金属的腐蚀与防护复习

Fe - 2e- = Fe2+ Fe2++2OH-= Fe(OH)2 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 2Fe(OH)3==Fe2O3·nH2O+(3-n)H2O 较高 较高 较低 较低
电池总反应 溶液中反应 铁锈的生成) (铁锈的生成) 出现的频率
（2）析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以Fe为例） 析氢腐蚀与吸氧腐蚀（ Fe为例） 为例 析氢腐蚀 条件 （pH 电 极 反 应 2H++2e- =H2↑ Fe+2H+=Fe2++H2↑ O2+2H2O+4e- =4OH2Fe+O2+2H2O= 2Fe(OH)2 Fe-2e- =Fe2+ 4.3) 吸氧腐蚀
1）吸氧腐蚀 ） 负极
O2
A
C Fe
2Fe –4e = 2Fe2+
NaCl
正极： 2H2O +O2 +4e- = 4 OH正极：
总反应式： 总反应式： 2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2
3）铁锈的形成 ） Fe2+ + 2OH-=Fe(OH)2 O2+4Fe(OH)2+2H2O=4Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O 铁锈的成分 Fe2O3·xH2O 简写： 简写： Fe2O3·xH2O Fe(OH)3·yH2O
二、金属的电化学防护 金属的电化学防护 电化学
牺牲阳极的阴极保护法示意图
1）牺牲阳极的阴极保护法法：在铁表面镶嵌 ）牺牲阳极的阴极保护法法： 比铁活泼的金属如锌，使活泼金属被氧化， 比铁活泼的金属如锌，使活泼金属被氧化， 而钢铁被保护。 而钢铁被保护。
Zn
Fe
H+
外加电源的阴极保护法： 外加电源的阴极保护法：
是指金属或合金跟接触的气体或液体发生化 金属腐蚀： 金属腐蚀： 学反应（氧化—还原 而腐蚀损耗的过程。 还原） 学反应（氧化 还原）而腐蚀损耗的过程。 金属腐蚀的本质： 金属腐蚀的本质：金属原子
失 e－
氧化反应
金属阳离子
金属腐蚀的类型
化学腐蚀 电化腐蚀
（常见普遍） 常见普遍）
析氢腐蚀 吸氧腐蚀
钢铁腐蚀的防护
选修41日星期六
铁锈的主要成分： 铁锈的主要成分： Fe2O3·XH2O
铜器表面生成铜 主要成分： 绿,主要成分： 主要成分 Cu2(OH)2CO3
据报道： 据报道： 全世界每年因金属腐蚀造成的直接经济损失约达 全世界每年因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 亿美元， 亿美元 是地震、水灾、 总和的6倍 这还不包括由于腐蚀导致的停工、 的总和的 倍。这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。金属腐蚀的主要害处， 和爆炸等造成的间接损失。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 在于金属本身的损失， 造成的损失比金属本身要大到无法估量。 造成的损失比金属本身要大到无法估量。钢铁因腐蚀而 报废的数量约占钢铁当年产量的25%—30%。 报废的数量约占钢铁当年产量的 。 腐蚀不仅造成经济损失，也经常对安全构成威胁 安全构成威胁。 腐蚀不仅造成经济损失，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， 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； 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； 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、 穿孔泄漏，造成重大环境污染；管道和设备跑、冒、滴、 破坏生产环境，有毒气体如Cl 漏，破坏生产环境，有毒气体如 2、H2S、HCN等的泄 、 等的泄 更会危及工作人员和附近居民的生命安全。 漏，更会危及工作人员和附近居民的生命安全。
５、金属腐蚀快慢的判断
(一)对于不同的金属而言：与金属的活泼性有关，一般地，活泼性越强的 一 对于不同的金属而言：与金属的活泼性有关，一般地， 对于不同的金属而言 容易 被腐蚀 金属， 被腐蚀。 金属，越_________被腐蚀。 (二)对于同种金属而言： 二 对于同种金属而言 对于同种金属而言： (1) 与引起腐蚀的原因有关：一般说来，电解原理引起的腐蚀 ____原电池 > 原电池 与引起腐蚀的原因有关：一般说来， 原理引起的腐蚀_____化学腐蚀 ____有防腐措施的腐蚀 原理引起的腐蚀 > 化学腐蚀 > 有防腐措施的腐蚀 (2) 与介质条件有关：一般说来 与介质条件有关： 同种金属的腐蚀在强电解质中_____弱电解质中 ____非电解质中 同种金属的腐蚀在强电解质中 > 弱电解质中 > 非电解质中 (3)与构成微电池两极的材料有关： 与构成微电池两极的材料有关： 与构成微电池两极的材料有关 两极材料的活动性差别越大，较活泼金属被腐蚀的速度越 快 。 两极材料的活动性差别越大， (4)与环境温度有关，温度越高，金属腐蚀速度越 快 与环境温度有关，温度越高， 与环境温度有关 氧腐蚀更普遍。 氧腐蚀更普遍。 更普遍 。 注意：在钢铁的腐蚀过程中，其电化学腐蚀更严重，在电化学腐蚀中，吸 注意：在钢铁的腐蚀过程中， 电化学腐蚀更严重，在电化学腐蚀中， 更严重
二、金属的电化学防护
主要是空气中O2与 主要是空气中 H2O共同作用的结果 共同作用的结果
阅读并思考:金属被腐蚀与什么物质有关？发生的主要原 阅读并思考 金属被腐蚀与什么物质有关？ 金属被腐蚀与什么物质有关 理是什么？怎样才能防止金属生锈？ 理是什么？怎样才能防止金属生锈？ 防止作为原电池负极
防止金属腐蚀的措施
2、吸氧腐蚀（中性水溶液） 、吸氧腐蚀（中性水溶液）
负极： 负极：2Fe - 4e =2Fe2+
正极： 正极：O2 + 2H2O + 4e = 4OH－
总反应： 总反应：2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2 后续反应： 后续反应：4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 Fe2O3
4.金属腐蚀的应用 金属腐蚀的应用 1）电路板的印制 ） 2）利用腐蚀防腐 ）
小结： 小结：三、电解池及原电池的应用----金属的防护 电解池及原电池的应用 金属的防护
1）金属腐蚀快慢的判断 ） ①电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀> 电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀> 化学腐蚀> 化学腐蚀> 有防腐蚀措施的腐蚀 ②同一种金属的腐蚀： 同一种金属的腐蚀： 强电解质>弱电解质> 强电解质>弱电解质>非电解质 2）金属的防护方法 ） ①改变金属内部结构 ②覆盖保护层 外加电源的阴极保护法 ③电化学保护法 牺牲负极的正极保护法
1、金属表面覆盖保护层 、 如油漆、油脂等，电镀 如油漆、油脂等，电镀Zn,Cr等易氧化形成致密的氧化 等易氧化形成致密的氧化 物薄膜作保护层。 物薄膜作保护层。 原理：隔绝金属与外界空气、电解质溶液的接触。 原理：隔绝金属与外界空气、电解质溶液的接触。 2、改变金属的内部组织结构：如将Cr、Ni等金属加进钢 2、改变金属的内部组织结构：如将Cr、Ni等金属加进钢 里制成合金钢。 里制成合金钢。 3、电化学保护法——牺牲阳极的阴极保护法 、电化学保护法 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， 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。 不反应，起到保护作用；而活泼金属反应受到腐蚀。
金属和其它物质直接接触发生 金属和其它物质直接接触发生 直接接触 原理 氧化还原反应而引起的腐蚀
金 属 的 腐 蚀 腐蚀
直接发生氧化还原反应 腐蚀过程 电 金属直接被腐蚀 生
较活泼金属被腐蚀
电化学腐蚀>化学腐蚀 电化学腐蚀 化学腐蚀 发生， 发生， 电化学腐蚀 ，
化学腐蚀 条件 现象 本质 关系 金属与氧化 剂直接接触 无电流 金属被氧化
辅助阳极 不溶性） （不溶性）
2、如图, 水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察： 、如图 水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察： （1）若液面上升，则溶液呈 中性或碱 性，发生 吸氧 ）若液面上升，则溶液呈________性 发生_______ 腐蚀，电极反应式为：负极： 2Fe – 4e-＝2Fe2+ 腐蚀，电极反应式为：负极：_____________________, 正极： O2+2H2O+4e-＝4OH－ ； 正极：______________________； （2）若液面下降，则溶液呈 酸 性，发生 析氢 ）若液面下降，则溶液呈______性 发生_________ 腐蚀，电极反应式为：负极： Fe –2e－＝Fe2+ 腐蚀，电极反应式为：负极：______________________ 正极： 2H++2e-＝H2↑ 正极：______________________。 。
在金属制品表面覆盖保 护层或镀耐腐蚀金属 改变金属组成和结构 牺牲阳极（负极） 牺牲阳极（负极） 的阴极(正极 正极)保护法 的阴极 正极 保护法 外加电流的阴极 保护法
能防止金属腐蚀的原理
隔绝空气和水 通过改变结构而改变性质， 通过改变结构而改变性质， 如钢中加入镍、 如钢中加入镍、铬等耐蚀金 属形成不锈钢 与活动性更强的金属形成原 电池,被保护金属作正极 电池 被保护金属作正极 利用电解池原理，被保护 利用电解池原理， 金属作阴极
归纳小结 2
实验编号 所用电解质 主要实验现象 原因分析 腐蚀类型 形成条件 电极反应 式 正极 负极
4、钢铁的电化学腐蚀
a NaCl 右侧导管内液面上升 有气体参与反应(O2) 有气体参与反应 发生吸氧腐蚀 发生吸氧腐蚀 水膜酸性很弱或呈中性 O2+2H2O+4e-=4OH2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2 b CH3COOH 右侧导管内液面下降 有气体生成(H 有气体生成 2) 发生析氢腐蚀 发生析氢腐蚀 水膜酸性较强 2H++2e-=H2↑ Fe+2H+=Fe2++H2 ↑