金属腐蚀第三课时

2020/6/181第三课时金属腐蚀2020/6/182复习例1下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是C.将甲乙作电极组成原电池时甲是负极；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；D.同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强；（C）2020/6/183例2下列制氢气的反应速率最快的是粗锌和1mol/L硫酸；B.A.纯锌和1mol/L硫酸；纯锌和18mol/L硫酸；C.粗锌和1mol/L硫酸的反应中加入几滴CuSO4溶液。D.（D）2020/6/184例3下列装置中四块相同的Zn片，放置一段时间后腐蚀速率由慢到快的顺序是(4)(2)(1)(3)2020/6/185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）。•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。2020/6/186•腐蚀不仅造成经济损失，也经常对安全构成威胁。•国内外都曾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。2020/6/187一、问题讨论(1).金属的腐蚀和防护判断下列装置是否为原电池？若是，指出电极名称并写出电极反应式。2020/6/188问题讨论(2).若将Fe棒C棒粉碎掺在一起制成一光亮的Fe－C合金棒，插在HCl里，则是否构成了原电池？2020/6/189(3)钢铁及其制品通常为含碳的铁合金，若在潮湿的环境里或浓度较大的环境里长期放置，常易生锈变红，原因是什么？2020/6/18101、2、金属阳离子失e-氧化反应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）金属原子金属腐蚀的本质：3、金属腐蚀：是指金属或合金跟接触的气体或液体发生化学反应（氧化—还原）而腐蚀损耗的过程。2020/6/1811金属的化学腐蚀：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。2020/6/1812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。2020/6/1813负极：2Fe-4e-=2Fe2+正极：O2+2H2O+4e-=4OH-总反应：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2中性或酸性很弱或碱性条件下，易发生吸氧腐蚀。2020/6/18144Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3·nH2O+(3-n)H2O进一步反应：红色的铁锈2020/6/1815正极：2H++2e-=H2↑负极：Fe-2e-=Fe2+总反应：Fe+2H+=Fe2++H2↑当钢铁处于酸性介质中时，易发生析氢腐蚀；析氢腐蚀和吸氧腐蚀都属于电化学腐蚀。2020/6/1816化学腐蚀与电化腐蚀的比较:化学腐蚀电化腐蚀条件现象本质联系金属跟非金属单质直接接触不纯金属或合金跟电解质溶液接触无电流产生有微弱电流产生金属被氧化较活泼金属被氧化两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍2020/6/1817析氢腐蚀吸氧腐蚀2020/6/1818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，但以后者更普遍。析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜呈酸性。水膜呈中性碱性或酸性很弱。CO2+H2OH2CO3H++HCO3-电极反应负极Fe(-)Fe-2e=Fe2+2Fe-4e=2Fe2+正极C(+)2H++2e=H2↑O2+2H2O+4e=4OH-总反应:Fe+2H+=Fe2+↑2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3联系2020/6/1819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。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。2020/6/1820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.当化工厂排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。2020/6/1821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2020/6/1822二、钢铁腐蚀的防护：1.改变金属的内部组织结构：如将Cr、Ni等金属加进钢里制成合金钢。2020/6/18232.金属表面覆盖保护层原理：如油漆、油脂等，电镀（Zn,Cr等易氧化形成致密的氧化物薄膜）作保护层。隔绝金属与外界空气、电解质溶液的接触。衣架和电线的外面包上一层塑料层2020/6/18243.电化学保护法原理形成原电池反应时，让被保护金属做正极，不反应，起到保护作用；而活泼金属反应受到腐蚀。2020/6/1825电化学保护法示意图2020/6/1826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↑2020/6/18271、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+练习：2020/6/18282、镍—镉可充电电池可发生如下反应：Cd+2NiO(OH)+2H2O由此可知，该电池的负极材料是Cd(OH)2+2Ni(OH)2放电充电A.Cd（D）B.NiO(OH)D.Ni(OH)2C.Cd(OH)22020/6/1829向铁粉中加入少量的炭粉，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，按图装好仪器。一段时间后，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。2020/6/1830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。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，说明大试管内气体生成。思考：向铁粉中加入炭粉的作用是什么？在a装置中铁、炭、氯化钠溶液及b装置中铁、炭、醋酸均构成原电池，能加快化学反应速率。