金属的电化学腐蚀与防护》

交流与讨论
铁生锈除了必须有空气及水的参与外，还受其他一些因素 的影响。请解释下列有关铁生锈现象的原因。
1.相对于在内河行驶的轮船来说，海轮更容易被腐蚀。 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，而在电解质溶液中，电化学腐蚀更容易进行。
2. 1910年遗留在南极的食品罐头盒，其表面至今很少有铁锈 出现。
b装置中:
负极： Fe - 2e- = Fe2+ 正极： 2H++ 2e- =H2 ↑ 总反应： Fe + 2H+ =Fe2+ + H2 ↑
分析：当钢铁处于酸性气氛中时，易发生析氢腐蚀.
钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条 件
水膜呈酸性。
水膜酸性很弱或呈中性。
负极Fe(- ) Fe-2e-=Fe2+
是由于南极的温度常年在0℃以下，说明在较高温度下， 腐蚀更易进行。
交流与讨论
3.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， 铁作原电池的负极，因此铁易被腐蚀而生锈。 4.当化工厂派出的废气为酸性气体时,工厂附近的铁 制品容易生锈。 说明铁制品在酸性条件下比在中性条件下更容易被 腐蚀。
思考：导管中的水柱变化说明什么问题？
装置a中的导管中水柱上升，说明大试管内气体压强
减小， a装置中有气体参加反应。
装置b中的导管中水柱下降，说明大试管内有气体生 成。
思考：向铁粉中加入碳粉的作用是什么？
在a装置中铁、碳、氯化钠溶液及b装置中铁、碳、 醋酸均构成原电池，能加快化学反应速率。
写出电极反应式及总反应方程式。
正极：2H++2e-＝H2↑ 。
二、金属的电化学保护
1.牺牲阳极的阴极保护法
在被保护的金属设备上装上比铁活泼的金属 作原电池的负极（阳极）被腐蚀，而金属设 备作正极（阴极）被保护。
牺牲阳极的阴极保护法示意图
2.外加电流的阴极保护法 把被保护的金属作为阴极，惰性电极作辅助阳 极，存在电解质溶液中，接外加直流电原，使阴 极得到保护。此法主要用于防止土壤、海水及水 中金属设备的腐蚀。
练习：
在1L K2SO4和CuSO4的混合溶液中，c(SO42-)=2.0 mol·L-1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段 时间后，两极均收集到22.4L（标准状况）气体，
C 则原溶液中K+的物质的量浓度为（ ）
A、2.0 mol·L-1 B. 1.5 mol·L-1 C. 1.0 mol·L-1 D. 0.5 mol·L-1
第四章 电化学基础
第四节 金属的电化学腐蚀与防护
创设情景
讨论：
写出下列有关的反应方程式： 1、铁与氯气反应。 2、铁与铜用导线连接共同插入稀硫酸中。 3、铁、铜共同插入稀硫酸中，铁与外加电源 正极相连，铜与外加电源负极相连。
思考：上述反应中，铁都发生了什么变化？
一、金属腐蚀
1、定义： 金属或合金跟接触的气体或液体发生氧
电 极 反
正极C(+) 总反应:
2H++2e-=H2↑ Fe + 2H+ =
应 Fe2+ + H2 ↑
2Fe-4e-=2Fe2+
O2+2H2O+4e-=4OH2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
Fe2O3 ·xH2O （铁锈）
联 系
通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。
a装置中： 负极： 2Fe - 4e- = 2Fe2+ 正极： O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
总反应： 2Fe+ O2+2H2O =2Fe(OH)2 分析：中性或酸性很弱条件下，易发生吸氧腐蚀。
进一步反应： 4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O =4 Fe(OH)3
2Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O+(3-x) H2O
课堂练习
1、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
很弱的酸性 或中性
性，发生
吸氧 腐蚀,电极反应式为：负极：2Fe–4e-＝2Fe2,+
正极： O2+2H2O+4e-＝4OH－
（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： Fe–2e-＝Fe2+
辅助阳极 （不溶性）
外加电流的阴极保护法示意图
除此以外还有其它防护方法？
3、其它方法：
①在金属表面覆盖保护层。如喷油漆、涂油脂。 ②制成防腐的合金。如不锈钢。
课堂练习
2、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
而引起的腐蚀。
实验4-3
向铁粉中加入少量的碳粉，混合 均匀后，撒入内壁分别用氯化钠 和稀醋酸润湿过的两支试管分别 标记为a、b中，按图1-28装置好 仪器。几分钟后，打开止水夹， 观察、比较导管中水柱（在水中 滴加几滴红墨水）的变化和试管 中的现象。
实验现象： 装置a中的导管中水柱上升，装置b中 的导管中水柱下降。
仍然熠熠生辉不生锈，下列对起原因的分析，最（可能D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。 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。
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课堂练习
3、镀锌铁皮和镀锡铁皮破损后哪个更易被腐蚀？为什么？ 4.下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是
(5) (2) (1) (3) (4)
化还原反应而损耗的过程。
2、本质： 金属原子 失e-
金属阳离子
氧化反应
M – ne- = Mn+
3、类型：
（1）化学腐蚀：
金属与接触到的干燥气体（如O2、Cl2、SO2等）或非 电解质液体（如石油）等直接发生氧化还原反应而引 起的腐蚀。
（2）电化腐蚀： 不纯的金属或合金与电解质溶液接触发生原电池反应