资源简介

(共31张PPT)
第三节
金属的腐蚀与防护
第1课时
化学反应与电能
第四章
金属腐蚀的主要类型
2
金属腐蚀的本质及其原因
1
本节重点
本节难点
金属腐蚀的速率快慢
3
生锈
生锈
生锈
金属材料在人类社会发展中发挥着重要的作用，但在使用过程中若保护不当，会出现什么现象呢？
金属锈蚀给人类带来了巨大的损失，你知道金属锈蚀的原因是什么吗？对此应采取怎样的防护措施？
金属腐蚀的现象
铁生锈
Fe2O3·xH2O
(化合态)
Fe
(游离态)
0
+3
金属腐蚀的现象
铜生锈
Cu2(OH)2CO3
(化合态)
Cu
(游离态)
0
+2
金属腐蚀的实质
金属原子失去电子，被氧化 ( M - ne- = Mn+)
使桥梁、建筑物的金属构架强度降低而造成坍塌
金属腐蚀的危害
机器设备、仪器、仪表的精度和灵敏度降低，直至报废
使地下金属管道发生泄漏、轮船船体损坏等
金属腐蚀
由于与金属接触的气体或液体不同，发生腐蚀的情况也不同
化学腐蚀和电化学腐蚀
定义：金属或合金与周围的气体或液体发生氧化还原反应而引起损耗的现象
金属腐蚀
化学腐蚀
定义
金属跟其表面接触到的一些物质(如O2、Cl2、SO2等)直接反应而引起的腐蚀
铁与氯气直接反应而腐蚀
输油、输气的钢管被原油、天然气中的含硫化合物腐蚀
高温条件被腐蚀的燃气灶
注意：无电流产生
金属腐蚀
电化学腐蚀
定义：当不纯的金属与电解质溶液接触时会发生原电池反应，比较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀
思考：电化学腐蚀的过程是如何发生的呢？
金属的腐蚀
电化学腐蚀
如果钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性且溶有一定量的氧气，此时就会发生吸氧腐蚀。钢铁等金属的腐蚀主要是吸氧腐蚀
2Fe-4e-=2Fe2+
O2+4e-+2H2O=4OH-
2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2
负极
正极
总反应
空气中， Fe(OH)2进一步被氧化为Fe(OH)3，Fe(OH)3失去部分水生成Fe2O3· xH2O
[4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3]
[2Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O+(3-x)H2O]
钢铁的吸氧腐蚀示意图
金属的腐蚀
实验验证：吸氧腐蚀的过程
实验步骤
将经过酸洗除锈的铁钉用饱和食盐水浸泡一下，放入具支试管中。几分钟后，观察导管中水柱的变化，解释引起这种变化的原因
步骤一
分析：装置中Fe、C、饱和食盐水构成原电池，Fe作负极，C作正极，饱和食盐水为电解质溶液，反应中消耗氧气使具支试管压强减小，水柱上升
几分钟后，导管内水柱的液面上升
金属的腐蚀
实验验证：吸氧腐蚀的过程
实验现象
吸氧腐蚀
金属的腐蚀
电化学腐蚀
在酸性环境中，由于在腐蚀过程中不断有H2放出，故叫做析氢腐蚀
2Fe - 4e- = 2Fe2+
2H+ + 2e- = H2↑
2Fe + O2 + 2H2O = 2Fe(OH)2
负极
正极
总反应
钢铁的析氢腐蚀示意图
注意：只有位于金属活动性顺序中氢前的金属才可能发生析氢腐蚀，氢后的金属不能发生
金属的腐蚀
实验验证：析氢腐蚀的过程
实验步骤
取两支试管，分别放入两颗锌粒和等体积、等浓度的稀盐酸，观察现象。然后，向其中一支试管中滴加1~2滴硫酸铜溶液，再观察现象。解释产生不同现象的原因。
步骤二
分析：CuSO4与Zn发生置换反应，生成Cu单质，覆盖在Zn的表面，二者与稀盐酸，构成了原电池，发生电化学反应，电化学反应的速率大于普通的化学反应速率
金属的腐蚀
实验验证：析氢腐蚀的过程
实验现象
滴入硫酸铜溶液的试管中产生气泡的速率更大
析氢腐蚀
电化学
化学腐蚀与电化学腐蚀两者往往同时发生，__________腐蚀更普遍；而析氢腐蚀和吸氧腐蚀中，__________腐蚀更普遍。
析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较
金属的腐蚀
水膜酸性较强
c(H+)较大
氧化性：H+＞O2
析氢腐蚀
2H+ + 2e- = H2↑
氧化性：H+＜O2
水膜酸性较弱或呈中性
c(H+)较小
吸氧腐蚀
O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-
吸氧
我们知道：相对干燥的地区，水分少，金属不易腐蚀，而潮湿多雨的地区，温度高，易发生电化学腐蚀。
思考：金属腐蚀快慢与哪些因素有关呢？如何比较呢？
金属腐蚀的速率快慢
影响金属化学腐蚀速率的因素
金属越活泼，越易被腐蚀
本 性
环境温度越高，腐蚀速率越快
温 度
氧化剂浓度越大，腐蚀速率越快
浓 度
判断金属腐蚀快慢的规律
金属腐蚀的速率快慢
(两极材料的活动性差别越大，氧化还原反应的速率越快，活泼金属被腐蚀的速度越快)
与构成原电池两极的材料有关
(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)
同一电解质溶液中
(强电解质中>弱电解质中>非电解质中)
同一种金属在相同浓度不同介质中
(无保护措施的金属腐蚀>有一定保护措施的金属腐蚀>牺牲阳极的阴极保护法引起的金属腐蚀>有外加电流的阴极保护法引起的金属腐蚀)
有无保护措施的腐蚀快慢顺序
同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀速率越快
【例1】下列各情况下，其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是________________________
(5)
(2)
(1)
(3)
(4)
世界腐蚀日
2009年经过WCO各成员的讨论并一致通过了在世界范围内确立每年的4月24日作为”世界腐蚀日“，其宗旨是唤醒政府、工业界以及我们每个人认识到腐蚀的存在，认识到每年由于腐蚀引起的经济损失在各国的 GDP 中平均超过3%
1．下列关于金属腐蚀的说法正确的是(　　)
A．金属在潮湿空气中腐蚀的实质是：M＋nH2O===M(OH)n＋n/2 H2↑
B．金属的化学腐蚀的实质是：M－ne－===Mn＋，电子直接转移给氧化剂
C．金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行
D．在潮湿的环境中，金属的电化学腐蚀一定是析氢腐蚀
答案　B
2.如图装置中，U形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一段时间。下列有关描述错误的是(　　)
A．生铁块中的碳是原电池的正极
B．红墨水水柱两边的液面变为左低右高
C．两试管中相同的电极反应式是Fe－2e－===Fe2＋
D．a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀
答案　B
解析　a试管中为中性环境，发生吸氧腐蚀，氧气被消耗，气体压强减小；b试管中酸性较强，发生析氢腐蚀，有氢气放出，气体压强增大，所以红墨水柱两边的液面变为左高右低，故B项错。
3．铜板上铁铆钉的吸氧腐蚀原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑
B．此过程中还涉及反应4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3
C．此过程中Fe、Cu均被腐蚀
D．此过程中电流从Fe流向Cu
答案　B
解析　铁铆钉吸氧腐蚀的正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，铜作正极不被腐蚀，电子从负极通过导线流向正极。
4．相同材质的铁在图中的四种情况下最不易被腐蚀的是(　　)
答案　C
解析　A项，食醋提供电解质溶液环境，铁勺和铜盆是相互接触的两个金属电极，形成原电池，铁是活泼金属作负极；B项，食盐水提供电解质溶液环境，铁炒锅和铁铲都是铁碳合金，符合原电池形成的条件，铁是活泼金属作负极，碳作正极；D项，酸雨提供电解质溶液环境，铁铆钉和铜板分别作负、正极，形成原电池；在上述三种情况中，都是铁作负极，铁容易被腐蚀；C项，铜镀层将铁球覆盖，使铁被保护，所以铁不易被腐蚀。
5．宝鸡被誉为“青铜器之乡”，出土了大盂鼎、毛公鼎、散氏盘等五万余件青铜器。研究青铜器(含Cu、Sn等)在潮湿环境中发生的腐蚀对于文物保护和修复有重要意义。下图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图，下列说法不正确的是(　　)
A．青铜器发生电化学腐蚀，图中c作负极
B．潮湿环境中Cl－浓度大时有利于多孔粉状锈的生成
C．若生成0.2 mol Cu2(OH)3Cl，则消耗的O2体积为4.48 L
D．环境中的Cl－与正、负两极反应的产物作用生成a的离子方程式为2Cu2＋＋3OH－＋Cl－===Cu2(OH)3Cl↓
答案　C
解析　根据题图知，氧气得电子生成氢氧根离子、Cu失电子生成铜离子，发生吸氧腐蚀，腐蚀过程中c作负极，A项正确；潮湿环境中的Cl－与正极反应产物氢氧根离子和负极反应产物铜离子作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl，离子方程式为2Cu2＋＋3OH－＋Cl－===Cu2(OH)3Cl↓，潮湿环境中Cl－浓度大时，有利于多孔粉状锈的生成，B、D项正确；未指明是否为标准状况，无法计算消耗的O2体积，C项错误。
第三节
金属的腐蚀与防护
第1课时
金属腐蚀的本质及其原因
金属腐蚀的主要类型
现象
本质
吸氧腐蚀
析氢腐蚀
危害
金属腐蚀的速率快慢
影响因素
规律
THANKS
谢谢聆听

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