电化学腐蚀和防护
第八章 电化学腐蚀与防护
资源/环 境负荷
腐蚀破坏
材料的源泉和归宿 —资源/环境
腐蚀的钢管
严重的锅炉管腐蚀
F-22A锈蚀问题是发动机 俄罗斯米格-29战机曾发生 舱盖漏雨所致 空中爆炸 解决腐蚀问题的办法 是更换机身上四块最大的 铝合金口盖，将用钛合金 口盖来代替，每一个口盖 更换成本大约为5万美元。
我护航舰队人员 设法防止舰载机 遭盐分腐蚀
常温下酸性溶液中铁的腐蚀其他物质为去极化剂如酸性溶液中fefe酸洗过程锈层溶于酸形成一定量的fe可作为去极化剂使钢铁腐蚀若酸液面上有空气fe成为去极化剂形成循环fe起着氧的输送的作用有fe存在时腐蚀速度增加均匀腐蚀全面腐蚀阴阳极共扼反应在金属相同位臵同时发生或交替发生阴阳极没有时间和空间上的区别整个表面用ecorr表征在此电位下表面均匀溶解腐蚀
• 电偶腐蚀在化工/日常生活中很普遍现象
• 电偶腐蚀 — 金属电极构成宏观腐蚀电池
• 电位较低的金属腐蚀增大，电位较高的金属腐 蚀速度减小
M1 M1n+ + ne
2H+ + 2e H2 M2 M2 n+ + ne 2H+ + 2e H2
异种金属接触构成电偶腐蚀
5.脱成分腐蚀
合金中某特定成分由于腐蚀溶解而减少， 称为脱成分腐蚀
表面膜
磨蚀
水流
磨蚀
高速水流
磨蚀现象和机理
局部腐蚀形式多样性 — 电偶腐蚀、缝隙腐蚀、小 孔腐蚀（点腐蚀）、晶间腐蚀、应力腐蚀开裂等。
局部腐蚀普遍性 —工业中局部腐蚀很常见（全 面腐蚀10％），局部腐蚀（化工）80％，因 此对局部腐蚀的研究和防护尤为重要。
局部腐蚀危害性 — 腐蚀集中在个别位臵急剧发 生、腐蚀破坏快速、隐蔽性强、难以预计、控制 难度大、危害大，易突发灾难事故
电化学腐蚀与防护
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● 介质成分：介质中的盐分、酸、碱、盐等成分可以影响金属的电化学性质，从而影响腐蚀速率。例如， 酸性介质通常会加速钢铁的腐蚀
7 ● 流速：流速的增加会导致金属表面与周围介质的交换速率增加，从而加速电化学腐蚀的进程
为了防止和减缓电化学腐蚀的发生，可以 采取以下几种常见的防护方法
● 涂层保护：在金属表面涂覆一层耐腐蚀 材料，如油漆、树脂、橡胶等，以隔离金 属表面与周围介质的接触，从而防止腐蚀 的发生 ● 缓蚀剂：向介质中添加能够降低腐蚀速 率的物质，如酸碱中和剂、阻垢剂等。这 些物质可以在金属表面形成保护膜，降低 氧化还原反应的速率 ● 阴极保护：通过向金属表面施加电流或 使其成为原电池的阴极，以减缓或防止金 属表面的腐蚀。这种方法通常用于保护埋 地管道、船舶、建筑物等
● 阳极保护：通过将金属表面处理成阳极 状态，使其表面形成一层保护性的氧化膜， 从而防止进一步的腐蚀。这种方法通常用 于保护铝、镁等较活泼的金属材料
● 选用耐腐蚀材料：根据具体应用场合选 择耐腐蚀性能较好的材料，如不锈钢、钛 合金等，以降低腐蚀速率
● 控制环境因素：对于高温、高湿、恶劣 环境下的设备，应采取相应的措施控制环 境因素对腐蚀的影响，如加装空调、除湿 设备等
汇报结束
不妥之处敬请批评指正
产生电流
随着时间的推移， 金属表面的腐蚀逐 渐扩大，最终导致 金属结构的破坏
电化学腐蚀的发生和进展受到多种因素的影响，包括金属材料的性质、表面状态、温度、湿度、介质成
1 分、流速等。以下是一些主要因素
● 金属材料的性质：不同金属材料对电化学腐蚀的敏感性不同。例如，较活泼的金属如铁、铝、镁等容
2 易发生电化学腐蚀，而较不活泼的金属如金、银、铂等则不易受腐蚀
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金属的电化学腐蚀与防护方法
金属的电化学腐蚀与防护方法金属在我们的日常生活和工业生产中无处不在，从建筑结构到交通工具，从电子设备到医疗器械。
然而，金属面临着一个普遍而严重的问题——电化学腐蚀。
这一现象不仅会导致金属材料的性能下降，缩短其使用寿命，还可能引发安全隐患和巨大的经济损失。
因此，了解金属的电化学腐蚀原理以及掌握有效的防护方法至关重要。
一、金属电化学腐蚀的原理要理解金属的电化学腐蚀，首先需要了解一些基本的电化学概念。
电化学腐蚀本质上是一个氧化还原反应，涉及到电子的转移。
当金属暴露在电解质溶液（如潮湿的空气、海水等）中时，金属表面会形成无数微小的原电池。
以铁为例，在潮湿的空气中，铁表面吸附的水膜会溶解氧气和二氧化碳等气体，形成电解质溶液。
铁中的杂质（如碳）与铁本身形成了许多微小的电极。
铁原子失去电子变成亚铁离子进入溶液，发生氧化反应：Fe 2e⁻＝Fe²⁺。
而在另一些区域，氧气得到电子发生还原反应：O₂＋ 2H₂O ＋ 4e⁻＝ 4OH⁻。
这样，电子从铁原子转移到氧气，形成了电流，导致铁不断被腐蚀。
不同的金属在电化学序列中的位置不同，其活泼性也不同。
位置越靠前的金属，越容易失去电子发生氧化反应，也就越容易被腐蚀。
例如，锌比铁活泼，在锌铁原电池中，锌会优先被腐蚀，从而保护了铁，这就是常见的牺牲阳极的阴极保护法的原理。
二、金属电化学腐蚀的类型1、析氢腐蚀在酸性较强的环境中，金属发生电化学腐蚀时，氢离子在阴极得到电子生成氢气，这种腐蚀称为析氢腐蚀。
例如，铁在酸性溶液中的腐蚀：阳极（Fe）：Fe 2e⁻＝ Fe²⁺阴极（杂质）：2H⁺＋ 2e⁻＝ H₂↑2、吸氧腐蚀在中性或弱酸性环境中，金属发生电化学腐蚀时，氧气在阴极得到电子，与水共同作用生成氢氧根离子，这种腐蚀称为吸氧腐蚀。
如铁在潮湿空气中的腐蚀：阳极（Fe）：Fe 2e⁻＝ Fe²⁺阴极（杂质）：O₂＋ 2H₂O ＋ 4e⁻＝ 4OH⁻三、金属电化学腐蚀的影响因素1、金属的本性不同的金属在相同的环境中，其腐蚀速率往往不同。
高中化学金属的电化学腐蚀和防护
金属的电化学防护原理：通过改 变金属表面的电化学环境，抑制 或减缓金属的电化学腐蚀过程。
常用的电化学防护方法：阳极 保护和阴极保护。
阳极保护：通过外加电流使金属 成为阳极，从而在金属表面形成 致密的氧化膜，提高耐腐蚀性。
阴极保护：通过外加电流使金属成 为阴极，从而在金属表面形成氢气 或氯离子，减少腐蚀的可能性。
在船舶和海洋工程中，金属的电化学 腐蚀和防护措施的应用，如船体的防 腐处理和海底管道的防腐蚀措施。
金属回收利用：通过电化学腐蚀和防护技术，可以将废旧金属回收并重新利用，减少对 自然资源的浪费。
污水处理：利用电化学腐蚀和防护技术，可以有效地处理污水中的有害物质，保护水资 源免受污染。
土壤修复：通过电化学腐蚀和防护技术，可以修复受到重金属污染的土壤，提高土壤质 量。
阴极保护：通过外加电流使金属成为阴极，从而防止腐蚀 阳极保护：通过外加电流使金属成为阳极，在表面形成保护膜 涂层保护：在金属表面涂覆防腐蚀涂层，如油漆、塑料等 电镀保护：在金属表面电镀一层耐腐蚀的金属，如锌、铬等
防护效果的持久性：分析防护 措施在长时间内对金属的保护 作用
防护措施的有效性：通过实验 数据评估防护措施对金属腐蚀 的抑制效果
外加电流的阴极保护法：通过向被保护金属提供外部电流，使其成为电解池的阴极，从而防止 金属腐蚀。
涂层保护：在被保护金属表面涂覆一层耐腐蚀材料，如油漆、塑料等，以隔离金属与腐蚀介质。
电化学保护：利用电解池原理，将被保护金属作为阴极进行电解处理，使其表面形成一层致密 的氧化膜，提高耐腐蚀性。
金属的电化学腐蚀：金属与电 解质溶液发生氧化还原反应， 导致金属损失的现象。
金属的性质：不同金属的电化学腐蚀速率不同，与金属的活泼性有关 介质种类：不同介质对金属的腐蚀速率有显著影响，例如酸、碱、盐等 介质浓度：介质浓度越高，金属的腐蚀速率越快 环境条件：温度、湿度、压力等环境条件也会影响金属的腐蚀速率
电化学金属腐蚀与防护原理及应用
电化学金属腐蚀与防护原理及应用电化学金属腐蚀是指金属在电解质溶液中发生的一种化学反应，会导致金属表面产生氧化、溶解或析出等不可逆过程。
金属腐蚀会导致金属失去原有的性能，降低材料的强度、硬度和可靠性，造成经济损失。
因此，为了保护金属材料免受腐蚀的损害，人们研究了多种防护技术。
电化学金属腐蚀的原理是基于金属表面的电化学反应。
金属在电解质溶液中处于一种平衡状态，既有金属的氧化（腐蚀）反应，也有金属的还原反应。
这个平衡状态被称为电池电位或者腐蚀电位。
当金属表面存在助腐蚀因素（如氧、酸、碱、盐）时，金属表面的氧化反应将被加速，导致金属腐蚀的加剧。
如果能够降低或改变金属表面的电位，就可以减缓金属腐蚀的发生。
为了实现金属腐蚀的防护，我们可以采用以下几种方法：1.阻止金属与电解质接触：通过物理屏障（如油漆、涂层、涂料等）将金属表面与电解质隔开，阻止金属被电解液侵蚀，起到保护金属的作用。
2.加强阳极的保护：在金属表面形成一层更活泼、更易氧化的金属层，作为阳极，吸引电流，减缓金属的腐蚀。
常见的做法是采用镀层、热浸镀、电镀等方法，在金属表面形成一层保护膜。
3.采用阻止电流流动的方法：通过在金属表面施加外加电流或者电磁场，阻止电流在金属间流动，减缓金属的腐蚀。
常见的做法是采用阴极保护或者磁场保护方法。
4.控制电解质环境：通过改变电解质的成分、浓度、温度等参数，使其不利于金属的氧化反应，减缓金属的腐蚀。
例如，对于钢铁材料，可以通过控制水中的溶解氧、酸碱度等因素，来减少金属腐蚀的发生。
电化学金属腐蚀防护的应用非常广泛。
在船舶、桥梁、海洋工程、化工设备等领域，金属材料容易受到海水、氧气、酸碱等环境的腐蚀，因此需要采取有效的防护措施。
例如，对于船舶，在船体表面施加阴极保护，将船体作为阴极，以减缓钢铁的腐蚀。
在化工设备中，常常采用高温涂层、耐酸碱材料等措施，延长设备的使用寿命。
总之，电化学金属腐蚀防护技术的目标是保护金属材料免受腐蚀的侵害，延长材料的使用寿命。
电化学腐蚀原理与防护方法
一电化学腐蚀原理1．腐蚀电池(原电池或微电池)金属的电化学腐蚀是金属与介质接触时发生的自溶解过程。
在这个过程中金属被氧化，所释放的电子完全为氧化剂消耗，构成一个自发的短路电池，这类电池被称之为腐蚀电池。
腐蚀电池分为三（或二）类：（1）不同金属与同一种电解质溶液接触就会形成腐蚀电池。
例如：在铜板上有一铁铆钉，其形成的腐蚀电池。
铁作阳极（负极）发生金属的氧化反应：Fe→Fe2++2e-；（Fe→Fe2++2e）＝－0.447V.阴极（正极）铜上可能有如下两种还原反应：(a)在空气中氧分压=21kPa时：O2+4H＋＋4e-→2H2O；(O2+4H＋＋4e-→2H2O)＝1.229V,(b)没有氧气时，发生2H++2e-→H2；（2H++2e-→H2）＝0V，有氧气存在的电池电动势E1=1.229－(-0.447)＝1.676V;没有氧气存在时，电池的电动势E2＝0-(-0.447)=0.447V。
可见吸氧腐蚀更容易发生，当有氧气存在时铁的锈蚀特别严重。
铜板与铁钉两种金属(电极)连结一起，相当于电池的外电路短接，于是两极上不断发生上述氧化—还原反应。
Fe氧化成Fe2+进入溶液，多余的电子转向铜极上，在铜极上O2与H＋发生还原反应，消耗电子，并且消耗了H＋，使溶液的pH值增大。
在水膜中生成的Fe2+离子与其中的OH—离子作用生成Fe(OH)2，接着又被空气中氧继续氧化，即：Fe2++2OH-→Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2→4Fe(OH)3 Fe(OH)3乃是铁锈的主要成分。
这样不断地进行下去，机械部件就受到腐蚀。
（2）电解质溶液接触的一种金属也会因表面不均匀或含杂质微电池。
例如工业用钢材其中含杂质(如碳等)，当其表面覆盖一层电解质薄膜时，铁、碳及电解质溶液就构成微型腐蚀电池。
该微型电池中铁是阳极：Fe→Fe2++2e-碳作为阴极：如果电解质溶液是酸性，则阴极上有氢气放出（2H++2e-→H2）；如果电解质溶液是碱性，则阴极上发生反应O2+2H2O+4e-→4OH-。
金属的电化学腐蚀和防护
4、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
4、为了避免青铜器生成铜绿，下列方法中不正 确的是( ) A．将青铜器放在铝质托盘上 B．将青铜器保存在干燥的环境中 C．将青铜器保存在潮湿的空气中 D．在青铜器的表面覆盖一层防渗的高分子膜 答案 C
2．如图所示，甲、乙两试管中各放一枚铁钉， 甲试管中为NaCl溶液，乙试管为NH4Cl溶液(溶 液呈弱酸性).数天后观察到的现象是 ________________________________________ _， 甲中正极反应为 __________________________. 乙中正极反应为 __________________________. 试管中残留气体平均相对分子质量 的变化为甲____________， 乙 ____________.
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
；
5、Ag2S而呈黑色，有人设计用原电池原理加以除去。具 体作法是将发黑银器放入一铝制容器中，再加入一定浓 度的食盐水将银器完全淹没，放置一段时间后，银器表 面不仅黑色褪去，而且银不损失；但铝制容器发生损耗。 由以上实验可推知该原电池发生的电极反应式和总反应 式为 -＝2Ag+S2Al -3e-＝Al3+， __________________________________ Ag S+2e 2 3Ag2S+2Al+6H2O＝6Ag+3H2S↑+2Al(OH)3↓ ； 装置中食盐水的作用是 作为电解质溶液 。
防止电化学腐蚀措施
防止电化学腐蚀措施简介电化学腐蚀是金属在电解质溶液中发生的一种腐蚀形式。
在工业生产和日常生活中，电化学腐蚀给我们带来了许多问题。
为了有效防止电化学腐蚀，我们需要采取相应的措施来保护金属材料。
本文将介绍一些常用的防止电化学腐蚀的措施。
表面涂层表面涂层是一种常用的防止电化学腐蚀的措施。
涂层可以有效地隔离金属材料与电解质溶液之间的接触，阻止电化学反应的进行。
常用的涂层材料包括有机涂层和无机涂层。
有机涂层有机涂层是一种常见的涂层材料，它通常以有机树脂为基础。
有机涂层可以形成一层具有一定厚度的保护膜，防止金属与电解质溶液的直接接触。
常见的有机涂层包括漆膜、热塑性粉末涂层等。
无机涂层无机涂层是一种常用的耐腐蚀涂层材料。
无机涂层主要通过形成一层致密的氧化层或者磷化层来防止电化学腐蚀的发生。
常见的无机涂层材料包括氧化铝、氧化锌等。
阳极保护阳极保护是一种利用外加电位来保护金属免受电化学腐蚀的措施。
阳极保护的原理是通过在金属表面形成保护层，使其成为电化学反应过程中的阳极，从而降低金属的腐蚀速率。
阳极保护的常用方法包括：•外加电位法：通过在金属表面加上一个正电位，使其成为阳极，从而保护金属免受腐蚀。
•牺牲阳极法：在金属表面放置一个更容易被腐蚀的金属，使其成为牺牲阳极，从而保护金属免受腐蚀。
•电流分布法：通过调整电流分布，使金属表面形成均匀的保护膜，以防止腐蚀的发生。
电解质加速腐蚀除了通过防护措施外，我们还可以通过改变电解质溶液的性质来防止电化学腐蚀的发生。
一些电解质溶液具有促进金属腐蚀的作用，我们可以通过改变电解质的成分和浓度来减少金属的腐蚀。
选择合适的电解质在某些特定情况下，选择合适的电解质可以降低金属的腐蚀速率。
例如，选择一种不易与金属发生反应的电解质，可以减少腐蚀的发生。
控制电解质浓度控制电解质浓度也是一种常用的方法。
通常情况下，电解质浓度越高，金属的腐蚀速率越快。
因此，通过降低电解质的浓度可以减少金属的腐蚀。
金属的电化学腐蚀与防护
新型防腐技术的研发与推广
新型防腐技术：包括 涂层保护、电化学保
护、缓蚀剂保护等
推广应用：在石油、 化工、船舶、电力等
领域的应用情况
研发进展：新型防腐 材料、新型涂层技术、 新型电化学保护技术
等
未来展望：新型防腐 技术的发展趋势和前
景
金属电化学腐蚀与防护的理论研究进展
金属腐蚀电化学原理：介 绍了金属腐蚀的电化学机 制，包括阳极反应和阴极
金属电化学腐蚀与防护的研究 进展
新型防腐材料的研究与应用
新型防腐材料的 种类：包括金属 氧化物、陶瓷、 高分子材料等
新型防腐材料的 性能特点：具有 良好的耐腐蚀、 抗氧化、抗疲劳 等性能
新型防腐材料的 应用领域：广泛 应用于石油、化 工、海洋工程、 航空航天等领域 的设备防腐
新型防腐材料的 发展趋势：高效、 环保、节能、低 成本等方向
金属电化学腐蚀产生有害物 质，污染环境
金属腐蚀导致资源浪费和环 境污染
腐蚀过程中可能产生有毒气 体和液体，对人类健康造成
威胁
பைடு நூலகம்
金属电化学腐蚀的防护措施
金属材料的选用与处理
选用耐腐蚀材料： 选择具有较高耐 腐蚀性能的材料， 如不锈钢、钛合 金等。
表面涂层处理： 在金属表面涂覆 防腐涂层，如油 漆、防锈油等， 以隔离金属与腐 蚀介质。
性能下降：腐蚀导致金属 性能如强度、塑性、韧性 等下降，影响正常使用。
安全隐患：腐蚀严重时可 能引发安全事故，如设备
突然断裂、爆炸等。
经济损失：金属腐蚀造成 设备维修、更换等额外费
用，影响生产效益。
设备的损坏
金属电化学腐蚀会导 致设备外观损坏，影 响美观和使用性能。
腐蚀会导致设备强度 降低，容易发生安全
电化学腐蚀与防护知识讲解
电化学腐蚀与防护知识讲解电化学腐蚀与防护是关于金属材料在电解质溶液中遭受腐蚀的一门学科。
电化学腐蚀是指金属在电解质中发生氧化或还原反应，从而造成金属表面的损坏。
在现实生活和工业生产中，电化学腐蚀是一个严重的问题，会导致设备的损坏、金属结构的衰退以及经济损失。
因此，了解电化学腐蚀的机理以及相应的防护措施显得尤为重要。
电化学腐蚀的机理主要涉及三个基本要素：金属、电解质和电流。
当金属与电解质接触并通电时，金属表面会发生氧化或还原反应。
这些反应产生的电流会通过电解质传递，导致金属表面的原子或离子发生变化，从而引起腐蚀。
在电化学腐蚀过程中，有两个重要的反应：阳极反应和阴极反应。
阳极反应是指金属表面的原子或离子失去电子并进入电解质中，从而形成阳极溶解。
阴极反应则是指电解质中的氧气或水接受电子并与金属表面的离子结合，从而形成阴极还原。
这两个反应共同作用，加速了金属的腐蚀过程。
为了防止电化学腐蚀，人们采取了各种防护措施。
其中最常见的方法是使用保护涂层。
保护涂层可以阻隔金属与电解质的直接接触，减少氧气和水分子进入金属表面的机会，从而降低了腐蚀的速度。
常见的保护涂层材料包括有机涂料、无机涂料和金属涂层。
有机涂料一般用于室温下的腐蚀防护，而无机涂料和金属涂层则适用于高温和腐蚀性环境下的防护。
除了保护涂层，还有其他的防护方法可以应用于电化学腐蚀。
例如，可以通过电化学方法来保护金属。
电化学保护是利用外加电流来抵消电化学腐蚀反应，从而保护金属不受腐蚀。
这种方法常常用于防护埋地管道和水下设备。
另外，还可以采用合金化、电镀和阳极保护等方法来提高金属的抗腐蚀性能。
还需要注意一些因素来预防电化学腐蚀。
例如，要控制电解质的浓度和温度，避免过高的浓度和温度加速腐蚀的发生。
电化学腐蚀与防护是一个重要的学科，关乎到工业生产和设备的正常运行。
了解电化学腐蚀的机理和防护措施对于保护金属材料的完整性和延长使用寿命至关重要。
通过合理的防护措施和预防措施，可以有效地减少电化学腐蚀的发生，降低经济损失。
电化学腐蚀与防护的原理及其应用
电化学腐蚀与防护的原理及其应用电化学在电解、电镀、金属腐蚀及化学电源等方面都有广泛应用。
许多金属的冶炼和精炼，如锂、钠、铍、镁、铝和希土金属等的冶炼，镍、铜、锌、镉、铅等的精炼或提纯，都可以用电解的方法来实现。
利用电解的方法还可以制备许多基本化工产品，如氢氧化钠、氯酸钾、过氧化氢等。
电化学方法在机械制造部门也得到重要应用，如电镀、电解加工、电抛光、电泳涂漆等等。
在今天，电化学工业已经成为国民经济中的重要组成部分。
1．电镀这是电解原理的具体应用。
电镀时，把被镀的零件作阴极，镀层金属作阳极，电解液中含氧欲镀金属的离子。
电镀的过程中阳极溶解成金属离子，同时电镀液中的欲镀金属离子在阴极表面上析出。
今以镀黄铜为例，简要说明如下。
镀黄铜时，因铜的标准电极电势比锌的标准电极电势大得多，所以若单纯用锌盐和铜盐的混合溶液进行电镀，锌和铜就不可能同时在被镀零件上析出。
如果用含氰化锌、氰化亚铜和氰化钠为主要成份的电镀液，则溶液中的Zn2+和Cu+则可能同时在被镀零件上析出，从而形成黄铜镀层。
这是由于电镀液中存在着配位平衡：[Zn(CN)4]2- Zn2+＋4CN- K不稳＝2.0×10-17[Cu(CN)3]2- Cu+＋3CN- K不稳＝2.6×10-29因为[Cu(CN)3]2-配离子的不稳定常数远小于[Zn(CN)4]2-配离子的不稳定常数，所以在形成配离子后，Cu+浓度将远小于Zn2+浓度，从而使铜的电极电势降低到同锌的电极电势相近的程度，这样就有可能使Zn2+和Cu+同时在阳极上得到电子而形成铜锌合金－黄铜。
2．电抛光电抛光是金属表面精加工方法之一。
用电抛光可以获得平滑而有光泽的表面。
在电解过程中，利用金属表面凸出部份的溶解速率大于凹入部份的溶解速率，从而使表面平滑光亮。
电抛光时，把工件（如钢铁）作阳极，铅版作阴极，放入含有磷酸、硫酸和铬酐的电解液中进行电解，此时工件阳极铁因氧化而溶解。
金属的电化学腐蚀与防护教案示范三篇
金属的电化学腐蚀与防护教案示范三篇金属的电化学腐蚀与防护教案1教材分析：本节课程是高中化学的第四章第四节，着重介绍了金属的电化学腐蚀和防护的基础概念、原理和方法。
教材主要内容包括金属腐蚀的原因、腐蚀过程和类型，腐蚀的防护措施，以及防护材料的种类和应用。
教学目标：1. 理解金属腐蚀的原理和分类，知道何种因素引起腐蚀。
2. 了解金属腐蚀的过程，掌握腐蚀程度的判断方法。
3. 掌握金属的防腐方法，包括阳极保护、阴极保护、涂层保护等。
4. 了解防腐材料的种类和特点，学会正确使用防腐涂料。
5. 培养学生创新思维和探究精神，鼓励学生从职业方向出发，对未来进行规划和预测。
教学重点：1. 腐蚀的种类和原理；2. 防腐的措施和方法；3. 金属腐蚀评价和防腐涂料选用的标准。
教学难点：1. 腐蚀的电化学原理，包括阳极、阴极和电解质的反应过程。
2. 不同金属在不同环境下腐蚀的机理及防止腐蚀的方法；3. 防腐涂料的选用，涂层的厚度和附着力的衡量方法。
学情分析：本节课程是高中化学中的选修内容，通常在年级较高，化学基础知识相对扎实的学生中教授。
学生应该已经在前面的章节中学习了电化学的基础知识，如电极反应等，有一定的认知基础。
但对于电解质的种类、腐蚀机制等知识掌握不深刻。
部分学生可能没有接触过防腐涂料及防腐涂料的应用，在实验操作上可能需要师生合作互动。
教学策略：1. 采用启发式教学法，引导学生通过实验和讨论理解腐蚀的机理和防护原理。
2. 通过引导学生进行实际问题分析，提高学生独立思考和判断能力。
3. 通过研究具体的防腐实践案例，引导学生理解和掌握防腐的科学方法和实用技术。
4. 通过实验和模拟仿真，激发学生的探索精神和创新意识。
5. 课后安排相关的实验练习以及习题训练，巩固学生所学知识和应用能力。
教学方法：1. 课堂讲授结合视听、图像等多媒体资源，生动直观展示相应的实验现象及防腐涂料的应用例子等；2. 小组讨论及实验操作，寻找金属腐蚀的规律；3. 仿真实验、实物展示等多种方式交替使用，提高学生的学习兴趣和深度；4. 队伍合作、个人发现等多元化学习方式，培养学生的能力和探究意识。
金属的电化学腐蚀与防护
金属的电化学腐蚀与防护在我们的日常生活和工业生产中，金属材料无处不在，从建筑结构到交通工具，从家用电器到机械设备。
然而，金属的腐蚀问题却始终困扰着我们，给社会带来了巨大的经济损失和安全隐患。
其中，电化学腐蚀是金属腐蚀中最常见、危害最大的一种形式。
那么，什么是金属的电化学腐蚀？它是如何发生的？又该如何进行有效的防护呢？让我们一起来深入了解一下。
首先，我们来认识一下什么是电化学腐蚀。
简单来说，电化学腐蚀就是金属在电解质溶液中发生的氧化还原反应，导致金属原子失去电子变成离子而被腐蚀的过程。
与化学腐蚀不同，电化学腐蚀需要有电解质溶液的存在，并且会形成原电池，从而加速腐蚀的进行。
电化学腐蚀的发生通常需要满足几个条件。
第一，金属表面存在不均匀性，比如化学成分的差异、组织结构的不同或者物理状态的差别。
第二，要有电解质溶液，它可以是水、酸、碱或者盐溶液等。
第三，还需要有氧气或者其他氧化性物质的存在。
为了更清楚地理解电化学腐蚀的过程，我们以钢铁在潮湿空气中的腐蚀为例。
钢铁中通常含有碳等杂质，在潮湿的空气中，钢铁表面会吸附一层薄薄的水膜，水膜中溶解了氧气和二氧化碳等物质，形成了电解质溶液。
此时，钢铁中的铁和碳就构成了无数微小的原电池。
铁作为负极，失去电子被氧化成亚铁离子：Fe 2e⁻＝ Fe²⁺；碳作为正极，氧气在正极得到电子被还原：O₂＋ 2H₂O ＋ 4e⁻＝ 4OH⁻。
亚铁离子进一步与氢氧根离子结合生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁再被氧气氧化成氢氧化铁，最终脱水形成铁锈。
电化学腐蚀的危害是巨大的。
它不仅会导致金属材料的强度降低、性能下降，缩短设备的使用寿命，还可能引发严重的安全事故。
例如，桥梁的钢梁因为腐蚀而强度减弱，可能会发生坍塌；石油管道因为腐蚀而破裂，会造成环境污染和资源浪费。
既然电化学腐蚀如此可怕，那么我们应该如何进行防护呢？常见的防护方法主要有以下几种：第一种是涂层防护。
在金属表面涂上一层防腐涂料，如油漆、塑料、橡胶等，将金属与外界的电解质溶液隔离开来，从而阻止腐蚀的发生。
电化学腐蚀与防护知识讲解
电化学腐蚀与防护知识讲解电化学腐蚀是指材料在电解质溶液中发生的一种化学反应，由于外加电压或电流的作用，使金属表面发生氧化还原反应，导致金属表面的腐蚀现象。
电化学腐蚀是金属材料不可避免的问题，因此了解电化学腐蚀的机理和相应的防护措施非常重要。
一、电化学腐蚀机理电化学腐蚀的机理主要涉及三个要素：金属、电解质和电流。
在电解质溶液中，金属表面会存在一层氧化膜，称为被动膜。
当金属电极与电解质溶液接触时，电解质中的离子会进入金属表面，并在金属表面发生氧化还原反应。
这些反应可以分为阳极和阴极两个区域。
在阳极区域，金属表面发生氧化反应，而在阴极区域，发生还原反应。
这两个区域之间的电流称为腐蚀电流，也是金属腐蚀的主要原因。
二、电化学腐蚀类型根据腐蚀过程中的电流方向和金属的腐蚀行为，电化学腐蚀可以分为以下几种类型：1. 均匀腐蚀：金属表面均匀地腐蚀，导致金属整体性能下降。
这种腐蚀通常是由于金属与电解质溶液中的氧发生反应导致的。
2. 非均匀腐蚀：金属表面只有一部分区域腐蚀，而其他区域则相对较少。
这种腐蚀通常是由于材料内部存在着不均匀的组织结构或杂质引起的。
3. 显著腐蚀：金属表面局部出现大范围的腐蚀，形成孔洞或裂纹。
这种腐蚀通常是由于金属表面的局部缺陷或应力集中引起的。
三、电化学腐蚀的防护措施为了防止金属腐蚀，可以采取以下几种防护措施：1. 使用耐腐蚀性材料：选择具有良好耐腐蚀性能的材料可以减少金属腐蚀的风险。
例如，不锈钢具有良好的耐腐蚀性能，适用于许多腐蚀环境。
2. 表面涂层保护：在金属表面涂上一层保护性涂层，可以隔绝金属与电解质的接触，减少腐蚀的可能性。
常用的涂层材料包括涂漆、涂蜡等。
3. 电化学方法：通过施加外加电压或电流，可以改变金属表面的电位，从而减缓腐蚀速度。
例如，阳极保护和阴极保护就是常用的电化学防护方法。
4. 控制环境条件：控制金属周围的环境条件，如温度、湿度和气氛等，可以减少腐蚀的发生。
例如，保持金属表面干燥和清洁可以有效地减少腐蚀的可能性。
电化学腐蚀及防护
负极 (Fe) 正极 (C) 总反应： 总反应：
＋ Fe－2e-＝Fe2＋ －
2H＋＋2e-＝H2↑
（2）吸氧腐蚀 ） 水膜酸性较弱或中性
钢铁的吸氧腐蚀示意图 吸氧腐蚀示意 钢铁的吸氧腐蚀示意图
负极(Fe)： 2Fe - 4e- = 2Fe2+ ： 负极 正极 (C)： 2H2O + O2 + 4e- = 4OH： 总反应： 总反应：
析氢腐蚀 条 件 电 极 反 应 2Fe-4e-=2Fe2+ 负极Fe(- ) Fe-2e-=Fe2+ 负极 O2+2H2O+4e-=4OH正极C(+) 2H++2e-=H2↑ 正极 : Fe+2H+=Fe2++ H ↑ 2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2 2 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 Fe2O3 · nH2O 铁 联 系 腐蚀 。 水膜呈酸性。 水膜呈酸性。 酸性
例如 电流 本质 相互 关系
无 金属被氧化
化学腐蚀、电化腐蚀常同时发生, 化学腐蚀、电Байду номын сангаас腐蚀常同时发生, 后者更普遍
3、电化学腐蚀（钢铁腐蚀为例） 、电化学腐蚀（钢铁腐蚀为例） (1) 析氢腐蚀 H2O＋CO2 ＋ 水膜酸性较强 H2CO3 H＋＋HCO3-
钢铁的析氢腐蚀示意图 钢铁的析氢腐蚀示意图 析氢腐蚀示意
电化学腐蚀与防护
一、金属的腐蚀 金属腐蚀的实质 金属原子 被 氧 化 -ne-
金属阳离子
2、金属腐蚀的种类 、
种类 条件 化学腐蚀 金属与非电解 质等直接发生 化学反应
2Fe＋3Cl2＝2FeCl3 ＋
第八章电化学基础第十二节 金属的腐蚀与防护
（二）电化学保护法 分为阳极保护法和阴极保护法
●阴极保护法 使被保护的金属作为腐蚀电池的阴极
牺牲阳极法 将较活泼金属与被保护金属连接，较活泼金属 (Zn)作为腐蚀电池的阳极而被腐蚀，被保护金属则得到电子作为阴 极而达到保护的目的（P417 科学家戴维）
外加电流阴极保护法 利用外加电流，将被保护的金属与外 电源负极相接，变为阴极，废钢或石墨作为阳极
钢铁在常温和干燥空气中不易腐蚀，高温下（如轧钢时）易 被氧化生成一种氧化皮；若温度高于700℃还会发生脱碳现象。原 因：钢铁中渗碳体Fe3C与高温气体发生了反应
Fe3C(s) + O2(g) === 3Fe(s) + CO2(g)
Fe3C(s) + CO2(g) === 3Fe(s) + 2CO(g)
Fe3C(s) + H2O(g) === 3Fe(s) + CO(g) + H2(g)
反应在高温下反应速率可观。脱碳产生的H2，可向金属内部扩散 产生氢脆。脱碳和氢脆都会使钢铁其性能变坏
2023/2/20
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（二）电化学腐蚀
●定义 金属与电解质溶液接触时，电化学作用而引起的腐蚀
●后果 严重得多：电化学腐蚀约占整个腐蚀损失的90%左右
第十二节 金属的腐蚀与防护
●腐蚀(corrosion) 金属和周围介质接触时，由于化学作用或电
化学作用而引起的破坏称金属的腐蚀。例，铁生锈、银变暗。世界 每年因腐蚀而不能使用的金属制品的质量约相当于金属年产量的1/4 到1/3。金属腐蚀和防护是一项很重要的工作（高分子材料称老化）
一、腐蚀的分类及其机理 按机理，分为化学和电化学腐蚀
不同的缓蚀剂各自对某些金属在特定的温度和浓度范围内才有效，
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电化学腐蚀和防护1、金属腐蚀内容：金属的腐蚀是指金属或者合金跟周围接触到的化学物质发生化学反应而腐蚀损耗的过程2、金属腐蚀的本质：金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应3、金属腐蚀的类型：(1)化学腐蚀——金属和接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀化学腐蚀实质：金属和非电解质或其它物质相接触直接发生氧化还原反应而引起的腐蚀。
其腐蚀过程没有电流产生(2)电化学腐蚀——不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应。
比较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。
电化学腐蚀过程有电流产生(3)化学腐蚀与电化学腐蚀类型化学腐蚀电化学腐蚀条件金属跟非金属单质直接接触不纯金属或合金跟电解质溶液接触现象无电流产生有微弱电流产生本质金属被氧化较活泼金属被氧化联系两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍4、电化学腐蚀的分类————以钢铁的腐蚀为例进行分析类型析氢腐蚀(腐蚀过程中不断有氢气放出) 吸氧腐蚀(反应过程吸收氧气)条件水膜酸性较强(pH≤4.3)水膜酸性很弱或呈中性电极反应负极Fe－2e－===Fe2＋Fe－2e－===Fe2＋正极2H＋＋2e－===H2↑O2＋2H2O＋4e－===4OH－总反应式Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)24Fe(OH)2＋O2＋2H2O4Fe(OH)3Fe(OH)3脱去一部分水就生成Fe2O3·xH2O(铁锈主要成分)联系吸氧腐蚀更普遍5(1)对同一电解质溶液来说，腐蚀速率的快慢：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(2)对同一金属来说，在不同溶液中腐蚀速率的快慢：强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶液中(3)活动性不同的两种金属，活动性差别越大，腐蚀速率越快(4)对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀越快6、金属的防护(1)电化学防护①牺牲阳极的阴极保护法—原电池原理a．负极：比被保护金属活泼的金属b．正极：被保护的金属设备c．应用：在被保护的钢铁设备上装上若干锌块，腐蚀锌块保护钢铁设备，负极：锌块被腐蚀；正极：钢铁设备被保护②外加电流的阴极保护法—电解原理a．阴极：被保护的金属设备b．阳极：惰性金属或石墨c．应用：把被保护的钢铁设备作为阴极，惰性电极作为辅助阳极，均存在于电解质溶液中，接上外加直流电源。
通电后电子大量在钢铁设备上积累，抑制了钢铁失去电子的反应(2)改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等(3)加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法7、两种保护方法的比较：外加电流的阴极保护法保护效果大于牺牲阳极的阴极保护法【课后作业】1、判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”(1)所有金属纯度越大，越不易被腐蚀()(2)纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样()(3)干燥环境下金属不被腐蚀()(4)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物()(5)钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe3＋()(6)在金属表面覆盖保护层，若保护层破损后，就完全失去了对金属的保护作用()(7)外加电流的阴极保护法，构成了电解池；牺牲阳极的阴极保护法构成了原电池。
二者均能有效地保护金属不容易被腐蚀() 2、如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀的速度由快到慢的顺序为()A．②①③④⑤⑥B．⑤④③①②⑥C．⑤④②①③⑥D．⑤③②④①⑥3、下列与金属腐蚀有关的说法，正确的是()A．图1中，铁钉易被腐蚀B．图2中，滴加少量K3[Fe(CN)6]溶液，没有蓝色沉淀出现C．图3中，燃气灶的中心部位容易生锈，主要是由于高温下铁发生化学腐蚀D．图4中，用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块相当于原电池的正极4、如图所示的钢铁腐蚀中，下列说法正确的是()A．碳表面发生氧化反应B．钢铁被腐蚀的最终产物为FeOC．生活中钢铁制品的腐蚀以图②所示为主D．图②中，正极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－5、利用如图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，密封好，放置一段时间。
下列说法不正确的是() A．a管发生吸氧腐蚀，b管发生析氢腐蚀B．一段时间后，a管液面高于b管液面C．a处溶液的pH增大，b处溶液的pH减小D．a、b两处具有相同的电极反应式：Fe－2e－===Fe2＋6、利用如图装置可以模拟铁的电化学防护。
下列说法不正确的是()A．若X为锌棒，开关K置于M处，可减缓铁的腐蚀速率B．若X为锌棒，开关K置于M处，铁的保护属于牺牲阳极的阴极保护法C．若X为碳棒，开关K置于N处，铁的保护属于外接电流的阴极保护法D．若X为碳棒，开关K置于N处，X极发生还原反应7、如图装置中，小试管内为红墨水，具支试管内盛有pH＝4久置的雨水和生铁片。
实验时观察到：开始时导管内液面下降，一段时间后导管内液面回升，略高于小试管内液面。
下列说法正确的是()A．生铁片中的碳是原电池的阳极，发生还原反应B．雨水酸性较强，生铁片仅发生析氢腐蚀C．墨水回升时，碳电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－D．具支试管中溶液pH减小8、将两根铁钉分别缠绕铜丝和铝条，放入滴有混合溶液的容器中，如图所示，下列叙述错误的是()A．a中铁钉附近呈现蓝色沉淀B．b中铁钉附近呈现红色C．b中发生吸氧腐蚀D．a中铜丝附近有气泡产生9、如图所示装置中，小试管内为红墨水，U形管中盛有pH＝4的雨水和生铁片。
经观察，装置中有如下现象：开始时插在小试管中的导管内的液面下降，一段时间后导管内的液面回升，略高于U形管中的液面。
以下有关解释不合理的是()A．生铁片中的铁是原电池的负极，发生氧化反应生成Fe2＋B．雨水酸性较强，生铁片开始发生析氢腐蚀C．墨水液面回升时，正极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－D．如果将生铁片换成铜片，也会出现开始小试管中的导管内的液面下降，一段时间后导管内的液面回升的现象10、研究电化学腐蚀及防护的装置如右图所示。
下列有关说法错误的是()A．d为石墨，铁片腐蚀加快B．d为石墨，石墨上电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－C．d为锌块，铁片不易被腐蚀D．d为锌块，铁片上电极反应为2H＋＋2e－===H2↑11、相同材质的铁在下列情形下最不易被腐蚀的是()12、一定条件下，碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下表。
下列说法错误的是()pH 2 4 6 6.5 8 13.5 14腐蚀快慢较快慢较快主要产物Fe2＋Fe3O4Fe2O3FeO－2A．当pH＜4时，碳钢主要发生析氢腐蚀B．当pH＞6时，碳钢主要发生吸氧腐蚀C．当pH＞14时，正极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O D．在煮沸除氧气后的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会减缓13操作取一块打磨过的生铁片，在其表面滴1滴含酚酞和K3[Fe(CN)6]的食盐水现象放置一段时间后，生铁片上出现如图所示“斑痕”。
其边缘处为红色，中心区域为蓝色，在两色环交界处出现铁锈A－＋C．边缘处：O2＋2H2O＋4e－===4OH－D．交界处：4Fe2＋＋O2＋10H2O===4Fe(OH)3＋8H＋14、城市地下潮湿的土壤中常埋有纵横交错的管道和输电线路，当有电流泄漏并与金属管道形成回路时，就会引起金属管道的腐蚀。
原理如图所示，但若电压等条件适宜，钢铁管道也可能减缓腐蚀，此现象被称为“阳极保护”。
下列有关说法不正确的是()A．该装置能够将电能转化为化学能B．管道右端腐蚀比左端快，右端电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋C．如果没有外加电源，潮湿的土壤中的钢铁管道比较容易发生吸氧腐蚀D．钢铁“阳极保护”的实质是在阳极金属表面形成一层耐腐蚀的钝化膜15、常温下，用压强传感器探究生铁在pH＝2和pH＝4的醋酸溶液中发生腐蚀的装置及得到的图像如下，分析图像，以下结论错误的是()A．溶液pH≤2时，生铁发生析氢腐蚀B．在酸性溶液中生铁可能发生吸氧腐蚀C．析氢腐蚀和吸氧腐蚀的速率一样快D．两溶液中负极反应均为Fe－2e－===Fe2＋16、实验探究(1)若棉团浸有NH4Cl溶液，铁钉发生___________腐蚀，正极反应式为___________________，右试管中现象是______________(2)若棉团浸有NaCl溶液，铁钉发生________腐蚀，正极反应式为_______，右试管中现象是___________________________。
17、如图装置中，小试管内为红墨水，具支试管内盛有pH＝4久置的雨水和生铁片。
实验时观察到：开始时导管内液面下降，一段时间后导管内液面回升，略高于小试管内液面。
(1)开始时，生铁发生________腐蚀，负极反应式为_________________(2)一段时间后，生铁发生______________腐蚀，正极反应式为_________，具支试管内雨水的pH的变化情况为_____________，最后生铁片表面形成红棕色铁锈(Fe2O3·x H2O)，那么后期溶液中发生的反应方程式有______________________________、2Fe(OH)3===Fe2O3·x H2O＋(3－x)H2O。
18、如图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。
(1)腐蚀过程中，负极是________(填图中字母“a”或“b”或“c”)(2)环境中的Cl－扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl，其离子方程式为_________(3)若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl，则理论上耗氧体积为________L(标准状况)。
19、利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。
若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于__________处。
若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为_____________________________________________【电化学腐蚀和防护】答案1、(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×(6)×(7)√2、C解析①是Fe为负极，杂质碳为正极的原电池腐蚀，是铁的吸氧腐蚀，腐蚀较慢。
其电极反应式：负极Fe－2e－===Fe2＋，正极2H2O＋O2＋4e－===4OH－。
②③④均为原电池，③中Fe为正极，被保护；②④中Fe为负极，均被腐蚀，但Fe和Cu的金属活动性差别大于Fe和Sn的，故Fe－Cu原电池中Fe被腐蚀的较快。
⑤是Fe接电源正极作阳极，Cu接电源负极作阴极的电解腐蚀，加快了Fe的腐蚀。
⑥是Fe接电源负极作阴极，Cu接电源正极作阳极的电解腐蚀，防止了Fe的腐蚀。