1、金属的电化学腐蚀和防护,铁锈的主要成分： Fe2O3xH2O,铜器表面生成铜绿,主要成分：Cu2(OH)2CO3,金属腐蚀的现象,锈蚀的大桥,锈蚀的闸门,锈蚀的轮船,锈蚀的楼梯,2007年8月2日，美国明尼苏达州一座跨越密西西比河的大桥发生坍塌。事故造成13人死亡。,调查人员事后发现造成本次事故的多个因，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，就是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，,移，鸽子窝及其排泄的粪便加快了大桥金属结构的腐蚀老化度，最终成为本次垮塌事件的帮凶。,金属腐蚀 我国作为世界上钢铁产量最多的
2、国家（2005年全国生产钢材37117.02万吨） ，每年被腐蚀的铁占到我国钢铁年产量的十分之一，因为金属腐蚀而造成的损失占到国内生产总值的2%4%；约合人民币：3000亿元（ 2005年我国国内生产总值将达15万亿元） 。 根据各国调查结果，一般说来，金属腐蚀所造成的经济损失大致为该国国民生产总值的4%左右。 另据国外统计，金属腐蚀的年损失远远超过水灾、火灾、风灾和地震（平均值）损失的总和，在这里还不包括由于腐蚀导致的停工、减产和爆炸等造成的间接损失。,看后：你有何感想？,金属腐蚀的主要害处，不仅在于金属本身的损失，更严重的是金属制品结构损坏所造成的损失比金属本身要大到无法估量。 腐蚀不仅造
3、成经济损失，也经常对安全构成威胁。 国内外都曾发生过许多灾难性腐蚀事故，如飞机因某一零部件破裂而坠毁；桥梁因钢梁产生裂缝而塌陷；油管因穿孔或裂缝而漏油，引起着火爆炸；化工厂中储酸槽穿孔泄漏，造成重大环境污染；管道和设备跑、冒、滴、漏，破坏生产环境，有毒气体如Cl2、H2S、HCN等的泄漏，更会危及工作人员和附近居民的生命安全。,面对这样惊人的数据和金属腐蚀危害事实，大家有没有想过，铁怎么会被腐蚀？怎样防腐？,思考,自主探究,钢铁及其制品通常为含碳的铁合金，它们在什么条件下易生锈？ 试设计实验来证明你的结论。,活动与探究 P24,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。,
4、讨论：导管中的水柱变化说明什么问题？,装置a中的导管中水柱上升，说明大试管内气体压强减小， a装置中有气体参加反应。 装置b中的导管中水柱下降，说明大试管内气体生成。,请大家根据原电池原理，写出电极反应式及电池反应方程式。,a装置中：,负极： Fe - 2e- = Fe2+,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。,4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O =4 Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3nH2O+(3-n) H2O,a装置中： 进一步反应：,正极： 2H+
5、 2e- =H2 ,负极： Fe - 2e- = Fe2+,b装置中:,电池反应： Fe + 2H+ =Fe2+ + H2 ,分析： 当钢铁处于酸性气氛中时，易发生析氢腐蚀。,析氢腐蚀和吸氧腐蚀都属于电化学腐蚀。,纯铁片放入稀H2SO4中也有氢气放出，发生的是析氢腐蚀吗？,思考,不是析氢腐蚀而是化学腐蚀，因为没有形成原电池。,烧过菜的铁锅如果未及时洗净（残液中含 NaCl），第二天便出现红棕色锈斑（主要成分为Fe2O3nH2O）。请问这种腐蚀是化学腐蚀还是电化学腐蚀?为什么?,解析：属于电化学腐蚀。因为铁锅是由生铁做成的,铁锅生锈是因为Fe-C-NaCl形成原电池。铁作负极，失去电子变成亚铁离
6、子，从而被腐蚀。,思考,知识小结,金属阳离子,失e-,氧化反应,3、金属腐蚀的类型,化学腐蚀,电化学腐蚀,析氢腐蚀,吸氧腐蚀,金属原子,2、金属腐蚀的本质：,1、金属腐蚀：,是指金属或合金跟接触的气体或液体发生氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。,M ne-Mn+,化学腐蚀与电化腐蚀的比较:,金属跟其他物质直接接触,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或
7、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,科学探究,现有洁净无锈的铁钉，试管、植物油、NaCl溶液、CH3COOH溶液和煮沸后迅速冷却的蒸馏水，你也可以选用其他物品，设计实验探究铁钉锈蚀需要哪些条件，以及在什么条件下锈蚀速率快。,不同条件下铁钉的腐蚀,有气泡产生，反应速率快,相当长时间铁钉未被腐蚀,铁钉被腐蚀最快,由于无O2，
8、较长时间铁钉未被腐蚀,铁钉渐渐生锈,铁钉被腐蚀,无现象,由于无O2，铁钉未被腐蚀,无现象,由于无O2、H2O铁钉不能被腐蚀,植物油,影响金属腐蚀的因素：,(1)、金属的本性：金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀。如果金属中能导电的杂质不如该金属活泼，则容易形成原电池而使金属发生电化学腐蚀。 (2)、介质：遇潮湿空气、腐蚀性气体、电解质溶液等，容易被腐蚀。,家用燃气灶,放在南极已差不多 90年食品罐头,一般情况下，温度的升高会加快化学反应速率。因此，温度对化学腐蚀的影响较明显。,在新疆吐鲁番和海南省两地，哪个地区铁生锈相对慢一些？为什么？,新疆吐鲁番，因为该地区相对干燥，水分稀少，而海南地区潮湿
9、多雨，温度高，易发生电化学腐蚀。,不会，因为月球上缺少水分和氧气。,请你预测一下，铁在月球上会不会生锈？为什么？,交流与讨论P25,大家讨论,越王勾践剑因何千年不锈,1965年冬天，在湖北省荆州市附近的望山楚墓群中，出土了一把锋利无比的宝剑。专家通过对剑身八个鸟篆铭文的解读，证明此剑就是传说中的越王勾践剑。让人惊奇的是，这把青铜宝剑穿越了两千多年的历史长河，但剑身丝毫不见锈斑。它千年不锈的原因是什么呢？,思考与交流,请根据生活常识以及下图总结金属防护常用的方法，并解释这些方法为什么可以达到防止金属腐蚀的目的。,健身器材刷油漆以防锈,衣架和电线的外面包上一层塑料层,某些工具的“机械转动部位”选用
10、油脂来防锈,给链条涂上机油,将钢圈表面镀上一层Cr,给支架烤上一层漆,将齿轮镀上一层铬并涂上机油。,你还知道哪些防止金属腐蚀的方法？请举例说明。,用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块必须定期更换,制成不锈钢，在金属表面镀一层比要保护的金属更活泼的金属。,金属的防护方法,1、在金属表面覆盖保护层,2、改变金属的内部组织结构,3、在要保护的金属上连接一种比该金属更易失去电子的金属,刷油漆、涂机油、加塑料层,不锈钢、马口铁、白口铁,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。,1.牺牲阳极保护法,金属的电化学保护,牺牲
11、阳极的阴极保护法示意图,2.外加电流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。此法主要用于防止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。,外加电流的阴极保护法示意图,金属防护的几种重要方法 在金属表面覆盖保护层。 改变金属内部的组织结构，制成合金。 电化学保护法，即将金属作为原电池的正极或电解池的阴极而受到保护。,小结,2000年5月，保利集团在香港拍卖会上花费3000多万港币购回在火烧圆明园时流失的国宝：铜铸的牛首、猴首和虎首，普通铜器时间稍久容易出现铜绿，其主要成分是Cu2(OH)2CO3这三件1760年铜铸的国宝在240 年后看上去
12、仍然熠熠生辉不生锈，下列对起原因的分析，最可能的是 A、它们的表面都电镀上了一层耐腐蚀的黄金； B、环境污染日趋严重，它们表面的铜绿被酸雨溶解洗去； C、铜的金属活动性比氢小，因此不宜被氧化； D、它们是含一定比例金、银、锡、锌的合金；,D,课堂练习,为了探究金属腐蚀的条件和速率，某课外小组学生用不同金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在图示的三个装置内，并将这些装置在相同的环境中放置相同的一段时间，下列对实验结束时现象的描述不正确的是,A实验结束时，装置左侧的液面一定会下降 B实验结束时，装置一定比装置左侧液面低 C实验结束时，装置中的铁钉腐蚀最严重 D实验结束时，装置中的铁钉几乎没被腐蚀,B
13、,(2009年高考北京卷)下列叙述不正确的是( )A铁表面镀锌，铁作阳极 B船底镶嵌锌块，锌作负极，以防船体被腐蚀 C钢铁吸氧腐蚀的正极反应：O22H2O4e=4OH D工业上电解饱和食盐水的阳极反应：2Cl-2e=Cl2,A,探究一：镀锌铁皮和镀锡铁皮哪个更易被腐蚀？为什么？探究二、纯锌和粗锌哪个更易和酸反应？如果向酸中再加入硫酸铜又会什么现象？,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),在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢可用下列规律来判断：电解池原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防护措施的腐蚀。,金属腐蚀快慢的判断,金属腐蚀速率的判断，首先应确定金属所处装置是原电池，还是电解池。其次判断该金属是原电池的正、负极，还是电解池的阴、阳极。最后利用金属腐蚀快慢的规律进行判断。,防腐措施由好到差的顺序为： 外加电流的阴极保护法防腐牺牲阳极的阴极保护法防腐一般防护条件的防腐无防护条件的防腐。,作业： 1、优化 2、课本“练习与实践”、“本专题作业”,
