1、第四章 电化学基础,第四节 金属的电化学腐蚀 与防护,2007年8月2日，美国一座跨越密西西比河的大桥发生坍塌。事故造成13人死亡。,在大桥桥体内栖息的鸽子在桥梁的关键部位留下了大量的粪便。随着时间的推移，鸽子窝及其排泄的粪便加快了大桥金属钢铁结构的腐蚀老化速度，最终成为本次垮塌事件的“帮凶”。,调查人员事后发现，造成本次事故的多种原因，比如巨大的交通流量、丢失的各类关键螺栓、以及老化生锈的金属结构等等。还有一个不可忽视的因素，,中国航天工业总公司近日公布数据： 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的2%4%，在美国，因钢铁腐蚀造
2、成的损失就占国内生产总值的3%。我国钢铁腐蚀经济损失高达2800亿人民币，约占国民生产总值的4%，每年约有30%的钢铁因腐蚀而报废。 腐蚀给人类造成的损失是惊人的。,资料：,本节课需要研究的问题有：,1、金属的腐蚀分为哪几种？ 2、金属的电化学腐蚀是如何形成的？ 3、金属腐蚀有哪些危害？如何进行金属的防护？,1、什么是金属腐蚀？,指金属与周围的气体或液体物质发生氧化还原反应而引起损耗的现象。,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 （金属发生了氧化反应）。,M - ne- = Mn+,3、金属腐蚀的类型有哪些？,3、金属腐蚀的类型有哪些？,金属跟接触到的干燥气体（如SO
3、2、Cl2、O2等）或非电解质溶液（石油）等直接发生化学反应而引起的腐蚀。,（1）化学腐蚀：,根据与金属接触的介质不同,（2）电化学腐蚀：,不纯的金属与电解质溶液接触时，发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子被氧化。,在生产和日常生活中比较普遍而且危害较大的是金属的电化学腐蚀。,金属制品的腐蚀,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。我国因金属腐蚀造成的损失占国民生产总值的4%，钢铁因腐蚀而报废的数量约占钢铁当年产量的25%-30%。,资料,面对这样惊人的数据和金属腐蚀危害的事实，大家有没有想过，钢铁可能是怎样被腐蚀的？,思考
4、一,钢铁及其制品通常为含碳的铁合金， 钢铁在干燥的空气中不易生锈，而在潮湿 的环境里或湿度较大的环境里长期放置， 常易生锈变红，原因是什么？,思考二,师生互动，探究新知,1、第一组：在输液瓶中加入两滴管氯化钠溶液润湿后，加入混合好的铁粉和炭粉，转动输液瓶，使药品接触，盖好输液瓶胶塞，连接好输液管，把输液管末端插入锥形瓶液面下。观察输液管末端水柱现象。2、第一组：在输液瓶中加入两滴管硫酸溶液润湿后，加入混合好的铁粉和炭粉，转动输液瓶，使药品接触，盖好输液瓶胶塞，连接好输液管，把输液管末端插入锥形瓶液面下。观察输液管末端水柱现象。,实验探究,注意：连好装置后不要手握输液瓶。,实验现象：,氯化钠装置
5、中的导管中水柱上升， 硫酸装置中的导管中水柱下降。,思考：导管中的水柱变化说明什么问题？,氯化钠装置的导管中水柱上升，说明瓶内气体压强减小，氯化钠装置中有气体参加反应。 硫酸装置的导管中水柱下降，说明瓶内气体生成。,思考：向铁粉中加入炭粉的作用是什么？,在氯化钠装置中铁、炭、氯化钠溶液及硫酸装置中铁、炭、醋酸均构成原电池，能加快化学反应速率。,根据原电池原理，写出电极反应式 及电池反应方程式。,稀硫酸润湿过的输液瓶,Fe - 2e- = Fe2+,2H+ 2e- =H2 ,Fe + 2H+ =Fe2+ + H2 ,结论：当钢铁处于较强酸性环境中时，易发生析氢腐蚀；,学生活动,负极：,正极：,电
6、池反应：,根据原电池原理，写出电极反应式及电池反应方程式。,负极：,正极：,电池反应：,结论：弱酸性或中性 条件下，易发生 吸氧腐蚀。,学生活动,NaCl溶液润湿过的输液瓶,2Fe - 4e- = 2Fe2+,O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-,2Fe+ O2+2H2O =2Fe(OH)2,4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O =4 Fe(OH)3 2Fe(OH)3Fe2O3xH2O+(3-x) H2O,铁锈的主要成分,钢铁到底是怎样变成铁锈的？,水膜呈强酸性,水膜呈中性或弱酸性,Fe-2e-=Fe2+,O2+2H2O+4e-=4OH-,2H+2e=H2,2H+Fe=Fe2+H2,2
7、Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2,Fe2O3 xH2O,4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3,金属的腐蚀以电化学腐蚀为主；电化学腐蚀分为 析氢腐蚀和吸氧腐蚀，又以吸氧腐蚀更为常见。,师生互动，探究新知,请根据生活常识以及金属被腐蚀的原 理，总结金属防护常用的方法有哪些？并 解释这些方法为什么可以达到防止金属腐 蚀的目的。,问题情境3,思路一：覆盖保护层,给金属穿上“保护膜”,思路二：改变金属结构,加入其他金属改变其组成,问题讨论,刷漆、涂油、镀膜、制成合金等,金属的一般防腐措施有哪些？,我校被腐蚀的篮球架,电化学腐蚀还是用电化学方法来解决，不回避金属与氧化剂的直接接触，采用
8、还原性更强的物质或其他替代方式来满足氧化剂对电子的需求，从而保护主体金属构件免受腐蚀。,牺牲阳极的阴极保护法,探究新知,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。,原理,外加电流的阴极保护法,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。,原理,1、（08高考）下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是（ ） A纯银器表面在空气中因电化学腐蚀渐渐变暗 B当镀锡铁制品的镀层破损时，镶层仍能对铁制品起保护作用 C在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法 D可将地下输油
9、钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀,C,2、(2009高考)右图装置中，U型管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一段时间。下列有关描述错误的是( )A生铁块中的碳是原电池的正极B红墨水柱两边的液面变为左低右高C两试管中相同的电极反应式是：Fe2e=Fe2Da试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀,B,3.下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是： 。,(5)(2)(1)(3)(4),规律,在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢：防腐措施由好到坏的顺序如下：,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,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,课堂小结，总结归纳,内 容 小 结,关注生活中化学 用化学改变生活,谢谢指导,
