化学选修4课件 第四章 电化学基础 第4节《金属的电化学腐蚀与防护》(共22张PPT)(人教版).ppt

第四章 电化学基础 第4节 金属的电化学腐蚀与防护 本节处于该章的最后一节，在学习了原电池原理及电解池原理的基础上展开，介绍了金属腐蚀造成的严重危害、电化学腐蚀的原 理及防止金属腐蚀的几种方法，重点是掌握金属电化学腐蚀（析 氢腐蚀和吸氧腐蚀）的本质（金属表面形成了微型原电池），同 时指出，人们根据对金属电化学腐蚀本质的认识，发现了防护金 属电化学腐蚀的方法，并具体地介绍了牺牲阳极的阴极保护法和 外加电流的阴极保护法,不但运用原电池原理(牺牲阳极的阴极保护 法)，也再次运用了电解原理(外加电流的阴极保护法),加深了学生 对化学能与电能相互转化的认识。 金属的腐蚀对国民经济带来的损失是惊人的，据一份统计报告，全世界每年由于腐蚀而报废的金属设备和材料，约相当于金属年产量的1/3。 　　　全世界每年因金属腐蚀造成的直接经济损失约达７００００亿美元，约占各国国内生产总值（GDP）的2%～4%，是地震、水灾、台风等自然灾害造成损失总和的６倍，至于因设备腐蚀损坏而引起的停工减产、产品质量下降、污染环境、危害人体健康甚至造成严重事故的损失，就更无法估计了。 铜器生锈 铜器表面生成铜绿 一、金属的腐蚀 1、什么是金属腐蚀？ 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、金属腐蚀的本质是什么? 是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+ 3、金属腐蚀的类型有哪些？ 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，发生原电池反而引起的腐蚀，比较活泼的金属失去电子被氧化。 化学腐蚀： 电化学腐蚀： (次要) (主要) ——根据与金属接触的介质不同 金属的电化学腐蚀 铁钉锈蚀条件的探究 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？ 钢铁 潮湿空气 水膜 CO2、 SO2、H2S 电解质溶液（H+) 铁 C 原电池 电解质溶液形成： H++OH- H2O+CO2 H++HCO3- H2O 钢铁在这过程发生了电化学腐蚀。 根据电解质溶液的酸碱性的不同电化学腐蚀可分为两种。 钢铁表面形成的微小原电池示意图 正极： 2H++ 2e- =H2 ↑ 负极： Fe - 2e- = Fe2+ 电池反应： Fe + 2H+ =Fe2+ + H2 ↑ 析氢腐蚀 分析：酸性较强条件下，易发生析氢腐蚀。如酸雨严重的地方。 酸雨 负极： 2Fe - 4e- = 2Fe2+ 正极： O2 + 2H2O + 4e-= 4OH- 电池反应： 2Fe+ O2+2H2O =2Fe(OH)2 分析：中性或酸性很弱或碱性条件下，易发生吸氧腐蚀。如海水中。 4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O =4 Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3·nH2O+(3-n) H2O 进一步反应： 吸氧腐蚀 钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较 Fe2O3 · nH2O （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 水膜呈较强的酸性 水膜呈中性或酸性很弱或碱性 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 C 2.下列现象与电化学腐蚀无关的是（ ） A．黄铜制作的铜锣不易产生铜绿 B．生铁比软铁芯（几乎是纯铁）容易生锈 C．铁制器件附有铜制配件，在接触处易生铁锈 　　 D．银质奖章久置表面变暗 D 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 ——电镀、油漆、钝化等 (3)电化学保护法 ——牺牲阳极的阴极保护法、外加直流电源的阴极保护法 金属腐蚀的防护 1、电化学保护法——牺牲阳极的阴极保护法 原理：将被保护金属与比其更活泼的金属连接在一起，被保护金属做正极，不反应得到保护；而活泼金属反应作负极被腐蚀。 用牺牲锌块的方法来保护船身，锌块必须定期更换 锌块 用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀 金属腐蚀的防护 2、电化学保护法——外加电流的阴极保护法 原理：通电后，电子被强制流向被保护的钢铁设备，抑制钢铁发生失电子作用，从而被保护 常用于防止土壤、海水及河水中的金属设备的腐蚀。 化学腐蚀