电化学腐蚀与防护

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•中国航天工业总公司第三十一研究所近日公布了一组数据：•全球每一分钟就有1吨钢腐蚀成铁锈.•全球每年钢铁腐蚀的经济损失约10000亿美元，占各国国民生产总值GNP的2%～4%，在美国，每年因钢铁腐蚀造成的损失就占国内生产总值的3%，大约三分之一的化学设备因局部腐蚀而停工。我国钢铁腐蚀经济损失高达2800亿人民币，约占国民生产总值GNP的4%，每年约有30%的钢铁因腐蚀而报废。腐蚀给人类造成的损失是惊人的。一、金属的腐蚀1、什么是金属腐蚀？指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。2、金属腐蚀的本质是什么?是金属本身失去电子变成阳离子的过程（发生氧化反应）。M-ne-=Mn+3、金属腐蚀的类型有哪些？金属跟接触到的物质（如SO2、Cl2、O2等）直接发生化学反应而引起的腐蚀。不纯金属或合金跟电解质溶液接触时，发生原电池反应而引起的腐蚀，比较活泼的金属失去电子被氧化。化学腐蚀：电化学腐蚀：(次要)(主要)——根据与金属接触的介质不同升温可加快金属腐蚀化学腐蚀：家用燃气灶的中心部位很容易生锈食品罐头放在南极80多年了，却很少生锈海边的铁制品比较容易生锈。三、金属的电化学腐蚀铁钉锈蚀条件的探究为什么钢铁在干燥的空气中不易生锈，而在潮湿的空气中却易生锈呢？钢铁潮湿空气水膜CO2、SO2、H2S电解质溶液（H+)铁C原电池电解质溶液形成：H++OH-H2O+CO2H++HCO3-H2O钢铁在这过程发生了电化学腐蚀。根据电解质溶液的酸碱性的不同电化学腐蚀可分为两种。实验钢铁表面形成的微小原电池示意图钢铁的析氢腐蚀示意图钢铁的吸氧腐蚀示意图思考：你能写出它们的电极反应式？请大家根据原电池原理，写出电极反应式及电池反应方程式。负极：Fe-2e-=Fe2+正极：O2+2H2O+4e-=4OH-电池反应：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2分析：中性或酸性很弱或碱性条件下，易发生吸氧腐蚀。4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3·nH2O+(3-n)H2O进一步反应：正极：2H++2e-=H2↑负极：Fe-2e-=Fe2+电池反应：Fe+2H+=Fe2++H2↑分析：当钢铁处于酸性气氛中时，易发生析氢腐蚀；析氢腐蚀和吸氧腐蚀都属于电化学腐蚀。钢铁腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀条件电极反应负极Fe(-)正极C(+)总反应联系水膜呈强酸性水膜呈中性或弱酸性Fe-2e-=Fe2+2Fe-4e-=2Fe2+O2+2H2O+4e-=4OH-2H++2e－=H22H++Fe=Fe2++H22Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2Fe2O3·nH2O4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3金属的腐蚀以电化腐蚀为主，电化腐蚀又以吸氧腐蚀为主(pH≥5.6时)若pH5.6时则为析氢腐蚀。类型化学腐蚀电化学腐蚀发生的条件电流本质相互关系金属与接触物直接反应不纯金属或合金与电解质溶液形成原电池无电流产生有电流产生金属被腐蚀较活泼金属被腐蚀两者往往同时发生，但电化腐蚀更普遍。化学腐蚀与电化学腐蚀比较1.埋在地下的输油铸铁管道，在下列各种情况下被腐蚀速率最慢的是()A．在潮湿疏松的土壤中；B．在含铁元素较多的酸性土壤中；C．在干燥致密不透气的土壤中；D．在含碳较多的潮湿透气的中性土壤C2.下列现象与电化学腐蚀无关的是（）A．黄铜制作的铜锣不易产生铜绿B．生铁比软铁芯（几乎是纯铁）容易生锈C．铁制器件附有铜制配件，在接触处易生铁锈D．银质奖章久置表面变暗D二、金属的防护(1)制成合金（不锈钢）——改善金属的内部组织结构(内因)(2)在金属表面覆盖保护层——电镀、油漆、钝化等(3)电化学保护法——牺牲阳极的阴极保护法、外加直流电源的阴极保护法牺牲阳极保护法：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。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烤蓝涂机油烤漆涂凡士林镀锌镀铬[交流研讨]自行车的金属部件采用了什么样的防护措施?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↑4.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)