第四节、金属电化学腐蚀和防护

2/3/20231

金属被腐蚀后，在外形、色泽以及机械性能等方面都将发生变化，会使机器设备、仪器、仪表的精密度和灵敏度降低，影响使用以至报废，甚至发生事故。据报道，全世界每年因金属腐蚀造成的直接经济损失，约占各国国内生产总值(GDP)的2%~4%，超过地震、水灾、台风等自然灾害造成损失的总和。你知道吗2/3/20232第四节金属的电化学腐蚀与防护2/3/20233金属的腐蚀一、金属的电化学腐蚀(阅读教材85)

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。2/3/20234一、金属的腐蚀类型（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，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。（分析课本例子）（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。（参考课本例子）2/3/20235（二）金属的电化学腐蚀钢铁的析氢腐蚀示意图钢铁的吸氧腐蚀示意图

正极（C）：负极（Fe）：Fe—2e—=Fe2+2H++2e—=H2↑2H2O+O2+4e—=4OH-Fe—2e—=Fe2+总反应：Fe+2H+=Fe2++H2↑2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2后续反应：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O+(3-x)H2O2/3/20236化学腐蚀与电化学腐蚀（参考金榜夺冠P82综合拓展）化学腐蚀电化学腐蚀条件现象本质联系金属跟非金属等物质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两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍.2/3/20237(1)制成合金（不锈钢）——改善金属的内部组织结构(内因)(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二、金属的电化学防护2/3/20238牺牲阳极保护法：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。如在海轮外壳上或锅炉内壁附着活泼金属锌或镁;2/3/20239外加电流法的阴极保护法：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。2/3/202310[反馈巩固]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)2/3/202311电解原理引起的腐蚀；化学腐蚀；原电池原理引起的腐蚀；有防腐措施的腐蚀.请你将在同一电解质溶液中，金属腐蚀的速率从大到小排序：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.2/3/202312规律总结:防腐措施由好到坏的顺序如下：外接电源的阴极保护法＞牺牲阳极的阴极保护法＞有一般防腐条件保护＞无防腐条件.

在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下：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.参考金榜夺冠P82综合拓展2/3/202313高考零距离下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是()A．纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗B．当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用C．在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法D．可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀AC2008年广东高考题2/3/2023142/3/202315如何防止铁的锈蚀是工业上研究的重点内容。为研究铁锈蚀的影响因素，某同学做了如下探究实验：序号内容实验现象1常温下将铁丝放在干燥空气中一个月干燥的铁丝表面依然光亮2常温下将铁丝放在潮湿空气中一小时铁丝表面依然光亮

3常温下将铁丝放在潮湿的空气中一个月铁丝表面已变得灰暗4将潮湿的铁丝放在常温的氧气流中一小时铁丝表面略显灰暗5将潮湿的铁丝放在高于常温的氧气流中一小时铁丝表面已变得灰暗6将浸过氯化钠溶液的铁丝放在高于常温的氧气流中一小时铁丝表面灰暗程度比实验5严重2008年海南高考题2/3/202316回答以下问题：(1)上述实验中发生了电化学腐蚀的是(填实验序号)__________;在电化学腐蚀中，负极反应是________________;正极反应是_______________________；(2)由该实验可知，可以影响铁锈蚀速率的因素是___________________________；(3)为防止铁的锈蚀，工业上普遍采用的方法是______________(答两种方法)3、4、5、6Fe－2e—=Fe2+

2H2O+O2+4e—=4OH—

温度、氧气的浓度、水、电解质溶液在铁器表面涂矿物油、油漆或烧制搪瓷、喷塑；在铁器表面用电镀、热镀等方法镀上一层不易生锈的金属如锌、锡、铬；制成不锈钢。2/3/202317【作业】

《功到自然成》创新课时作业2/3/202318①在金属表面覆盖保护层:如在钢铁表面涂油或油漆等，电镀不活泼金属;②改变金属内部的组成和结构:如制成不锈钢.③利用原电池原理进行保护:如在海轮外壳上附着活泼金属锌或镁;④外加电流的阴极保护法:即将要保护的金属与直流电源的负极相连，另外附加惰性电极与正极相连;二、金属的电化学防护金属防护的几种重要方法(阅读教材87)2/3/202319教材Page22~232/3/202320钢铁的吸氧腐蚀示意图NaCl(aq)钢铁的析氢腐蚀示意图CH3COOH(aq)2/3/202321ANaCl正极:O2+2H2O+4e-=

4OH-负极：Fe-2e-=Fe2+溶液反应：

Fe2++

2OH-=Fe(OH)2↓4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3·nH2O+(3-n)H2OACH3COOH请写出相应的电极反应式:负极：Fe-2e-=Fe2+正极：2H++2e-=H2↑2/3/202322析氢腐蚀吸氧腐蚀条件正极负极溶液2、析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以Fe为例）

2H++2e-=H2↑O2+2H2O+4e-=

4OH-

Fe-2e-=Fe2+

Fe2++

2OH-=Fe(OH)2↓4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3·nH2O+(3-n)H2O水膜酸性较强水膜酸性很弱或中性(阅读教材Page23)2/3/202323教材Page242/3/202324[拓展训练]银质奖章较长时间后变黑，形成黑锈4Ag+2H2S+O2=2Ag2S+2H2O，可以采用抛光的方法恢复光泽，抛光的简单方法是：将变质的奖章放入盛有食盐的铝锅中，放置一段时间后，黑锈就被除去,而银不会损失。试分析除黑锈的原理。负极：

2Al-6e-=2Al3+正极：

3Ag2S+6e-=6Ag+3S2-2/3/202325①在金属表面覆盖保护层:如在钢铁表面涂油或油漆等，电镀不活泼金属;②改变金属内部的组成和结构:如制成不锈钢.③利用原电池原理进行保护:如在海轮外壳上附着活泼金属锌或镁;④外加电流的阴极保护法:即将要保护的金属与直流电源的负极相连，另外附加惰性电极与正极相连;二、金属的电化学防护金属防护的几种重要方法(阅读教材25)2/3/202326牺牲阳极的阴极保护法：2/3/202327外加电源的阴极保护法：

辅助阳极（不溶性）2/3/202328[反馈巩固]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)2/3/202329电解原理引起的腐蚀；化学腐蚀；原电池原理引起的腐蚀；有防腐措施的腐蚀.请你将在同一电解质溶液中，金属腐蚀的速率从大到小排序：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.2/3/202330规律总结:防腐措施由好到坏的顺序如下：外接电源的阴极保护法＞牺牲阳极的阴极保护法＞有一般防腐条件保护＞无防腐条件.

在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下：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.2/3/202331高考零距离下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是()A．纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗B．当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用C．在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法D．可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀AC2008年广东高考题2/3/202332如何防止铁的锈蚀是工业上研究的重点内容。为研究铁锈蚀的影响因素，某同学做了如下探究实验：序号内容实验现象1常温下将铁丝放在干燥空气中一个月干燥的铁丝表面依然光亮2常温下将铁丝放在潮湿空气中一小时铁丝表面依然光亮

3常温下将铁丝放在潮湿的空气中一个月铁丝表面已变得灰暗4将潮湿的铁丝放在常温的氧气流中一小时铁丝表面略显灰暗5将潮湿的铁丝放在高于常温的氧气流中一小时铁丝表面已变得灰暗6将浸过氯化钠溶液的铁丝放在高于常温的氧气流中一小时铁丝表面灰暗程度比实验5严重2008年海南高考题2/3/202333回答以下问题：(1)上述实验中发生了电化学腐蚀的是(填实验序号)__________;在电化学腐蚀中，负极反应是________________;正极反应是_______________________；(2)由该实验可知，可以影响铁锈蚀速率的因素是___________________________；