1、老师：XX老师 MENTAL HEALTH COUNSELING PPT 第四节 金属的电化学腐蚀与防护 第四章 电化学基础 人 教 版 高 中 化 学 选 修 4 （ 高 二 ） 学习目标 1、了解金属腐蚀带来的危害，认识防止金属腐蚀的重要意义。 2、了解化学腐蚀和电化学腐蚀的涵义，认识钢铁吸氧腐蚀和析氢腐蚀发生的条件 及原理，会书写电极反应式和总反应式。 3、知道常见的防止金属 腐蚀的方法，并能解释其原 理。 金属的腐蚀在生活中非常普遍 阅读课本回答以下问题： 1.什么是金属腐蚀？其本质是什么？ 2.金属的腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀，两者有何不同？ 金属的电化学腐蚀 交流研讨 金属的腐
2、蚀 金属与周围的气体或液体物质发生氧化还原反应而引起损耗的现象。金属与周围的气体或液体物质发生氧化还原反应而引起损耗的现象。 其本质是金属原子失去电子被氧化的过程。 M - ne- Mn+ 交流研讨 化学腐蚀 金属跟接触到的干燥气体（如O2、Cl2、SO2等）或非电解质液体（如石油）等直接发生化学 反应而引起的腐蚀。 电化学腐蚀 不纯的金属或合金与电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失电子被氧化不纯的金属或合金与电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失电子被氧化 而消耗的过程叫做金属的电化学腐蚀。而消耗的过程叫做金属的电化学腐蚀。 一、金属的腐蚀 Zn H2SO4Fe
3、Cl3 Fe Cu Fe FeCl3 ZnFe H2SO4溶液 化 学 腐 蚀 电 化 学 腐 蚀 Zn腐蚀速率： Fe腐蚀速率： 一、金属的腐蚀 化学腐蚀电化学腐蚀 条件 现象 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 化学腐蚀与电化学腐蚀的区别 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
4、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。 二、金属的电化学腐蚀 负极： Fe - 2e- = Fe2+ 正极： 2H+ 2e- =H2 请写出下列电极方程式？ A 钢铁的析氢腐蚀示意图 总反应： 2H+ Fe =Fe2+ +H2 条件：酸性环境 二、金属的电化学腐蚀 钢铁的吸氧腐蚀示意图 H2O 溶液反应： Fe2+ 2OH- =Fe(OH)2 4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O =4 Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3nH2O+(3-n) H2O 正极： O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
5、 A 负极： Fe - 2e- = Fe2+ 总反应: 2Fe +O2 + 2H2O =2Fe(OH)2 条件：中性或酸性极弱环境 二、金属的电化学腐蚀 将用酸洗除锈的铁钉，在饱和食盐水浸泡后放在如图所示 的装置中，几分钟后观察导管中水柱的变化 实验现象： 几分钟后,装置中的导管 中水柱上升 说明装置中有气体参加反应。结论： 交流探讨 析氢腐蚀吸氧腐蚀 条件 电 极 反 应 负极(Fe) 正极(C) 总反应 进一步反应 联系 水膜呈酸性水膜呈弱酸性或呈中性 2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 Fe2O3nH2O 通常两种腐蚀同时存在,但
6、以吸氧腐蚀为主 Fe-2e- = Fe2+2Fe-4e- = 2Fe2+ 2H+ + 2e- =H2 O2+4e-+2H2O=4OH- Fe+2H+=Fe2+H2 交流探讨 讨论鉴于金属发生腐蚀的原因，我们可以从哪些 方面设想解决问题的思路 ？ 思路一：直接隔离 即可选用适当的材料使金属与空气或其他腐蚀性试剂隔离开，以阻止金属的 腐蚀。 1、给金属穿上“保护膜” 例如：喷涂漆；涂油脂；表面钝化；电镀(在钢铁表面形成铬等耐腐 蚀性较强的金属镀层)等。 三、金属的防护 思路二：改变本质 即改变金属的内部组成结构，使其具有较强的抗腐蚀性能。 2、加入其他金属改变其组成 在钢铁中加入一定比例的铬和镍（
7、如14%8%Cr，7%9%Ni），改变钢铁 内部的组成和结构，可极大程度地提高钢铁抗腐蚀性能，这就是常见的“不锈钢 ”(合金)。 三、金属的防护 思路三：因势利导 电化学腐蚀还是用电化学方法来解决，不回避金属与氧化剂的直接接触，采 用还原性更强的物质或其他替代方式来满足氧化剂对电子的需求，从而保护主 体金属构件免受腐蚀。 3、电化学防护法重点掌握 牺牲阳极的阴极保护法 外加直流电源的阴极保护法 三、金属的防护 原理： 形成原电池时，让被保护金属作正极(阴极)，不反应受到保护； 而活泼金属作负极(阳极)，反应受到腐蚀。 1.牺牲阳极的阴极保护法 金属的电化学防护 三、金属的防护 牺牲阳极的阴极保
8、护法 三、金属的防护 辅助阳极（不溶性 ） 2.外加电流的阴极保护法 将被保护的钢铁设备（如钢闸门）做阴极，用惰性电极做辅助阳极，在外加 直流电作用下，电子被迫流向被保护的钢铁设备，使钢铁表面的腐蚀电流降至 零或接近等于零。 三、金属的防护 金属的电化学防护 在同一电解质溶液中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 三、金属的防护 下列各情况下，其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是 。 (5)(2 ) (1 ) (3 ) (4) 练习 练习 归纳总结 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
9、 腐蚀,电极反应式为 ： 负极： ,正极 ： (2)若液面下降，则溶液呈 性，发生腐蚀，电极反应式为：负极 ： ，正极： 。 中性或弱酸 吸氧 Fe2e-=Fe2+O2+2H2O+4e-=4OH 酸析氢 Fe2e-=Fe2+ 2H+2e-=H2 当堂检测 3.下列事实不能用电化学原理解释的是（ ） A. 铝片不需要特殊的保护方法。 B. 炒过菜的铁锅未清洗易生锈。 C. 轮船水线以下的船壳上镶有一定数量的锌。 D. 镀锌铁比镀锡铁耐腐蚀。 A 当堂检测 4.钢铁锈蚀过程中可能发生的变化是( ) Fe由单质转化为+2价； Fe由+2价转化为+3价； 产生氢气； 产生氧气； 杂质C被氧化除去； Fe（OH）3失水变成Fe2O33H2O. A. B. C.只有 D.全部 A 当堂检测 老师：XX老师 MENTAL HEALTH COUNSELING PPT 感谢各位的聆听 第四章 电化学基础 人 教 版 高 中 化 学 选 修 4 （ 高 二 ）