选4-4第四节 金属的电化学腐蚀与防护

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水膜酸性很弱或中性
电解质溶液
Fe
Fe2O3·xH2O 铁锈 脱水
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一、金属的电化学腐蚀
3、金属腐蚀的类型 、
实验4-3 实验
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钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较
析氢腐蚀 水膜酸性 酸性较强 水膜酸性较强 吸氧腐蚀 水膜呈弱酸性 弱酸性或 水膜呈弱酸性或中性
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e(-) (+)
e-
铁
阳 Cu意图 原电池的负极也可称为阳极 正极也可称为 也可称为阴极 原电池的负极也可称为阳极, 正极也可称为阴极 负极也可称为阳极
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二、金属的电化学保护
1．牺牲阳极的阴极保护法 形成原电池反应时， 被保护金属做正极， 形成原电池反应时，让被保护金属做正极，不 原理 ： 反应，起到保护作用； 活泼金属做负极受到腐蚀。 负极受到腐蚀 反应，起到保护作用；而活泼金属做负极受到腐蚀。
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一、金属的电化学腐蚀
3、金属腐蚀的类型 、 电化学腐蚀： 电化学腐蚀： ⑴析氢腐蚀 在腐蚀过程中不断有H 在腐蚀过程中不断有 2放出 电极反应式： 电极反应式： 负极： 负极： Fe - 2e-＝ Fe2+（氧化反应） 氧化反应） 正极： 正极： 2H++ 2e- ＝H2↑（还原反应） （还原反应） 总反应： 总反应： Fe + 2H+ ＝ Fe2+ + H2↑
钢铁生锈 大桥断裂！ 钢铁生锈,大桥断裂！ 生锈 大桥断裂
金属腐蚀的危害, 金属腐蚀的危害,惊心动魄
一、金属的电化学腐蚀
1、金属腐蚀： 、金属腐蚀： 是指金属或合金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。 氧化还原反应而引起损耗的现象。 2、金属腐蚀的本质： 、金属腐蚀的本质： 失e金属原子 氧化反应 M – ne-→Mn+ 化学腐蚀 3、金属腐蚀的类型 、 电化学腐蚀
牺牲阳极的阴极保护法
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二、金属的电化学保护
2．外加电流的阴极保护法
被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极 与另一附加电极作为电解池的两个极， 原理 ：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， 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 作为阴极 此法主要用于防止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。 护。此法主要用于防止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。
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看后：你有何感想？ 看后：你有何感想？
金属腐蚀 ★金属腐蚀的主要害处，不仅在于金属本身的损失， 金属腐蚀的主要害处， 于金属本身的损失， 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造成的损失比金属 本身要大到无法估量。 本身要大到无法估量。 面对这样惊人的数据 ★腐蚀不仅造成经济损失，也经常对安全构成威胁。 腐蚀不仅造成经济损失， 腐蚀不仅造成经济损失 也经常对安全构成威胁。 和金属腐蚀危害事实， 和金属腐蚀危害事实， ★国内外都曾发生过许多灾难性腐蚀事故，如飞机因 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 大家有没有想过， 大家有没有想过， 某一零部件破裂而坠毁 桥梁因钢梁产生裂缝而塌 坠毁； 某一零部件破裂而坠毁；桥梁因钢梁产生裂缝而塌 铁怎么会被腐蚀？ 铁怎么会被腐蚀？ 油管因穿孔或裂缝而漏油，引起着火爆炸 爆炸； 陷；油管因穿孔或裂缝而漏油，引起着火爆炸；化 怎样防腐？ 怎样防腐？ 工厂中储酸槽穿孔泄漏，造成重大环境污染 污染； 工厂中储酸槽穿孔泄漏，造成重大环境污染；管道 和设备跑、 破坏生产环境， 和设备跑、冒、滴、漏，破坏生产环境，有毒气体 等的泄漏， 如Cl2、H2S、HCN等的泄漏，更会危及工作人员和 、 等的泄漏 附近居民的生命安全 生命安全。 附近居民的生命安全。
条件 正极反应 2H++ 2e- ＝H2↑ 2H2O + O2 + 4e- ＝ 4OH2Fe - 4e-＝ 2Fe2+ 负极反应 通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。 通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。 联系
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化学腐蚀与电化腐蚀的比较
化学腐蚀 金属跟氧化性物质 直接接触 无电流产生 金属被氧化的过程 电化腐蚀 不纯金属或合金跟电解 不纯金属或合金跟电解 质溶液及氧化剂接触 有微弱的电流产生 较活泼金属被氧化的过程 较活泼金属被氧化的过程
条件 有无 电流 本质 联系
两者往往同时发生， 两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍
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交流与讨论
1.相对于在内河行驶的轮船来说，海轮更容易被腐蚀。 相对于在内河行驶的轮船来说，海轮更容易被腐蚀。 相对于在内河行驶的轮船来说 因为海水中含有较多的氯化钠等盐类， 因为海水中含有较多的氯化钠等盐类，导电能力比内河 的水更强，而在电解质溶液 电解质溶液中 电化学腐蚀更容易进行。 的水更强，而在电解质溶液中，电化学腐蚀更容易进行。 2.用于连接铜板的铁螺丝容易生锈。 用于连接铜板的铁螺丝容易生锈。 用于连接铜板的铁螺丝容易生锈 是由于铁与铜及空气中的水蒸汽构成了原电池，铁作原 是由于铁与铜及空气中的水蒸汽构成了原电池，铁作原 电池的负极，因此铁易被腐蚀而生锈。 电池的负极，因此铁易被腐蚀而生锈。 3.炒过菜的铁锅未及时洗净（残液中含有NaCl），不久便 炒过菜的铁锅未及时洗净（残液中含有 ），不久便 炒过菜的铁锅未及时洗净 ）， 会出现红褐色锈斑。 会出现红褐色锈斑。
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水膜酸性
电解质溶液
Fe
H+
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一、金属的电化学腐蚀
3、金属腐蚀的类型 、 电化学腐蚀： 电化学腐蚀： ⑵吸氧腐蚀 在腐蚀过程中吸收O 在腐蚀过程中吸收 2 电极反应式： 电极反应式： 负极： 负极： 2Fe - 4e-＝ 2Fe2+（氧化反应） 氧化反应） 正极： 正极： 2H2O + O2 + 4e- ＝ 4OH-（还原反应） 还原反应） 总反应： 总反应： 2Fe + O2 + 2H2O ＝ 2Fe(OH)2 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O ＝ 4Fe(OH)3
第四节 金属的电化学腐蚀与防护
温故知新
新课学习
巩固练习
铁锈斑斑,让人心酸 铁锈斑斑 让人心酸; 让人心酸
铁锈斑斑,让人心酸 铁锈斑斑 让人心酸; 让人心酸
据有关专家介绍，全球每一分钟就有 吨钢腐 据有关专家介绍，全球每一分钟就有1吨钢腐 蚀成铁锈， 蚀成铁锈，目前我国由于金属材料的腐蚀损失 每年大约5000亿元人民币，约占我国国民生 亿元人民币， 每年大约 亿元人民币 产总值的4%左右 左右。 产总值的 左右。
金属阳离子
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一、金属的电化学腐蚀
3、金属腐蚀的类型 、 腐蚀速率与什 么有关系? 么有关系 化学腐蚀： 化学腐蚀： 金属跟接触到的干燥气体（ 金属跟接触到的干燥气体（如O2、Cl2、SO2等） 或非电解质液体（如石油） 或非电解质液体（如石油）等直接发生化学反应而引 起的腐蚀。化学腐蚀的速度随着温度升高而加快。 起的腐蚀。化学腐蚀的速度随着温度升高而加快。 电化学腐蚀： 电化学腐蚀： 常见普遍 , 腐蚀速率较快） 腐蚀速率较快） （ 钢铁及其制品通常为含碳的铁合金， 钢铁及其制品通常为含碳的铁合金，在潮湿的环 不纯的金属跟电解质溶液接触， 不纯的金属跟电解质溶液接触，会发生原电池反 境里或湿度较大的环境里长期放置， 境里或湿度较大的环境里长期放置，比在干燥的 比较活泼的金属失去电子而被氧化的腐蚀。 应，比较活泼的金属失去电子而被氧化的腐蚀。 环境下放置，哪个更易生锈变红，原因是什么？ 环境下放置，哪个更易生锈变红，原因是什么？ 铁：负极 水膜（电解质溶液） 水膜（电解质溶液） 碳：正极 在钢铁表面形成 无数微小原电池
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看后：你有何感想？ 看后：你有何感想？
金属腐蚀 ★我国作为世界上钢铁产量最多的国家（ 2005 年全国 我国作为世界上钢铁产量最多的国家（ 我国作为世界上钢铁产量最多的国家 生产钢材37117.02万吨） ，每年被腐蚀的铁占到我 万吨） 生产钢材 万吨 国钢铁年产量的十分之一， 国钢铁年产量的十分之一，因为金属腐蚀而造成的 ；约合人民币： 损失占到国内生产总值的 2%~4%；约合人民币： 3000亿元 亿元(2005年我国国内生产总值将达 万亿元 。 年我国国内生产总值将达15万亿元 亿元 年我国国内生产总值将达 万亿元)。 ★根据各国调查结果，一般说来，金属腐蚀所造成的 根据各国调查结果， 根据各国调查结果 一般说来， 经济损失大致为该国国民生产总值的4%左右。 左右。 经济损失大致为该国国民生产总值的 左右 ★另据国外统计，金属腐蚀的年损失远远超过水灾、 另据国外统计， 远远超过水灾 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 火灾、风灾和地震（平均值）损失的总和， 总和 还不包括由于腐蚀导致的停工 由于腐蚀导致的停工、 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。 的间接损失。
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科学探究 用实验验证牺牲阳极的阴极保护法
讨论: 讨论 1．电压表指针有何变化？为什么？ ．电压表指针有何变化？为什么？ 电压计指针有偏移， 片与 片与Fe片构成 电压计指针有偏移，Zn片与 片构成 了原电池，产生电流。 了原电池，产生电流。 2．Zn、Fe两极上发生了什么反应？ 两极上发生了什么反应？ ． 、 两极上发生了什么反应 阳极： 阳极：Zn-2e- ＝ Zn2+ 阴极： 阴极：2H+ + 2e- ＝ H2↑ 3．Fe2+与[Fe(CN)6]3-反应生成带有 ． 特征蓝色的铁氰化亚铁沉淀: 特征蓝色的铁氰化亚铁沉淀 3 Fe2+ +2[Fe(CN)6]3- ＝Fe3[Fe(CN)6]2 ↓ 在这个装置中有没有产生？说明什么？ 在这个装置中有没有产生？说明什么？ 电极附近滴入K 溶液， 往Fe电极附近滴入 3[Fe(CN) 6]溶液，溶液不变蓝色。即 电极附近滴入 溶液 溶液不变蓝色。 溶液中不存在Fe 证明Fe未被腐蚀 未被腐蚀。 溶液中不存在 2+，证明 未被腐蚀。