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(共28张PPT)
第三节
金属的腐蚀与防护
第2课时
化学反应与电能
第四章
电化学防护法
2
改变结构 加保护层
1
本节重点
本节难点
黄河铁牛，是唐朝时期为了固定浮桥所制，千百年来仍没有被河水侵蚀，被完好保存。为了保护铁牛不受侵蚀，铁匠们将铁牛的表面涂了一层厚膜。而在这层镀膜的保护下，铁牛就算经历了风吹日晒、河流侵蚀，它仍然还能基本保持原来的样子。
千年“铁牛”之谜
啥原理吖
？
切断原
电池反应
1
电化学
保护
2
改变金属
材料组成
金属的防护
温故知新
金属腐蚀的实质
M-ne- = Mn+
阻止 M-ne- = Mn+ 的发生
金属防护的本质
措 施
金属的防护
在金属中添加其他金属或非金属，以此来改变金属的组成结构，使其具有较强的抗腐蚀性能，制成性能优异的合金
铝合金是以铝为基添加一定量其他合金化元素的合金，其主要合金元素为铜、硅、镁、锌或锰，其次为镍、铁、钛或铬等，由于铝的比重小，因此铝合金中单位重量的强度高的接近于优质钢
切断原电池反应
改变金属材料组成
铝合金
在金属表面
覆盖保护层
切断原
电池反应
1
电化学
保护
2
改变金属
材料组成
金属的防护
温故知新
金属腐蚀的实质
M-ne- = Mn+
阻止 M-ne- = Mn+ 的发生
金属防护的本质
措 施
金属的防护
切断原电池反应
在金属表面覆盖保护层
刷油漆
涂黄油
镀金属
涂搪瓷
烤蓝
支架涂油漆
自行车的构件如支架、链条、钢圈等，分别采取了什么防锈措施？
支架和车圈也可采用铝合金、不锈钢等其他耐腐蚀的合金材料
链条涂油
车圈镀铬
牺牲阳极法
(原电池原理应用)
改变金属
材料组成
在金属表面
覆盖保护层
金属的防护
温故知新
金属防护的本质
金属腐蚀的实质
M-ne- = Mn+
阻止 M-ne- = Mn+ 的发生
切断原
电池反应
1
电化学
保护
2
措 施
牺牲阳极法
，什么原理呢？
金属的防护
牺牲阳极法
牺牲阳极法示意图
e-
e-
形成原电池反应时，让被保护金属作正极，不反应，起到保护作用；而活泼金属作负极，参加反应受到腐蚀。这种保护法牺牲了阳极(原电池负极)，保护了阴极(原电池的正极)
船体上镶嵌的锌块
为什么叫牺牲阳极保护阴极法？而不叫牺牲负极保护正极法？
正极表示电势高的电极，负极表示电势低的电极，阳极永远发生氧化反应，阴极永远发生还原反应。
电化学中原电池和电解池都是电池，两种情况是不分开的——发生氧化反应是阳极，发生还原反应是阴极。在放电时阳极相当于负极，阴极相当于正极。
而在充电时，阳极相当于正极，阴极相当于负极，这是电池领域的一个普遍规律。也就是说阳极、阴极与电极的正或负没有必然的关系
金属的防护
实验验证：牺牲阳极法
实验步骤
步骤一
Fe作保护电极，Zn作辅助电极，以经过酸化的3%NaCl溶液作电解质溶液，按图所示连接好装置。观察电流表指针的变化，以及烧杯中两个电极附近发生的现象。
步骤二
过一段时间，用胶头滴管从和Fe电极区域取少量溶液于试管中，再向试管中滴入2滴K3[Fe(CN)6] (铁氰化钾)溶液，观察试管中溶液颜色变化？
注意：Fe2+与K3[Fe(CN)6]溶液(黄色)反应生成带有特征蓝色的铁氰化亚铁KFe[Fe(CN)6]沉淀
金属的防护
实验验证：牺牲阳极法
实验现象
实验结论
实验1 电流表 阳极 阴极
现象
有关反应
实验2 偏转
锌片逐渐溶解
铁电极上有气泡冒出
Zn-2e- = Zn2＋
2H＋＋2e- = H2↑
Fe电极被保护，不发生反应。Fe、Zn和经过酸化的NaCl溶液构成原电池；Zn作负极被腐蚀，Fe作正极被保护
试管中滴入2滴K3[Fe(CN)6] (铁氰化钾)溶液，无明显变化
金属的防护
实验验证：牺牲阳极法
实验步骤
步骤三
将1 g琼脂加入250 mL烧杯中，再加入50 mL饱和食盐水和150 mL水。搅拌、加热煮沸，使琼脂溶解。稍冷后，趁热把琼脂溶液分别倒入两个培养皿中，各滴入5～6滴酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液，混合均匀。
取两个2～3 cm的铁钉，用砂纸擦光。如图(a)所示，将裹有锌皮的铁钉放入上述的一个培养皿中；如图(b)所示，将缠有铜丝的铁钉放入另一个培养皿中。观察并解释实验现象。
步骤四
金属的防护
实验验证：牺牲阳极法
实验现象
实验结论
锌作负极，发生反应：_____________________
铁作正极，发生反应：_____________________
O2+2H2O+4e-=4OH-
Zn-2e-=Zn2+
铁作正极，不反应，被保护
裹有锌片的铁钉，锌片逐渐溶解，铁钉附近溶液变红色
金属的防护
实验验证：牺牲阳极法
实验现象
铁钉的裸露部分周围出现特征蓝色，铜丝附近变红
实验结论
铁作负极，发生反应：_____________________
铜作正极，发生反应：_____________________
O2+2H2O+4e-=4OH-
Fe-2e- =Fe2+
相对活泼的 Fe作负极被消耗，Cu作正极
改变金属
材料组成
在金属表面
覆盖保护层
金属的防护
温故知新
金属防护的本质
金属腐蚀的实质
M-ne- = Mn+
阻止 M-ne- = Mn+ 的发生
切断原
电池反应
1
电化学
保护
2
牺牲阳极法
(原电池原理应用)
外加电流法
(电解池原理应用)
措 施
金属的防护
外加电流法
外加电流法是把被保护的钢铁设备(如钢闸门)作为阴极，用惰性电极作为辅助阳极，两者均放在电解质溶液(如海水)里，外接直流电源。通电后，调整外加电压，强制电子流向被保护的钢铁设备，使钢铁表面腐蚀电流降至零或接近零，钢铁设备被迫成为阴极而受到保护。
外加电流法示意图
钢闸门的防腐
牺牲阳极法和外加电流法都要采用辅助阳极，将被保护的金属作为阴极。在这两种方法中，辅助阳极发生的电极反应类型是否相同？对于用作辅助阳极的金属的化学性质各有什么要求？
牺牲阳极法和外加电流法采用的辅助阳极，在电极上发生的反应类型是相同的，都是发生氧化反应。采用的辅助阳极在化学性质上要求是不同的，牺牲阳极法采用的辅助阳极金属材料的活动性必须比被保护的金属的活动性要强，外加电流法的辅助阳极只起导电作用，惰性电极和金属均可作辅助阳极，但最好选用惰性电极。
千年不锈之谜
1965年冬天，在湖北省望山楚墓群中，出土了传说中的越王勾践剑。越王勾践剑的含铜量约为80%-83%、含锡量约为16%-17%。该剑出土时插在髹漆的木质剑鞘内。这座墓葬深埋在数米的地下，墓室四周用白膏泥填塞，其下部采用的还是经过人工淘洗过的白膏泥，致密性更好。加上墓坑上部填土夯实，墓室几乎成了一个密闭的空间。墓处在现代荆州附近的漳河二干渠上，地下水位较高，该墓的墓室曾经长期被地下水浸泡，地下水酸碱性不大，基本上为中性，这从该墓出土的大量精美的漆木器保存情况较好而得到证实。让人惊奇的是，这把青铜宝剑穿越了两千多年的历史长河，但剑身几乎不见锈斑。
1．下列有关金属铁的腐蚀与防护，说法正确的是(　　)
A．在钢铁表面进行发蓝处理，生成四氧化三铁薄膜保护金属
B．当镀锡铁和镀锌铁镀层破损时，后者更易被腐蚀
C．铁与电源正极连接可实现电化学保护
D．阳极氧化处理铝制品生成致密的保护膜属于电化学保护法
答案　A
解析　A项，四氧化三铁的致密保护膜可防止腐蚀，正确；B项，由于金属活动性Zn>Fe>Sn，所以镀锡铁镀层破损时，Fe作原电池的负极首先被腐蚀，而镀锌铁镀层破损时，由于Fe作正极，被腐蚀的是活动性强的Zn，Fe被保护起来，因此当镀锡铁和镀锌铁镀层破损时，前者更易被腐蚀，错误；C项，铁与电源负极连接可实现电化学保护，错误。
2．下列防护措施中属于电化学保护法的是(　　)
A．用氧化剂使金属表面生成致密稳定的氧化物保护膜
B．在金属中加入一些铬或镍制成合金
C．在轮船的船壳水线以下部分，装上一锌锭
D．在金属表面喷漆
答案　C
解析　在轮船的船壳水线以下部分装上锌锭，能形成铁锌原电池，锌为负极，被腐蚀，铁被保护。
3．埋在地下的钢管常用如图所示的方法加以保护，使其免受腐蚀。下列说法正确的是(　　)
A．金属棒X的材料可能为铜
B．金属棒X的材料可能为钠
C．钢管附近土壤的pH可能会上升
D．这种方法称为外加电流法
答案　C
解析　图中没有外加电源，故为牺牲阳极法，D项错误；X的活泼性应大于铁的活泼性，但金属钠的活泼性太强，能与土壤中的H2O直接反应，故X的材料不可能是铜、钠，A、B项错误；O2在钢管处得电子，发生还原反应：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，故钢管附近土壤的pH可能会上升，C项正确。
4．我国有多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象，在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀，防护原理如图所示。下列说法错误的是(　　)
A．通电时，锌环是阳极，发生氧化反应
B．通电时，阴极上的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
C．断电时，锌环上的电极反应为Zn2＋＋2e－===Zn
D．断电时，仍能防止铁帽被腐蚀
答案　C
解析　锌环与电源的正极相连，为阳极，A项正确；断电时，Zn比铁活泼，作负极，电极反应为Zn－2e－===Zn2＋，C项错误。
5．下列对如图所示的实验装置的判断错误的是(　　)
A．若X为碳棒，开关K置于A处可减缓铁的腐蚀
B．若X为锌棒，开关K置于A或B处均可减缓铁的腐蚀
C．若X为锌棒，开关K置于B处时，为牺牲阳极法
D．若X为碳棒，开关K置于B处时，铁电极上发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑
答案　D
解析　若X为碳棒，开关K置于A处，Fe为电解池的阴极，属于外加电流法，A项正确；若X为碳棒，开关K置于B处，Fe为原电池的负极，电极反应为Fe－2e－===Fe2＋，D项不正确；若X为锌棒，K置于A处，Fe为电解池的阴极，属于外加电流法，K置于B处时，Fe为原电池的正极，属于牺牲阳极法，B项和C项均正确。
牺牲阳极法
外加电流法
改变金属材料的组成
在金属表面覆盖保护层
第三节
金属的腐蚀与防护
第2课时
改变结构 加保护层
电化学防护法

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