选修四第四节_金属的电化学腐蚀与防护.ppt

第四章 电化学基础 第4节 金属的电化学腐蚀与防护 金属的腐蚀在生活中非常普遍 钢铁生锈 铜器表面生成铜绿 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。 全球每一分钟就有1吨钢腐蚀成铁锈. 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。 给人类造成的损失是惊人的!!! 一、金属的腐蚀 1、金属腐蚀 指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。 2、金属腐蚀的本质 金属本身失去电子变成阳离子的过程 （发生氧化反应）。 M - ne- = Mn+ 金属跟接触到的物质（如SO2、Cl2、O2 石油等） 直接发生化学反应而引起的腐蚀。 ①化学腐蚀： 升温可加快金属腐蚀 家用燃气灶的中心部位很容易生锈 食品罐头放在南极90多年了，却很少生锈 海边的铁制品比较容易生锈。 金属跟接触到的物质（如SO2、Cl2、O2等） 直接发生化学反应而引起的腐蚀。 不纯金属或合金跟电解质溶液接触时， 发生原电池反应而引起的腐蚀， 比较活泼的金属失去电子被氧化。 ①化学腐蚀： (次要) (主要) ②电化学腐蚀： 化学腐蚀与电化学腐蚀的比较 化学腐蚀 电化学腐蚀 条件 现象 本质 联系 金属跟非金属等物质直接接触 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 两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍. 钢铁 潮湿空气 水膜 CO2、 SO2、H2S 电解质溶液（H+) 铁 C 原电池 钢铁在这过程中发生了电化学腐蚀。 钢铁的析氢腐蚀 形成条件：水膜酸性教强 电极反应式： 负极：Fe – 2e-=Fe2+ 正极：2H+ + 2e-=H2 钢铁的吸氧腐蚀 形成条件：水膜酸性很弱 或呈中性、碱性 电极反应式： 负极：2Fe – 4e-=2Fe2+ 正极：2H2O+O2 + 4e-= 4OH- 钢铁腐蚀 析氢腐蚀 条件 电极反应 负极Fe(-) 正极C(+) 总反应 联系 水膜呈酸性 水膜呈中性或碱性 Fe-2e-=Fe2+ 2Fe-4e-=2Fe2+ O2+2H2O+4e-=4OH- 2H++2e－=H2 2H++Fe=Fe2++H2 2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2 Fe2O3 · nH2O 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 金属的化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生， 但电化学腐蚀更普遍,且以电化学腐蚀为主， 电化学腐蚀又以吸氧腐蚀为主.. 吸氧腐蚀 [实验探究] 将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放入下图具支试管中，观察导管中水柱变化，并思考引起变化的原因？ 吸氧腐蚀 3. 电化学腐蚀 1.埋在地下的输油铸铁管道，在下列各种 情况下被腐蚀速率最慢的是 ( ) A．在潮湿疏松的土壤中； B．在含铁元素较多的酸性土壤中； C．在干燥致密不透气的土壤中； D．在含碳较多的潮湿透气的中性土壤 C D [交流研讨] 自行车的金属部件采用了什么样的防护措施? 二、金属的防护 1.制成合金（不锈钢） ——改善金属的内部组织结构(内因) 2.在金属表面覆盖保护层 ①喷漆； ②涂油； ③表面钝化； ④电镀. 健身器材如何防锈？ 3.电化学保护法 防止金属的电化学腐蚀对金属的防护非常重要 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 船身上装锌块 负极（Zn）：2Zn-4e-=2Zn2+ 正极（Fe）：O2+2H2O+4e-=4OH- 2.外加电流的阴极保护法 原理 ： 将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极，使被保护的金属作为阴极，在外加直流电的作用下使阴极得到保护。此法主要用于防止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。 规律总结: 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. 在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下： 电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防腐措施的腐蚀. 3.下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到 慢的顺序是：