选修四金属电化学腐蚀与防护

2007年8月1日，美国明尼苏达州一座跨越密西西比河的大桥发生坍塌。事故造成6人死亡。请比较下列Fe腐蚀的快慢？铁与酸反应，铁被腐蚀。铁与碳形成原电池铁作负极被腐蚀。腐蚀速率较慢。腐蚀速率较快。金属的腐蚀现象非常普遍：1、钢铁生锈：铁锈的主要成分：金属腐蚀的不利后果有哪些？Fe2O3·XH2OCu2(OH)2CO32、铜器表面生成铜绿：铜绿的主要成分：金属制品的腐蚀金属腐蚀给生产生活带来很多不便，造成了巨大的经济损失。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(GNP)的4%，钢铁因腐蚀而报废的数量约占钢铁当年产量的25%-30%。金属腐蚀还可能造成环境污染。资料在线一、金属腐蚀的本质：

是金属或合金与周围接触到的气体或液体发生氧化还原反应而引起损耗的过程。

M-ne-=Mn+二、金属腐蚀的类型：（1）化学腐蚀

金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀叫做化学腐蚀。（2）电化学腐蚀

不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失电子而被氧化的腐蚀叫做电化学腐蚀。化学腐蚀和电化学腐蚀的比较相互关系反应现象条件电化学腐蚀化学腐蚀化学腐蚀和电化学腐蚀同时发生，但电化学腐蚀更普遍较活泼的金属被氧化金属被氧化有微弱的电流产生不产生电流不纯金属或合金跟电解质溶液接触金属跟接触的物质反应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。水中溶有O2、CO2、SO2等气体，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。钢铁表面形成的微小原电池示意图钢铁的析氢腐蚀示意图钢铁的吸氧腐蚀示意图钢铁在潮湿的空气中发生的电化学腐蚀的原理：负极（Fe）：

Fe—2e—=Fe2+正极（C）：

2H++2e—=H2↑

或2H2O+O2+4e—=4OH—4.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。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联系金属腐蚀的快慢:电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀同一金属在不同物质中腐蚀的快慢:强电解质＞弱电解质＞非电解质5.金属腐蚀快慢的判断：(1)与构成微电池两极的材料有关。两极材料的活动性差别越大，氧化还原反应的速率越

，活泼金属被腐蚀的速度越

。(2)电解原理引起的腐蚀

原电池原理引起的腐蚀

化学腐蚀

有防腐措施的腐蚀。（3）同一种金属的腐蚀：在强电解质中

弱电解质中

非电解质中（4）一般说来：原电池原理引起的腐蚀

化学腐蚀

有防腐措施的腐蚀。注意：在钢铁的腐蚀过程中，其电化学腐蚀更严重，在电化学腐蚀中，吸氧腐蚀更普遍。>>>>>快快>>[反馈练习]1.下列情况下，海水中铁腐蚀最快的是()B2．如图所示，甲、乙两试管中各放一枚铁钉，甲试管中为NaCl溶液，乙试管为NH4Cl溶液(溶液呈弱酸性).数天后观察到的现象是

，甲中正极反应为_______________.乙中正极反应为

.O2+2H2O+4e-＝4OH-2H++2e-=H2↑Fe被腐蚀,U型管中甲端的液面高于乙端的液面思考与交流

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。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三、金属的防护(1)

改善金属的内部组织结构(内因)——制成合金（不锈钢）(2)在金属表面覆盖保护层——电镀、油漆、钝化等(3)电化学保护法——牺牲阳极的阴极保护法、外加直流电源的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法

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。用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块必须定期更换用牺牲锌块的方法来保护船身，锌块必须定期更换锌块外加电流的阴极保护法

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。1．解释下列现象：(1)马口铁(镀Sn铁皮)做的罐头，打开后为什么极易生锈?(2)轮船船壳的水线以下部分，为什么要装上一定数量Zn块?(3)烧过菜的铁锅未及时洗净(残液NaCl)，第二天便出现红褐色锈斑。练习C练习2.下列制氢气的反应速率最快的是()

A.纯锌和1mol/L硫酸

B.纯锌和18mol/L硫酸

C.粗锌和1mol/L硫酸

D.粗锌和18mol/L硫酸4、下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序__________________(5)>(2)>(1)>(3)>(4)练习1.下列叙述正确的是 （

）A、构成原电池正极和负极的材料必须是两种金属B、由Cu、Zn作电极与CuSO4溶液组成的原电池中Cu是负极。C、马口铁（镀锡铁）破损时与电解质溶液接触，锡先被腐蚀。D、铜锌原电池工作时，若有13g锌被溶解，电路中就有0.4mol电子通过D3.为保护地下钢管不被腐蚀，可采用的方法是()A、与直流电源负极相连接B、与直流电源的正极相连接C、与铜板相连接D、与锌板相连接4.下列说法正确的是 （）A．钢铁因含杂质而容易发生电化腐蚀，所以合金都不耐腐蚀B．原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因，故不能用来减缓金属的腐蚀C．钢铁电化腐蚀的两种类型主要区别在于水膜的pH不同，引起的正极反应不同D．无论哪种类型的腐蚀，其实质都是金属被氧化ADCD5.铜制品上的铝质铆钉，在潮湿空气中易腐蚀的原因可描述为 ()A.形成原电池铝作负极B.形成原电池时铜作负极C.形成原电池时，电流由铝经导线流向铜D.铝质铆钉发生了化学腐蚀6.以下现象与电化腐蚀无关的是 ()A.黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜锈B.生铁比软铁芯(几乎是纯铁)容易生锈C.铁质器件附有铜质配件，在接触处易生锈D.银质奖牌久置后表面变暗AD7．钢铁表面镀有下列金