广东省汕头市金山中学高中化学 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课件 新人教版选修4

金属的电化学腐蚀与防护钢铁生锈钢铁生锈铁锈的主要成分：铁锈的主要成分： Fe2O3xH2O铜器生锈铜器生锈铜绿的主要成分：铜绿的主要成分： Cu2(OH)2CO3思考：金属腐蚀的本质是什么？思考：金属腐蚀的本质是什么？FeFe2O30 +3CuCu2(OH)2CO30 +2本质：本质：M ne- = Mn+（氧化反应）（氧化反应）1、定义：、定义：金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反金属或合金与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。应而腐蚀损耗的过程。铁与酸铁与酸反应，铁被腐蚀。腐反应，铁被腐蚀。腐蚀速率较慢。蚀速率较慢。铁作铁作负极负极(阳极阳极)被腐蚀腐蚀速被腐蚀腐蚀速率较快。率较快。(2)电化学腐蚀：电化学腐蚀： 不纯的金属不纯的金属跟电解质溶液接触时，会跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应发生原电池反应，比较活泼的金属失电子而被氧化腐蚀。比较活泼的金属失电子而被氧化腐蚀。2、类型：、类型：(1)化学腐蚀：化学腐蚀： 金属跟接触到的物质金属跟接触到的物质直接发生化学反应直接发生化学反应而引起的腐蚀。而引起的腐蚀。化学腐蚀化学腐蚀电化腐蚀电化腐蚀条件条件金属跟非金属等氧化剂金属跟非金属等氧化剂直接接触直接接触不纯金属或合金不纯金属或合金跟电解质溶液接触跟电解质溶液接触现象现象无电流产生无电流产生有有微弱电流微弱电流产生产生本质本质金属被氧化金属被氧化较活泼金属被氧化较活泼金属被氧化联系联系两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍 思考：为什么钢铁在干燥的空气中不易生锈，而在潮湿的空思考：为什么钢铁在干燥的空气中不易生锈，而在潮湿的空气中却易生锈呢？气中却易生锈呢？钢铁钢铁潮湿空气潮湿空气水膜水膜酸性气体酸性气体H+铁铁C 原电池原电池钢铁发生了钢铁发生了电化学腐蚀电化学腐蚀。钢铁表面形成的微小原电池示意钢铁表面形成的微小原电池示意图图2H+ 2e- =H2 Fe - 2e- = Fe2+总反应：总反应： Fe + 2H+ =Fe2+ + H2 负极：负极：正极：正极：分析：当钢铁处于分析：当钢铁处于酸性环境酸性环境中时，易发生中时，易发生析氢腐蚀析氢腐蚀1、析氢腐蚀、析氢腐蚀实验实验4-3将用酸洗除锈的铁钉，在饱和食盐水浸泡后放在如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。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：实验现象： 几分钟后几分钟后, ,装置中的导管中水柱上升装置中的导管中水柱上升几天之后发现铁钉表面生锈几天之后发现铁钉表面生锈说明装置中有气体参加反应。说明装置中有气体参加反应。结论：结论：2、吸氧腐蚀、吸氧腐蚀酸性很弱酸性很弱、中性中性条件下，易发生条件下，易发生吸氧腐蚀吸氧腐蚀电池总反应：电池总反应： 2Fe+ O2+2H2O =2Fe(OH)2O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-Fe - 2e- = Fe2+负极：负极：正极：正极：Fe(OH)3脱去一部分水生成的铁锈脱去一部分水生成的铁锈(Fe2O3xH2O)2Fe(OH)3 Fe2O3xH2OFe(OH)2在空气中继续反应：在空气中继续反应：4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O =4 Fe(OH)3 吸氧腐蚀较为普遍吸氧腐蚀较为普遍 炒过菜的铁锅未及时洗净炒过菜的铁锅未及时洗净(残液中含有残液中含有NaCl),不久便会因腐蚀不久便会因腐蚀而出现红褐色锈斑。而出现红褐色锈斑。析氢腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀条件条件电电极极反反应应负极负极Fe(-)正极正极C(+)总反应总反应联系联系水膜呈水膜呈强酸性强酸性水膜呈水膜呈中性中性或或弱酸性弱酸性Fe-2e-=Fe2+2Fe-4e-=2Fe2+O2+2H2O+4e-=4OH-2H+2e=H22H+Fe=Fe2+H22Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2Fe2O3xH2O4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3金属的腐蚀以电化腐蚀为主，金属的腐蚀以电化腐蚀为主，电化腐蚀又以吸氧腐蚀为主电化腐蚀又以吸氧腐蚀为主(pH5.6时时)若若pH(2)(1)(3)(4)l金属腐蚀的快慢程度：金属腐蚀的快慢程度：电解池的阳极电解池的阳极原电池的负极原电池的负极化学腐蚀化学腐蚀原电池的正极原电池的正极电解池的阴极电解池的阴极1电解原理引起的腐蚀电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀化学腐蚀 有防护措施的腐蚀有防护措施的腐蚀2同一金属在不同电解质溶液中的腐蚀速率同一金属在不同电解质溶液中的腐蚀速率 强电解质强电解质弱电解质弱电解质非电解质非电解质3原电池原理引起的腐蚀速率：两电极金属活动性相差越原电池原理引起的腐蚀速率：两电极金属活动性相差越 大，越易腐蚀大，越易腐蚀4对于同一电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀对于同一电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀 越快越快5、如图、如图, 水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：(1)若液面上升，则溶液呈若液面上升，则溶液呈 性，发生性，发生 腐蚀腐蚀,电极反应式为：负极电极反应式为：负极： , 正极：正极： ；(2)若液面下降，则溶液呈若液面下降，则溶液呈 性，发生性，发生 腐腐蚀，电极反应式为：负极：蚀，电极反应式为：负极： ，正极：正极： 。中性或碱性中性或碱性 吸氧吸氧Fe-2e-Fe2+O2+2H2O+4e-4OH-酸酸析氢析氢Fe-2e-Fe2+2H+2e-H2 4、为研究金属腐蚀的条件和速率，某课外小组学生用金属丝、为研究金属腐蚀的条件和速率，某课外小组学生用金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在图示的三个装置中，再放置将三根大小相同的铁钉分别固定在图示的三个装置中，再放置于玻璃钟罩里保存相同的一段时间，下列对实验结束时现象描于玻璃钟罩里保存相同的一段时间，下列对实验结束时现象描述不正确的是（述不正确的是（ ）A装置装置左侧的液面一定会下降左侧的液面一定会下降B左侧液面装置左侧液面装置比装置比装置的低的低C装置装置中的铁钉腐蚀最严重中的铁钉腐蚀最严重D装置装置中的铁钉几乎没被腐蚀中的铁钉几乎没被腐蚀B健身器材刷油漆以防锈健身器材刷油漆以防锈衣架和电线的外面包上一衣架和电线的外面包上一层塑料层层塑料层某些工具的某些工具的“机械转动部位机械转动部位”选用油脂来防锈选用油脂来防锈自行车的钢圈和车铃是自行车的钢圈和车铃是在钢上镀上一层既耐腐在钢上镀上一层既耐腐蚀又耐磨的蚀又耐磨的Cr家里用的不锈锅家里用的不锈锅将无机将无机玻璃质玻璃质材料通过熔融凝材料通过熔融凝于基体金属上并与金属牢固结于基体金属上并与金属牢固结合在一起的一种合在一起的一种复合材料复合材料 据统计：据统计：1、全球每、全球每一分钟一分钟就有就有1吨钢吨钢腐蚀成铁锈；腐蚀成铁锈；2、全球每年钢铁腐蚀的经济损失约、全球每年钢铁腐蚀的经济损失约10000亿美元亿美元，占，占各国国民生产总值各国国民生产总值GNP的的2%4%，远远超过水灾、，远远超过水灾、火灾等自然灾害造成损失的总和。火灾等自然灾害造成损失的总和。