第四节金属的电化学腐蚀与防护Microsoft PowerPoint 演示文稿

第四章电化学基础第四节金属的电化学腐蚀与防护金属腐蚀我国作为世界上钢铁产量最多的国家（2005年全国生产钢材37117.02万吨），每年被腐蚀的铁占到我国钢铁年产量的十分之一，因为金属腐蚀而造成的损失占到国内生产总值的2%~4%；约合人民币：3000亿元（2005年我国国内生产总值将达15万亿元）。根据各国调查结果，一般说来，金属腐蚀所造成的经济损失大致为该国国民生产总值的4%左右。另据国外统计，金属腐蚀的年损失远远超过水灾、火灾、风灾和地震（平均值）损失的总和，在这里还不包括由于腐蚀导致的停工、减产和爆炸等造成的间接损失。金属腐蚀的主要害处，不仅在于金属本身的损失，更严重的是金属制品结构损坏所造成的损失比金属本身要大到无法估量。腐蚀不仅造成经济损失，也经常对安全构成威胁。国内外都发生过许多灾难性腐蚀事故，如飞机因某一零部件破裂而坠毁；桥梁因钢梁产生裂缝而塌陷；油管因穿孔或裂缝而漏油，引起着火爆炸；化工厂中储酸槽穿孔泄漏，造成重大环境污染；管道和设备跑、冒、滴、漏，破坏生产环境，有毒气体如Cl2、H2S、HCN等的泄漏，更会危及工作人员和附近居民的生命安全。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。面对这样惊人的数据和金属腐蚀危害事实，大家有没有想过：金属怎么会被腐蚀？怎样防腐？学习目标：1、了解金属腐蚀的种类，探究金属发生电化学腐蚀的原因2、认识金属腐蚀的危害及现代防腐措施，感受化学对人类生产和生活的影响3、理解析氢腐蚀和吸氧腐蚀发生原理，能正确书写电极反应4、了解常见的金属防护措施（电化学防护）金属阳离子失e-氧化反应3、金属腐蚀的类型化学腐蚀电化腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀（常见普遍）金属原子2、金属腐蚀的本质：金属（或合金）跟周围接触到的气体（或液体）反应而腐蚀损耗的过程。一、金属的电化学腐蚀1、金属腐蚀概念金属腐蚀化学腐蚀：金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。特点：反应简单、金属与氧化剂之间的氧化还原反应。电化学腐蚀：不纯的金属或合金与电解质溶液接触，会发生原电池反应，比较活泼的金属失电子被氧化的腐蚀。特点：更普遍、危害更大化学腐蚀和电化学腐蚀的比较化学腐蚀电化学腐蚀条件现象反应影响因素腐蚀快慢相互关系化学腐蚀和电化学腐蚀同时发生，但电化学腐蚀更普遍较活泼的金属被氧化金属被氧化有微弱的电流产生不产生电流不纯金属或合金跟电解质溶液接触金属跟接触的物质反应随温度升高而加快与原电池的组成有关相同条件下较电化学腐蚀慢较快钢铁表面形成的微小原电池示意图钢铁的电化学腐蚀：钢铁的析氢腐蚀钢铁的吸氧腐蚀[教材85页实验]将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放入下图具支试管中，观察导管中水柱变化，并思考引起变化的原因？吸氧腐蚀2Fe-4e-=2Fe2+O2+2H2O+4e-=4OH-2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O+(3-x)H2O进一步反应：负极：正极：电池反应：4.钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较Fe2O3·nH2O（铁锈）通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍。析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜呈酸性。水膜呈弱酸性、中性或碱性。电极反应负极Fe(-)Fe-2e=Fe2+2Fe-4e=2Fe2+正极C(+)2H2O+2e－=H2↑+2OH－O2+2H2O+4e=4OH-总反应:Fe+2H2O==Fe(OH)2+H2↑2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3联系课堂练习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，则溶液呈性，发生腐蚀,电极反应式为：负极：,正极：若液面下降，则溶液呈性，发生腐蚀，电极反应式为：负极：正极：。（2）中性或碱性吸氧Fe–2e-＝Fe2+O2+2H2O+4e-＝4OH－酸性析氢Fe–2e-＝Fe2+2H++2e-＝H2↑请大家根据铁生锈的原理，思考应采取什么措施防止铁生锈？交流与讨论请大家阅读课本Ｐ86-87原理：形成原电池时，让被保护金属作正极(阴极)，不反应受到保护；而活泼金属作负极(阳极)，反应受到腐蚀。1.牺牲阳极的阴极保护法二、金属的电化学防护船底钢板焊锌2.外加电流的阴极保护法原理：将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极，使被保护的金属作为阴极，在外加直流电的作用下使阴极得到保护。此法主要用于防止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。辅助阳极（不溶性）思考与交流：除此以外还有哪些防护方法？3、金属防护的几种重要方法:①在金属表面覆盖保护层。②改变金属内部的组成结构，制成合金。③电化学保护法，即将金属作为原电池的正极或电解池的阴极而受到保护。归纳总结烤蓝涂机油烤漆涂凡士林镀锌镀铬[想一想]你知道自行车的金属部件采用了什么样的防护措施吗?镀锌镍2、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)课堂练习电解池的阳极＞原电池的负极＞化学腐蚀＞原电池的正极＞电解池的阴极金属腐蚀的快慢程度：总结3、用“短线”将下列金属的防护方法连线。(1)加保护层A．钢闸门与直流电源负极相连(2)牺牲阳极阴极保护法B．电线外面包塑料法(3)外加电源的阴极保护法C．普通钢制镍铬钢(4)改变内部结构D．轮船外壳装上锌块答案：(1)－B(2)－D(3)－A(4)－C