金属的电化学腐蚀与防护上课讲述.ppt

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金属的电化学腐蚀与防护上课讲述

第四节 金属的电化学腐蚀与防护 被腐蚀的金属 因为金属腐蚀而使桥梁坍塌 我国每年因金属腐蚀造成的损失占国民生产总值(GNP) 的2% ~ 4%,钢铁因腐蚀而报废的数量约占钢铁当 年产量的25%-30%。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。 资料 金属被腐蚀后有什么危害? 思考与归纳: (1)外形、色泽、机械性能发生变化; (2)影响机器、仪表设备精度和灵敏度,以至报废; (3)桥梁、建筑物强度降低而坍塌; (4)地下金属管道泄漏; (5)轮船船体损坏; (6)金属腐蚀还可能造成环境污染。 损耗金属 损坏机械设备 造成经济损失 造成严重事故 (1)外形、色泽、机械性能发生变化; (2)影响机器、仪表设备精度和灵敏度,以至报废; (3)桥梁、建筑物强度降低而坍塌; (1)外形、色泽、机械性能发生变化; (2)影响机器、仪表设备精度和灵敏度,以至报废; (4)地下金属管道泄漏; (3)桥梁、建筑物强度降低而坍塌; (1)外形、色泽、机械性能发生变化; (2)影响机器、仪表设备精度和灵敏度,以至报废; (5)轮船船体损坏; (4)地下金属管道泄漏; (3)桥梁、建筑物强度降低而坍塌; (1)外形、色泽、机械性能发生变化; (2)影响机器、仪表设备精度和灵敏度,以至报废; 一、金属的电化学腐蚀 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。 1、金属腐蚀: 实质:发生氧化还原反应 M - ne- = M n+ 金属与接触到的干燥气体(如O2,Cl2,SO2)或非电解质液体(石油)等直接发生化学反应引起的腐蚀叫做化学腐蚀。 2、化学腐蚀 (2)原理: (1)定义: (3)影响因素: 金属跟氧化剂直接发生氧化还原反应。 金属越活泼,越易被腐蚀; 金属所处的环境温度越高,腐蚀速率越快 氧化剂浓度越大,腐蚀速率越快。 3、电化学腐蚀 不纯的金属(或合金)跟电解质 溶液接触时,会发生原电池反应, 比较活泼的金属失去电子而被氧化, 这种腐蚀叫做电化学腐蚀。 ①不纯的金属(或合金) ②发生原电池反应 ③负极金属失电子被氧化 科学探究 现有洁净无锈的铁钉,试管、植物油、NaCl溶液、CH3COOH溶液和煮沸后迅速冷却的蒸馏水,你也可以选用其他物品,设计实验探究铁钉锈蚀需要哪些条件,以及在什么条件下锈蚀速率快。 不同条件下铁钉的腐蚀 实验方案 CH3COOH溶液 煮沸后迅速冷却的蒸馏水 NaCl溶液 煮沸后迅速冷却的蒸馏水 植物油 记录 结论 有气泡产生,反应速率快 相当长时间铁钉未被腐蚀 铁钉被腐蚀最快 由于无O2,较长时间铁钉未被腐蚀 铁钉渐渐生锈 铁钉被腐蚀 无现象 由于无O2,铁钉未被腐蚀 无现象 由于无O2、H2O铁钉不能被腐蚀 植物油 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。水膜中溶解有来自大气中的CO2、SO2、H2S等气体 使水膜中含有一定量的H + H2O + CO2 ? H2CO3 ? H + + HCO3 - H2O ? H + +OH- 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。 钢铁的析氢腐蚀示意图 钢铁的吸氧腐蚀示意图 负极(Fe): Fe—2e— = Fe2+ 正极(C):①水膜酸性较强 2H++2e— = H2 ②水膜酸性很弱或呈中性 2H2O+O2+4e— = 4OH— 电解质溶液 钢铁 其中铁作负极,碳作正极 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 钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较 水膜呈酸性 水膜酸性很弱或呈中性 2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 Fe2O3 · nH2O 通常两种腐蚀同时存在,但以吸氧腐蚀为主。 烧过菜的铁锅如果未及时洗净(残液中含 NaCl),第二天便出现红棕色锈斑(主要成分为Fe 2 O 3?nH2O)。请问这种腐蚀是化学腐蚀还是电化学腐蚀?为什么? 解析:属于电化学腐蚀。 因为铁锅是由生铁做成的,铁锅生锈是因为Fe-C-NaCl形成原电池。铁作负极,失去电子变成亚铁离子,从而被腐蚀。 思考: 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 结论:说明装置中有气体参加

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