高中化学选修一金属的腐蚀和防护全解

[交流研讨]
你知道自行车的金属部件采用了什么样的防护措施吗?
镀铬
烤蓝
烤漆
涂机油
涂凡士林
镀锌
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 某些工具的“机械转动部位”涂 油脂（机油），为什么不能用油
漆
衣架和电线的外面包上一层塑料层
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
总结：金属腐蚀的本质
化学腐蚀和电化学腐蚀都是铁等金属原子失去电子变 成阳离子的过程。也就是说,金属在腐蚀过程中,发生了 氧化还原反应。
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。 2、介质：
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。
a.牺牲阳极的阴极保护法. ＞牺牲阳极的阴极保护法
b.外加电流的阴极保护法. ＞有一般防腐条件保护 ＞无防腐条件
现 有气泡产 相当长时
象
生，反应 速率快
间铁钉未 被腐蚀
铁钉渐 渐生锈
植 物 煮油沸后迅速冷 却的蒸馏水
氧wk.baidu.com气
无水CaCl2
无现象
无现象
分 析
铁钉被腐
由于无O2， 较长时间铁
蚀最快 钉未被腐蚀
铁钉被 腐蚀
由于无O2 ，铁钉未 被腐蚀
由于无 H2O铁钉 不能被腐 蚀
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
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。
请你预测铁在月球上会不会生锈？为什么？ 不会，因为月球上缺少水分和氧气。
为什么一块铜板上有铁铆钉时，铁钉更易生锈？ 铜板表面凝结一层水膜，空气中二氧化碳和二氧化硫等 ，沿海空气中的氯化钠等溶入其中形成电解质溶液。铜 板(+)与铁铆钉(-)及电解质溶液便构成了原电池，相对活 泼的铁被腐蚀。
电工操作规定：铜线和铝线不能拧在一起，为什么？
金属腐蚀的危害
金属的腐蚀对国民经济带来的损失是惊人的，统计报 告，全世界每年由于腐蚀而报废的金属设备和材料，约相 当于金属年产量的1/3。
全世界每年因金属腐蚀造成的直接经济损失约达 ７００００亿美元，约占各国国内生产总值（GDP）的
2%～4%，是地震、水灾、台风等自然灾害造成损失总和 的６倍，至于因设备腐蚀损坏而引起的停工减产、产品质 量下降、污染环境、危害人体健康甚至造成严重事故的损 失，就更无法估计了。
化学腐蚀 金属跟接触到的物质(如氯气.氧气等
)直接发生化学反应而引起的腐蚀
电化学腐蚀 不纯的金属（或合金）跟电解质溶
（更普遍） 液接触时，发生原电池反应，比较 活泼的金属失去电子而被氧化腐蚀
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）原理： 金属跟氧化剂直接发生氧化还原反应。
（3）影响因素： ➢金属的活泼性---内因 ➢金属越活泼，越易被腐蚀； ➢金属所处的环境温度越高，腐蚀速率越快； ➢氧化剂浓度越大，腐蚀速率越快。
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
放在南极已差不多 90年食品罐头
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？
金属腐蚀的现象
锈蚀的轮船
铁锈 Fe2O3·XH2O
锈蚀的闸门
锈
锈
蚀
蚀
的
的
楼
铜
梯
狮
铜绿Cu2(OH)2CO3
全球每分钟就有1吨钢腐蚀成铁锈.
一、金属的腐蚀
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。
金属腐蚀的本质：金属失去电子被氧化
金属原子 失e－
金属阳离子
氧化反应
类型
在潮湿的空气里,钢铁表面吸附了一层薄薄 的水膜。水能电离出少量的H +和OH -,同时由于 空气中CO2的溶解,使水里的H + 增多：
H2O + CO2
H2CO3
H + + HCO3 -
这样在钢铁表面形成了一层电解质溶液的薄膜, 它跟钢铁里的铁和少量的碳构成无数微小的原电 池。
➢铁生锈的必需条件： 空气+水 ➢加速铁生锈的条件： 空气+电解质溶液
总结：金属防护的常用方法 —排除造成腐蚀的因素
(1)在金属表面覆盖保护层:
a.涂矿物质油脂、油漆或覆盖搪瓷塑料.
b.镀抗蚀金属－电镀、热镀、喷镀法. c.用化学方法使其表面形成一层致密氧化膜，如烤蓝.
(2)改变金属内部组成结构而增强抗腐蚀能力，如
制成不锈钢.
(3)电化学保护法.
防腐措施由好到坏的顺序: 外接电源的阴极保护法
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。
2、电化学腐蚀
不纯的金属（或合金）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。
科学探究 不同条件下铁钉的腐蚀
实验 方案
醋酸溶液
煮沸后迅速冷 却的蒸馏水
NaCl溶液