第四节 金属的腐蚀和防护.ppt

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。 * 金属的腐蚀在生活中非常普遍 钢铁生锈 铜器生锈 铜器表面生成铜绿 Cu2(OH)2CO3 2、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 1、全球每一分钟就有一吨钢腐蚀成铁锈 1965年冬天，在湖北省望山楚墓群中，出土了传说中的越王勾践剑。越王勾践剑的含铜量约为80%-83%、含锡量约为16%-17%。该剑出土时插在髹漆的木质剑鞘内。这座墓葬深埋在数米的地下，墓室四周用白膏泥填塞，其下部采用的还是经过人工淘洗过的白膏泥，致密性更好。加上墓坑上部填土夯实，墓室几乎成了一个密闭的空间。墓处在现代荆州附近的漳河二干渠上，地下水位较高，该墓的墓室曾经长期被地下水浸泡，地下水酸碱性不大，基本上为中性，这从该墓出土的大量精美的漆木器保存情况较好而得到证实。让人惊奇的是，这把青铜宝剑穿越了两千多年的历史长河，但剑身几乎不见锈斑。它千年不锈的原因到底是什么呢？ 千年不锈之谜 在古代墓葬中，青铜器发生锈蚀的途径一般说来有这样几条：在潮湿的条件下，有空气或氧气存在时，发生锈蚀，生成铜盐；在潮湿的条件下与贵重金属(如金、银等)接触，产生电化学腐蚀；与硫或含有硫的物质接触，生成铜的硫化物等。 ：不纯的金属（或合金）接触到电解质溶液 发生原电池反应，比较活泼的金属原子失去电子而被氧化 所引起的腐蚀。 一、金属的电化学腐蚀 1、金属腐蚀的概念与实质 金属腐蚀：金属或合金与周围接触的气体或液体进行 氧化还原反应而损耗的现象。 实质：金属 M?ne-→Mn+（氧化反应） 2、金属腐蚀的类型 （1）化学腐蚀：金属直接接触强氧化剂而被氧化腐蚀的过程。 （2）电化学腐蚀 第四节 金属的电化学腐蚀与防护 科学探究 向铁粉中加入少量的炭粉，混合均匀后，撒入内壁分别用氯化钠 和稀醋酸润湿过的两支试管分别标记为a、b中，按图装置好仪器。 几分钟后，打开止水夹，观察、比较导管中水柱（在水中滴加几 滴红墨水）的变化和试管中的现象。 实验现象： 装置a中的导管中水柱上升， 装置b中的导管中水柱下降。 思考：导管中的水柱变化说明什么？ a：导管中水柱上升，说明大试管内气体压强减小， 有气体参加反应。 b：导管中水柱下降，说明大试管内气体生成。 钢铁腐蚀： 钢铁的析氢腐蚀示意图 钢铁的吸氧腐蚀示意图 钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较 （铁锈） 通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜呈酸性。 水膜呈中性或酸性很弱。 电极反应 负极：Fe Fe?2e=Fe2+ 2Fe?4e=2Fe2+ 正极：C 2H++2e=H2↑ O2+2H2O+4e=4OH- 总反应： Fe+2H+=Fe2++H2↑ 2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 联系 2Fe(OH)3=Fe2O3·nH2O+(3-n) H2O 化学腐蚀和电化学腐蚀的区别与联系 电化学腐蚀 相互关系 反应现象 反应条件 反应本质 化学腐蚀 金属失电子被氧化 金属与氧化剂直接接触 不纯金属或合金与 电解质溶液接触 无电流产生，常伴随热效应 有微弱电流产生 两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍 讨论：(2011浙江)将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上， 一段时间后发现液滴覆盖的圆周中心区(a)已被腐蚀而变暗， 在液滴外沿形成棕色铁锈环(b)，如图所示。导致该现象的主要 原因是液滴之下氧气含量比边缘少。下列说法正确的是（ ） A．液滴中的Cl―由a区向b区迁移 B．液滴边缘是正极区，电极反应为：O2＋2H2O＋4e－=4OH－ C．液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀，生成的Fe2＋由a区 向b区迁移，与b区的OH―形成Fe(OH)2，进一步氧化、脱水 形成铁锈 D．若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加NaCl溶液， 则负极发生的电极反应为：Cu－2e－=Cu2+ 二、金属的电化学防护： 1、牺牲阳极的阴极保护法 原理 ： 形成原电池反应时，让被保护金属做正极，不反应，起到保护作用；而活泼金属反应受到腐蚀。 用牺牲镁块的方法防 地下钢铁管道的腐蚀 镁块必须要定期更换 牺牲阳极的阴极保护法 用牺牲锌块的方法保护 船身，锌块须定