化学选修4 第四章 第四节

第四章电化学基础4.金属的腐蚀与防护金属的腐蚀在生活中非常普遍钢铁生锈•铜器生锈铜器表面生成铜绿金属制品的腐蚀•金属腐蚀给生产生活带来很多不便，造成了巨大的经济损失。•全世界每年因为金属腐蚀造成的直接经济损失约达7000亿美元，是地震、水灾、台风等自然灾害造成损失总和的6倍。•我国因金属腐蚀造成的损失占国民生产总值(GNP)的4%，钢铁因腐蚀而报废的数量约占钢铁当年产量的25%-30%。•金属腐蚀还可能造成环境污染。资料在线一.金属的腐蚀金属跟周围接触到的气体或液体发生氧化还原反应而腐蚀损耗的过程,即为金属的腐蚀。本质:金属失去电子被氧化种类:化学腐蚀、电化学腐蚀（根据与金属接触的介质不同）金属的化学腐蚀受哪些因素的影响?燃气炉的中心部位最容易生锈罐头放在南极已差不多90年了,却很少生锈——温度1.化学腐蚀金属跟接触到的干燥气体（如O2、Cl2、SO2）或非电解质液体（如石油）直接发生化学反应做饭用的铁锅日久天长越用越薄,你知道为什么吗?不纯的金属跟电解溶液接触时,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。2.电化学腐蚀电化学腐蚀是造成钢铁腐蚀的主要原因电解质溶液与铁和铁中少量的碳构成了原电池H2O+CO2H2CO3H++HCO3-在潮湿的空气里,钢铁的表面吸附了一层薄薄的水膜,水膜溶解来自大气中的CO2、SO2、H2S,使水膜中又含有一定量的H+。铁是负极,碳是正极,在正极,H+得到电子（1）析氢腐蚀负极Fe-2e-Fe2+正极2H++2e-H2条件:酸性环境Fe2++2OH–=Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3条件:中性或酸性极弱环境负极:2Fe-4e-=2Fe2+正极:2H2O+O2+4e-=4OH-(2)吸氧腐蚀水膜的酸性很弱或呈中性,但溶有一定量的氧气析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以Fe为例）析氢腐蚀吸氧腐蚀(更普遍)条件水膜酸性较强水膜酸性很弱或中性电极反应负极正极2H++2e-=H2↑Fe-2e-=Fe2+O2+2H2O+4e-=4OH-(1)若液面上升,则溶液呈性,发生腐蚀,电极反应式为:负极:,正极:。课堂练习1.如图,水槽中试管内有一枚铁钉,放置数天观察:(2)若液面下降,则溶液呈性,发生腐蚀,电极反应式为:负极:,正极:。中性或碱性吸氧Fe–2e-＝Fe2+O2+2H2O+4e-＝4OH-酸析氢Fe–2e-＝Fe2+2H++2e-＝H2↑P85实验4-3注意:化学腐蚀与电化学腐蚀的比较化学腐蚀电化腐蚀条件金属跟氧化剂直接接触不纯金属跟电解质溶液接触（发生原电池反应）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实例金属与氧气、氯气等物质直接反应钢铁在潮湿的空气中被腐蚀联系两者往往同时发生,电化学腐蚀更普遍二者都是金属原子失电子变成阳离子的过程2.金属的防护方法（1）在金属表面覆盖保护层,如:涂油漆、镀Zn、镀Sn、镀Cr等,或制成氧化膜。（2）改变金属内部组织结构,如:将钢铁制成不锈钢。（3）金属的电化学防护1.牺牲阳极的阴极保护法二.金属的电化学保护发生电化学腐蚀时,总是作为原电池负极（阳极）的金属被腐蚀,作为正极（阴极）的金属不被腐蚀。让被保护金属成为正极（阴极），则该金属不会被腐蚀。在被保护的钢铁设备上装若干镁铝合金或锌块镁、锌比铁活泼,它们成为原电池负极（阳极）,不断遭受腐蚀,而作为正极（阴极）的钢铁设备就被保护了下来——牺牲阳极的阴极保护法牺牲阳极(负极)的阴极(正极)保护法-+2.外加电流的阴极保护法将被保护的钢铁设备（如钢闸门）做阴极,用惰性电极做辅助阳极,在外加直流电作用下,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。辅助阳极(不溶性)外加电流的阴极保护法示意图外加电流的阴极保护法烤蓝涂机油烤漆涂凡士林镀锌镀铬[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?方法防腐效果价格镀塑差便宜涂油漆一般便宜镀锡好中等镀铬好昂贵镀锌很好中等使用不锈钢很好昂贵铁器烤蓝好中等金属常用防腐蚀方法的比较1.解释下列现象并写出有关原电池的电极反应:(1)马口铁(镀Sn铁皮)做的罐头,打开后为什么极易生锈?(2)轮船船壳的水线以下部分,为什么要装上一定数量Zn块?(3)在一块表面无锈的铁片上滴一滴含酚酞的食盐水,放置一段时间后可以看到液滴周围逐渐呈现红色,并慢慢形成红褐色的锈斑。(4)烧过菜的铁锅未及时洗净(残液NaCl),第二天便出现红褐色锈斑。2.下列制氢气的反应速率最快的是（）A.纯锌和1mol/L硫酸B.纯锌和18mol/L硫酸C.粗锌和1mol/L硫酸D.粗锌和18mol/L硫酸3.下列叙述说明金属甲比乙活泼性强的是（）A.甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中,乙溶解,甲上有H2气放出;B.在氧化–还原反应中;甲比乙失去的电子多C.将甲乙作电极组成原电池时甲是负极D.同价态的阳离子,甲比乙的氧化性弱CCD金属腐蚀的快慢程度：电解池的阳极原电池的负极化学腐蚀原电池的正极电解池的阴极海水CFe+-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)5.下列装置中四块相同的Zn片,放置一段时间后腐蚀速率由快到慢的顺序是______________________(4)(3)(1)(2)6.分析右图,按要求写出有关反应方程式:（1）铁棒上的电极反应式为:_________________________（2）碳棒上的电极反应式为:_________________________（3）溶液中发生反应的化学方程式:__________________________________________________2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3O2+2H2O+4e-＝4OH-2Fe–4e-＝2Fe2+7.盐酸与锌片反应时,若加入可溶性醋酸铜晶体[(CH3COO)2Cu],将产生两种影响生成速率的因素,其一是:___________________________________________;其二是:________________________________________________________________。H+与CH3COO-结合生成CH3COOH,使H+浓度减小,从而减慢了反应速率Zn置换出Cu形成了原电池,从而加快了反应速率P87科学探究【作业】P83T1-T6