《金属的腐蚀与防护》课件.pptx

《金属的腐蚀与防护》

我国每年因为金属腐蚀所造成的经济损失约占国民生产总值的5%,全世界每年因生锈损失的钢铁约占世界钢铁

年产量的1/4,超过每年各项大灾(火灾、风灾及地震等)

损失的总和。

金属腐蚀带来的问题

什么是金属的腐蚀?

0+3

金属的腐蚀

Fe₂O₃·xH₂O

Fe

想一想：根据以下装置进行实验，请你预测导管中溶有碘单质的煤油柱的移动情况。

食盐水浸泡

过的铁钉

钢铁的腐蚀

什么原因导致煤油柱的左移?

煤油柱的左移能否代表一定是氧气参与了反应?

用铁粉和碳粉代替铁钉进行实验

氧传感器电脑

铁粉和碳粉一食盐水

曰户

数据采集器

时间/s

试管中氧气浓度随时间变化图像

氧气浓度/%

一段时间后，试管内壁出现铁锈。

任务一研究钢铁是如何生锈的

1.钢铁的成分

铁碳合金

2.钢铁生锈时所处的环境

潮湿的空气

3.借助原电池原理分析钢铁是如何生锈的

如何证明有电化学反应发生?

灵敏电流计指针偏转

NaCl溶液

3.借助原电池原理分析钢铁是如何生锈的

负极(Fe):Fe-2e-=Fe²+

负极产物该如何检验?

资料：Fe²+可以与K₃[Fe(CN)₆]溶液产生特征蓝色沉淀。

取铁电极周围的溶液于试管中，加入K₃[Fe(CN)₆]溶液，发现产生特征蓝色沉淀，证明负极有Fe²+生成。

正极反应式应该如何书写?

资料：电池工作一段时间后，取正极周围的溶液于试管中，加入酚酞溶液后变红。

正极(C):0₂+4e-+2H₂O=40H-

3.借助原电池原理分析钢铁是如何生锈的

3.借助原电池原理分析钢铁是如何生锈的

(吸氧腐蚀)

负极：Fe:Fe-2e-=Fe²+

正极：C:0₂+4e-+2H₂O=40H-

总反应：2Fe+0₂+2H₂O=2Fe(OH)₂

后续反应：4Fe(OH)₂+0₂+2H₂O=4Fe(OH)₃

→Fe₂O₃·xH₂O

4.如果水膜酸性较强，会发生怎样的腐蚀呢?请你根据图示用电极反应来表达。

G

C

负极(Fe):Fe-2e-=正极(C):2H++2e-=

Fe²+

H₂个

稀硫酸

Fe

十

4.如果水膜酸性较强，会发生怎样的腐蚀呢?请你根据图示用电极反应来表达。

如果水膜酸性较弱时，会发生什么样的腐蚀?

负极(Fe):Fe-2e-=正极(C):2H++2e-=

(析氢腐蚀)

Fe²+H₂个

90.00100200300400500

t/s

不同pH下，试管中气体压强随时间变化情况

写出pH=2.0～3.5和4.0时发生的主要正极反应。

pH=2.0

pH=3.0

H=3.5

pH=4.0

p

r

91.5

91.0

90.5

pH=2.5T

p/kPa

pH=2.0、3.0、3.5

2H++2e-=H₂个

(析氢腐蚀)

pH=4.0

0₂+4e-+4H+=2H₂O

(吸氧腐蚀)

想一想：为什么钢铁吸附的水膜呈现不同性质的时候，正极的电极反应不同?

pH=2.0

pH=3.0pH=3.5

pH=4.0

400500

pH=2.5

300

100200

t/s

91.0

90.5

90.00

p/kPa

91.5

吸氧腐蚀

O₂+4e-+2H₂O=40H-

或0₂+4e-+4H+=2H₂O

决定

反应

水膜酸性较弱或呈中性，c(H+)较小

浓度

氧化性

H+0₂

影响

性质

水膜酸性较强，c(H+)较大

析氢腐蚀2H++2e=H₂

氧化性

H+0₂

个

输送原油的钢管在无水、铜板上的铁铆钉生锈

无氧的情况下被腐蚀而漏油

想一想：两种腐蚀的共性是什么?区别是什么?

金属的腐蚀

直接发生化学反应引起金属腐蚀——化学腐蚀

金属的腐蚀

腐蚀过程中有电化学反应发生——电化学腐蚀

金属腐蚀过程中，两种腐蚀往往同时发生，但绝大多数属于电化学腐蚀，电化学腐蚀比化学腐蚀的速率也大得多。

金属的腐蚀

Cu

化学腐蚀

电化学腐蚀

条件

金属与氧化性物质直接接触

不纯金属与电解质溶液及氧化剂接触

特征

无电流产生

有微弱电流产生

速率

小

大

结果

金属被氧化

相对活泼的金属被氧化

化学腐蚀与电