：。（2）中性或碱性吸氧2Fe–4e-＝2Fe2+O2+2H2O+4e-＝4OH－酸性析氢Fe–2e-＝Fe2+2H++2e-＝H2↑3.下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是(5)(2)(1)(3)(4)课堂练习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________________________练习(4)<(2)<(1)<(3)金属腐蚀的快慢程度：电解池的阳极＞原电池的负极＞化学腐蚀＞原电池的正极＞电解池的阴极实验验证：牺牲阳极的阴极保护法按图连接好装