金属的腐蚀和防护课件

钢铁的吸氧腐蚀示意图
吸氧腐蚀有关方程式： 负极： 2Fe－4e－===2Fe2＋ ； 正极： 2H2O＋O2＋4e－===4OH－ ； 总反应：2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 。
最终生成铁锈(主要成分为Fe2O3·xH2O)， 反应如下：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 ，
2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O+ (3-x)H2O.
化学腐蚀与电化学腐蚀的比较
类型
化学腐蚀
电化学腐蚀
条件
金属跟氧化剂(如O2、 Cl2、SO2等)直接接触
不纯的金属(或合金)跟电解 质溶液接触
本质 金属被氧化的过程 较活泼的金属被氧化的过程
现象
_无__电流产生
_有__微__弱__电流产生
金属原子的结构特征
大部分金属最外层电子数较_少__，容易失__去__电子， 表现出较强的还__原__性，通常发生_氧__化_反应。
一、金属的腐蚀
1、定义： 金属或合金与周围接触到的气体或液体 进行化学反应而腐蚀损耗的过程。
2、本质： 金属失去电子被氧化。 M - ne- = Mn+ 3、分类： 根据接触的 介质 和 化学原理 不同
一位年轻的化学家来看望格林太太，并为格林太太揭开了病因。 化学家发现了什么？你能为格林太太开一个药方吗？
由于金与铁（钢的主要成分）是活动性不同的 两种金属，唾液中含有电解质，故构成了原电池， 产生了微小的电流，使得格林太太头痛，因此必须 换掉其中的一颗牙。
二、金属的防护
1、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。
刷油漆、涂机油、加塑料层、电镀等
（3）、电化学防护
牺牲阳极的阴极保护法
原理：应用__原__电__池__原理，让被保护的金属做_正___极，找另 一种活泼性较强的金属做_负___极
外加电流的阴极保护法
原理：应用_电__解__池__原理，将被保护的钢铁设备做_阴___极，用惰性 电极做辅助_阳___极，在外加直流电的作用下，电子被迫流向被保护 的钢铁设备，使钢铁表面的腐蚀电流降至零或接近等于零。
自行车的钢圈和车铃是在钢上镀 上一层既耐腐蚀又耐磨的Cr
你还知道哪些防止金属腐蚀的方法？ 请举例说明。
锌块
用牺牲锌块的方法来保护 船身，锌块必须定期更换
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
2、金属的防护方法
（1）、改变金属的内部组织结构
不锈钢等合金
（2）、在金属表面覆盖保护层
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，而海南地区潮湿多雨，温度 高，易发生电化学腐蚀。
钢铁在干燥的空气里长时间不易被腐 蚀,但在潮湿的空气里却很快被腐蚀, 这是什么原因呢?
钢铁表面形成的微小原电池示意图
钢铁的析氢腐蚀示意图
析氢腐蚀有关方程式： 负极： Fe－2e－===Fe2＋ ； 正极： 2H＋＋2e－===H2↑ ； 总反应：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 。
发生___吸__氧___腐蚀,电极反应式为： 负极：______F_e_–__2_e_－_＝__F_e_2_+__________, 正极：_____O_2_+_2_H__2_O_+_4_e__－_＝__4_O_H__－_______
（2） 若液面下降，则溶液呈___酸_____性，发生
____析__氢___腐蚀，电极反应式为： 负极：________F_e_–_2_e_-_＝__F_e_2_+_______， 正极：_________2_H_+_+_2_e_－_＝__H__2↑_____________
（2）、介质： 金属在潮湿的空气中、接触腐蚀性气体或电解
质溶液，都容易被腐蚀。
自行车如何防生锈？
为了防止自行车的金属构件生锈，主要采取在金属 构件的表面上加防护层的方法。例如：在链条和齿 轮上涂机油，在车架和挡泥板上烤一层漆，将车座 弹簧用一层“烤蓝”（Fe3O4保护层）保护，将车把、 钢圈和车辐条进行电镀（车把、钢圈一般采用三层 电镀：底层镀铜，中间镀镍，表层镀铬，车辐条表 面一般镀锌），等等。
4.下列各情况，其中，铁片腐蚀的速率由快到慢的顺序： （__5_）__›_（__2_）__›_（__1_）__›_（__3_）__›_（__4_）_
祝
您
结 论
铁钉被腐 蚀最快
铁钉渐 渐生锈
铁钉被 腐蚀
相当长时
间铁钉未 无现象 被腐蚀
无现象 无现象
由于无O2， 较长时间 铁钉未被 腐蚀
由 铁 腐于钉蚀无未被O2，由H能2于被O无腐铁O蚀钉2不、
由于无H2O， 铁钉不能被 腐蚀
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？
实验总结：
铁钉遇到强酸或有O2、H2O存在的情况下，铁均可被腐蚀， 遇到电解质时，一般腐蚀速率更快。
A．①③④ C．②③④
B．①②③ D．全部
2．有关金属腐蚀的论述，正确的是（ D ）
A．金属的腐蚀一定伴有电流产生 B．Fe在干燥的氯气里比在潮湿的空气里更易 被腐蚀 C．发生化学能转变为电能的腐蚀时较活泼的 金属总是作正极而被腐蚀 D．发生电化腐蚀时都有能量的转变，且被腐 蚀的金属总是失电子
3、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__或__碱____性，
此外，用不锈钢制作 车辐条，用铝合金代 替钢铁制作一些构件 也是防止自行车的金 属构件生锈的常用方 法。
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 油脂来防锈，为什么不能用油漆
金属腐蚀
化学腐蚀 电化学腐蚀
一、金属的腐蚀
1、化学腐蚀
（1）定义： 金属跟接触到的物质（如O2、CI2、SO2等） 直接发生化学反应而引起的腐蚀。
（2）影响因素： ➢环境的温度 ➢金属的活泼性 ➢氧化剂浓度等
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。
家用燃气灶
相互 化学腐蚀与电化学腐蚀往往_同__时_发生，但电__化__学__腐__蚀 关系 比化__学__腐__蚀__要普遍得多
吸氧腐蚀与析氢腐蚀的比较(以钢铁腐蚀为例)
类型 条件 正极反 应(C)
负极反 应(Fe)
电池总 反应
其他 反应
联系
吸氧腐蚀
析氢腐蚀
水膜呈__中__性__或__弱__酸__性___ 水膜呈__酸__性__（pH＜4.3）
O2＋4e－＋2H2O === 4OH－
2H＋＋2e－=== H2↑
2Fe－4e－ === 2Fe2＋
Fe－2e－=== Fe2＋
2Fe＋O2＋2H2O ===2Fe(OH)2 Fe＋2H＋ === Fe2＋＋H2↑
4Fe(OH)2＋2H2O＋O2=== 4Fe(OH)3 Fe(OH)3失水转化为铁锈(Fe2O3·xH2O)
请你当医生
格林太太是位漂亮、开朗、乐观的妇女。当她开怀大笑的时候，人们可以发现 她一口整齐洁白的牙齿中详有两颗假牙：其中一颗是黄金的，这是她富有的标志； 另一颗是不锈钢的，这是一次车祸后留下的痕迹。
令人百思不得其解的是，自从车祸以后，格林太太经常头痛、夜间失眠、心情 烦躁……医生搅尽了脑汁，格林太太的病情仍未好转……
科学探究
不同条件下铁钉的腐蚀
现有洁净无锈的铁钉，试管、植物油、干 燥剂CaCl2、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。（本实 验需要一周前开始做）
实 验 方 案
记 有气泡产
录
生，反应 速率快
吸氧腐蚀更普遍
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
Fe 2 O 3•nH2O）。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子，从而 被腐蚀。
金属的腐蚀与防护
金属的腐蚀 金属的防护
小结
本质 类型 本质
金属失去电子，被氧化
化学腐蚀 电化学腐蚀 防止金属被氧化
析氢腐蚀 吸氧腐蚀
改变金属内部的结构
方法
在金属表面覆盖保护层 应用电化学原理防护
牺牲阳极的阴极保护法 外加电流的阴极保护法
练习
1．下列方法可用于金属防护的是（ D ） ①原电池反应 ②涂油漆 ③电镀 ④ 置于干燥环境
金属腐蚀的防护措施
原理
方法
适用对象
包覆塑料层
工具或车把
防化学 腐蚀
使氧化剂与 金属隔离
涂油漆 涂矿物油
电镀
户外铁制设备 机械运转部分 精密仪器或设备
改变金属 内部结构
制成不锈钢 精密仪器或设备
防电化
牺牲锌(镁)块 牺牲锌(镁)保护铁 大型门闸与舰船
学腐蚀 与外接电源负极相连 铁作阴极被保护 大型水上设施
高中化学人教版选修1锈，[铁锈的主要成分： Fe2O3]·XH
2O
铜器表面生成一层薄薄的铜绿[铜 绿的主要成分是 Cu2(OH)2CO3 ]
钢铁生锈,大桥断裂！
金属腐蚀的危害
据有关专家介绍，全球每一分钟就有1吨钢腐 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 产总值的6%左右。