中学化学金属的腐蚀和防护

化学与生活新课标人教版选修2第三章探索生活材料第二节金属的腐蚀和防护1第一页，共43页。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。2第二页，共43页。

2007年9月1日，在巴基斯坦卡拉奇，人们在围观坍塌的大桥。当天，卡拉奇的一座公路大桥发生坍塌，导致至少4人丧生，受困人数不明。3第三页，共43页。资料：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：全球每年钢铁腐蚀的经济损失约10000亿美元，占各国国民生产总值GNP的2%~4%，在美国，每年因钢铁腐蚀造成的损失就占国内生产总值的3%，大约三分之一的化学设备因局部腐蚀而停工。我国钢铁腐蚀经济损失高达2800亿人民币，约占国民生产总值GNP的4%，每年约有30%的钢铁因腐蚀而报废。腐蚀给人类造成的损失是惊人的4第四页，共43页。第二节金属的腐蚀和防护金属的腐蚀现象非常普遍：1、钢铁生锈：铁锈的主要成分：Fe2O3·XH2O2、铜器外表生成铜绿：铜绿的主要成分：Cu2(OH)2CO3金属腐蚀的不利后果有哪些？见教材P49图片5第五页，共43页。一.金属的腐蚀〔1〕定义:

金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反响而腐蚀损耗的过程.〔2〕本质:金属失去电子被氧化。6第六页，共43页。一.金属的腐蚀金属的腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀定义:原理:影响因素:金属跟氧化剂直接发生氧化复原反响金属和接触到的物质直接发生化学反响而引起的腐蚀金属活泼性金属所处环境的温度氧化剂浓度〔3〕类型:7第七页，共43页。1、化学腐蚀金属跟接触到的物质直接发生化学反响而引起的腐蚀原理：氧化复原反响例如：铁与氯气直接反响钢管被原油中的含硫化合物腐蚀8第八页，共43页。一般情况下，温度越高，金属腐蚀越快。9第九页，共43页。2、电化学腐蚀不纯的金属(或合金)跟电解质溶液接触时，会发生原电池反响，比较活泼的金属失去电子而被氧化的反响原理：原电池反响本质：氧化复原反响例如：钢铁在潮湿的空气中被腐蚀定义：10第十页，共43页。怎么才能构成一个原电池？形成原电池的条件能发生自发的氧化复原反响有电解质溶液活动性不同的两极形成闭合电路复习11第十一页，共43页。H2SO4溶液总反响：2H++2e-=H2↑Zn－2e-=Zn2+Zn+2H+=Zn2++H2↑Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑(离子方程式〕〔化学方程式〕电极反响正极：负极：〔氧化反响〕〔复原反响〕ZnCu原电池复习:12第十二页，共43页。实验方案记录结论植物油CaCl2固体NaCl溶液CH3COOH溶液煮沸后迅速冷却的蒸溜水相当长时间，铁丁未被腐蚀有气体产生，反响速度快铁丁渐渐生锈无现象由于无氧和水，铁钉不被腐蚀上层植物油，下层煮沸后迅速冷却的蒸溜水无现象无现象由于无水，铁钉不被腐蚀铁钉被腐蚀铁钉被腐蚀最快由于无氧，较长时间铁钉不被腐蚀由于无氧，铁钉不被腐蚀不同条件下铁钉的锈蚀总结：铁钉遇到强酸或有O2、H2O存在的条件下，均可被腐蚀。遇到电解质时，一般腐蚀速度更快。科学探究13第十三页，共43页。电化学腐蚀〔1〕原理：原电池反响在电解质溶液中，较活泼金属失去电子而被腐蚀，较不活泼金属或非金属得到电子的氧化复原反响。——钢铁腐蚀的主要原因14第十四页，共43页。讨论：钢铁的腐蚀钢铁在潮湿的空气中更容易腐蚀原因：水电离出少量的H+和OH-，同时空气中溶解CO2的水分酸性增强〔形成电解质溶液〕Fe和C构成原电池的两极Fe：负极C：正极电解质：H2O+CO2=H2CO3H++HCO3－15第十五页，共43页。钢铁的吸氧腐蚀示意图金属腐蚀知识中性溶液或酸性很弱16第十六页，共43页。钢铁的析氢腐蚀示意图金属腐蚀知识酸性较强17第十七页，共43页。中性溶液或酸性很弱——吸氧腐蚀〔钢铁腐蚀的主要情况〕2H2O+O2+4e=4OH－Fe－2e=Fe2+正极：得电子负极：失电子〔2〕类型之一：18第十八页，共43页。2H++2e=H2↑酸性较强——析氢腐蚀Fe－2e=Fe2+正极：负极：〔2〕类型之二：19第十九页，共43页。Fe2O3·nH2O〔铁锈〕通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。2H++2e-=H2↑O2+2H2O+4e-=4OH-水膜呈酸性。水膜呈中性或酸性很弱。CO2+H2O=H2CO3=H++HCO3-负极Fe(-)Fe-2e-=Fe2+2Fe-4e-=2Fe2+正极C(+)总反应:Fe+2H+=Fe2++H2

↑2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3（3）钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较析氢腐蚀吸氧腐蚀条件电极反应联系20第二十页，共43页。1．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．形成原电池时铝作负极

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．铝铆钉发生了化学腐蚀2．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绿

B．生铁比软铁蕊〔几乎是纯铁〕容易生锈

C．铁质器件附着铜质配件，在接触处易生铁锈

D．银质奖牌久置后外表变暗练习AD21第二十一页，共43页。思考与交流仔细观察图3-16，讨论自行车的不同部件如链条、钢圈、支架和齿轮等分别采取了什么防锈措施。主要采取在金属构件的外表上加防护层的方法。如在链条和齿轮上涂机油；在车架和挡泥板上烤一层漆；将车座弹簧用一层“烤蓝〞〔四氧化三铁保护层〕保护；将车把、钢圈和车辐条进行电镀〔车把、钢圈一般采用三层电镀：底层镀铜、中间镀镍、表层镀铬，车辐条外表一般镀锌〕等等。另外用不锈钢制作车辐条，用铝合金代替钢铁制作一些构件等也是防止自行车的金属构件生锈的常用方法。22第二十二页，共43页。二、金属的防护〔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，那么容易形成原电池而使金属发生电化学腐蚀。〔2〕介质：介质对金属腐蚀的影响也很大，如果金属在潮湿的空气中、接触腐蚀性气体或电解质溶液，都容易被腐蚀。23第二十三页，共43页。二、金属的防护1、影响金属腐蚀的因素包括：金属的

和

。本性介质金属越活泼越容易被腐蚀金属合金中活泼的金属易腐蚀例如：钢铁腐蚀介质对金属腐蚀影响很大：金属在潮湿的空气中、接触腐蚀性气体或电解质溶液，都容易被腐蚀小结24第二十四页，共43页。思考与交流1、请根据生活常识以及图3-18总结金属防护常用的方法，并解释这些方法为什么可以到达防止金属腐蚀的目的。2、你还知道哪些防止金属腐蚀的方法？举例说明。25第二十五页，共43页。健身器材如何防锈？刷油漆26第二十六页，共43页。衣架和电线如何防锈？外面包上一层塑料层27第二十七页，共43页。某些工具的“机械传动部位〞，能用油漆来防锈吗？不能用油漆来防锈，而是选用油脂应选用什么呢？28第二十八页，共43页。

自行车如何防生锈？是在金属外表镀上一层耐腐蚀的金属，如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

自行车的车把、车辐条、钢圈和车铃防锈措施是什么？29第二十九页，共43页。船身如何防腐蚀的？用牺牲锌块的方法来保护船身上装锌块30第三十页，共43页。〔1〕改变金属的内部组织结构，如：把铬、镍等合金元素参加普通钢中制成不锈钢。〔2〕在金属外表覆盖保护层，从而使金属制品跟周围介质隔离开来，这是一种普遍采用的防护方法。如：涂油漆或油脂、喷漆或喷塑、覆盖搪瓷或塑料等物质；镀Zn、镀Sn、镀Cr或Ni等,这些物质能氧化而形成一层致密的氧化膜。〔3〕利用原电池的反响原理，在要保护的金属上连接一种比该金属更易失去电子的金属。此外，减少腐蚀介质的浓度，控制环境的温度和湿度，在介质中添加能降低腐蚀速率的物质〔成为缓蚀剂〕等都能减少和防止金属腐蚀31第三十一页，共43页。金属原子失去电子成为阳离子的过程金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀，如果如果在要保护的金属上连接一块比该金属更活泼的金属或合金，当形成原电池发生反响时，更活泼的金属失去电子发生反响而使要保护的金属得到了保护。32第三十二页，共43页。牺牲金属保护法33第三十三页，共43页。思考与交流如何选用防锈方法阅读教材P52各种防锈方法都有不同的保护作用、优缺点和价格等。我们在决定使用哪种方法是，要考虑以下几种因素：1、在什么场合使用？2、外观是否很重要？3、使用期限要多久？4、经济上是否合算？结合教材P53表格假设你是设计师，正方案用钢材建造一座大桥，并研究防止钢桥生锈的方法。这座桥要使用许多年，而且建在风景区内。你有三个选择：你优先选择哪种方法，优缺点是什么？34第三十四页，共43页。这三种防锈方法都有优缺点

方法a〔涂油漆〕的优点是本钱低，缺点是油漆层容易脱落，保护作用一般，不太适合大桥要使用多年的要求，而且也不适合在风景区使用。方法b〔使用镀铬的钢〕的优点是保护作用优良，外表美观，适合在风景区使用。缺点是本钱高。方法c〔使用不锈钢〕的优点是是保护作用优良，外表美观，缺点是本钱较高，应酌情考虑。35第三十五页，共43页。使用马口铁:在铁皮镀上千分之一厘米的锡,可隔绝空气与水36第三十六页，共43页。使用不锈钢37第三十七页，共43页。在金属外表烤漆38第三十八页，共43页。练习1．以下方法可用于金属防护的是〔〕①原电池反响②涂油漆③电镀④置于枯燥环境

A．①③④B．①②③

C．②③④D．全部D

2．有关金属腐蚀的论述，正确的选项是〔〕．

A．金属的腐蚀一定伴有电流产生

B．Fe在枯燥的氯气里比在潮湿的空气里更易被腐蚀

C．发生化学能转变为电能的腐蚀时较活泼的金属总是作正极而被腐蚀

D．发生电化腐蚀时都有能量的转变，且被腐蚀的金属总是失电子D

39第三十九页，共43页。中性或碱性吸氧Fe–2e-＝Fe2+O2+2H2O+4e-＝4OH－酸性析氢Fe–2e-＝Fe2+2H++2e-＝H2↑练习3如图,水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：〔1〕假设液面上升，那么原溶液呈性，发生腐蚀,电极反响式为：负极：,正极：；