第4节金属的电化学腐蚀与防护2.doc

第四节 金属的电化学腐蚀与防护 教学目的: 1、知道金属腐蚀的两种类型，能解释金属发生电化学腐蚀的原因,认识金属腐蚀的危害 2、知道金属腐蚀对生产、生活的影响，知道防护金属腐蚀的方法 3、从实验探究过程中提高对实验现象的观察能力和分析能力，培养实事求是的科学精神 教学重点：金属的电化学腐蚀及金属的电化学防护 教学难点：金属发生吸氧腐蚀的电化学原理 教学过程： 引入：在日常生活中我们经常会接触到各种各样的金属制品，这些金属在刚开始的时候外表都有很漂亮的金属光泽，但是使用一段时间之后就会失去表面的金属光泽，如铁制品会产生铁锈，铜制品会产生铜锈，这就是金属被腐蚀的现象。 金属一旦被腐蚀之后，会在外形、色泽和机械性能等方面发生很大的变化，从而使机器设备、仪器的精度和灵敏度降低，甚至无法使用。而且金属的腐蚀还可以造成桥梁、建筑物的强度降低，造成坍塌的事故。据统计：我国每年因金属腐蚀造成的损失占国民生产总值的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。由此可见金属的腐蚀对我们的生活影响是很大的，因此，了解金属腐蚀的原因，掌握防护的方法，就具有十分重要的意义的。这节课我们就一起来学习金属的腐蚀及其防护措施。 一、金属腐蚀 [思考]什么是金属腐蚀？ 1、金属腐蚀：是指金属（或合金）跟周围接触到的气体或液体物质发生氧化还原反应而腐蚀损耗的现象。 [讲]金属腐蚀后在外形、色泽及机械性能等方面都有一定的变化。我们知道金属都容易失去电子变成阳离子，实际上金属腐蚀的本质就是金属失去电子形成阳离子的过程。 我们根据金属发生腐蚀的时候的原理不同将其分为了两类：化学腐蚀和电化学腐蚀，首先我们来学习化学腐蚀。 金属暴露在自然界中，不可避免的要更其他一些化学物质直接接触，金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀就叫做化学腐蚀。 2、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。 例如：铁在高温下与氧气直接化合而被腐蚀，运输石油的钢管被原油中的含硫化合物腐蚀等。其特点是：反应简单、是金属直接与氧化剂之间发生氧化还原反应。其腐蚀的速率是随着温度的升高而加快。 特点：反应简单、金属直接与氧化剂之间发生氧化还原反应 除了化学腐蚀之外，还有另外一种更普遍危害更严重的腐蚀，那就是电化学腐蚀。那什么叫做电化学腐蚀呢？我们知道金属一般都不是绝对的纯净物，金属内部含有其他杂质，如钢铁内部含有其他的杂质如碳粒或者其他金属如铜、镍等。当钢铁暴露在潮湿的空气中的时候，钢铁表面会形成一层水膜，水膜中又溶解有来自空气中的CO2 SO2 H2S等气体从而使水膜呈弱酸性，因此水膜中就含有一定量的的H+。这相当于在钢铁表面形成了一层电解质溶液，它跟钢铁里的铁和少量的碳恰好构成了原电池。这些微小的原电池遍布钢铁的表面。在这些原电池中碳是正极，铁是负极，铁失去电子被氧化成阳离子而被腐蚀。像这种不纯的金属或合金与电解质溶液接触，因为发生原电池反应而腐蚀的现象我们称之为金属的电化学腐蚀。 3、电化学腐蚀： 不纯的金属或合金与电解质溶液接触发生原电池反应，比较活泼的金属失电子被氧化成阳离子的腐蚀。 形成原电池的原因： 电化学腐蚀比化学腐蚀要严重得多，绝大多数金属的腐蚀都是以电化学腐蚀为主。那接下来我们就重点来学习电化学腐蚀的两种类型：析氢腐蚀和吸氧腐蚀 如果金属表面的电解质溶液是显酸性，这个时候钢铁表面发生的反应为： 负极：Fe –2e－ === Fe2+ （氧化反应） 正极：2H+ + 2e－ === H2↑（还原反应） 总反应：Fe + 2H+ == Fe2+ + H2↑ 像这种析出氢气的腐蚀我们称之为析氢腐蚀 2OH－+Fe2+ === Fe(OH)2 4Fe(OH)2+2H2O+O2= 4Fe(OH)3 Fe2O3.xH2O 析氢腐蚀： 负极：Fe –2e－ === Fe2+（氧化反应） 正极：2H+ + 2e－ ===H2↑（还原反应） 总反应：Fe + 2H+ == Fe2+ + H2↑ 如果金属表面的电解质溶液是酸性很弱或呈中性，但是溶解有一定量的氧气，这个时候钢铁表面发生的反应为： 负极：Fe –2e－ === Fe2+ （氧化反应） 正极：2H2O+O2+4e－===4OH－ （还原反应） 总反应：2Fe+2H2O+O2== 2Fe(OH)2 4Fe(OH)2+2H2O+ O2 = 4Fe(OH)3 Fe2O3.xH2O 像这种有氧气参加的腐蚀称之为吸氧腐蚀。 吸氧腐蚀： 负极：Fe –2e－ === Fe2+ （氧化反应）正极：2H2O+O2+4e－===4OH－ （还原反应） 总反应：2Fe+2H2O+