资源简介

(共26张PPT)
化学反应与能量转化
第一章
1.4金属的腐蚀与防护
章节脉络
金属腐蚀的防护
金属电化学腐蚀的原理
第一章
化学反应与能量转化
1.2化学能转化为电能——电池
1.1化学反应的热效应
1.3电能转化为化学能——电解
1.4金属的腐蚀与防护
电化学腐蚀原理的应用
金属腐蚀的防护
电化学腐蚀原理的应用
核心素养目标
1. 宏观辨识与微观探析
从宏观层面认识金属腐蚀防护措施的效果，从微观角度理解电化学防护中电子转移、电极反应的本质，建立认知联系。
2. 证据推理与模型认知
通过实验数据和案例分析，推理不同防护方法的适用场景；构建分析模型，运用模型解决金属防护中的复杂问题。
3. 科学探究与创新意识
针对金属腐蚀问题，设计实验探究防护方法的有效性；结合电化学原理，提出新型防护技术或优化现有方案，培养创新实践能力。
学习重难点
重点：
1. 掌握金属腐蚀防护的常见方法，如覆盖保护层、改变金属内部结构、电化学防护的原理与应用。
2. 理解电化学腐蚀原理在金属防护及实际场景中的应用逻辑与实施要点。
难点：
1. 准确区分牺牲阳极法和外加电流法的原理差异，以及在不同电解质环境中的应用效果。
2. 分析复杂体系中多种防护措施协同作用的机制，以及环境因素对防护效果的影响。
课前导入
生活中人们常用什么方法防止金属被腐蚀的？原因是什么？
金属腐蚀的防护
PART 01
金属腐蚀的防护
在金属表面覆盖保护层
金属的腐蚀通常发生在金属表面，因此给金属表面加上保护层将金属与外界环境隔离开，可以起到防止金属腐蚀的作用。
保护层可以是耐腐蚀的油漆、搪瓷、陶瓷、沥青、塑料、橡胶等，也可以是通过电镀而覆盖在被保护金属表面的耐腐蚀性较强的金属或合金。
金属腐蚀的防护
改变金属的结构或组成
通过向金属中加入少量的特殊金属或非金属，使金属的内部晶体结构发生改变而具有抗腐蚀性。如在钢铁中加入一定比例的铬和镍，改变钢铁内部的组成和结构，可极大程度地提高钢铁抗腐蚀性能，这就是常见的“不锈钢”(合金)。
金属腐蚀的防护
金属的电化学防护法
牺牲阳极的阴极保护法——原电池原理
Zn
Fe
铁管道
锌
用牺牲阳极保护法保护金属船体和铁管道
金属腐蚀的防护
负极：比被保护金属活泼的金属
正极：被保护的金属设备
牺牲方——负极
被保护——正极
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；而活泼金属反应充当阳极，受到腐蚀。航海船只的船底四周镶嵌锌块，就是利用牺牲阳极保护法来保护船体的。
金属的电化学防护法
牺牲阳极的阴极保护法——原电池原理
金属腐蚀的防护
金属的电化学防护法
外加电流的阴极保护法——电解原理
阴极电保护法示意图
将被保护金属 与外加直流
电源的负极 相连，使其成为阴极，而将外加直流电源的正极接到废铁上，使废铁成为阳极，防止阴极金属被腐蚀。
阴极：被保护的金属设备
阳极：惰性电极
金属腐蚀的防护
金属的电化学防护法
阳极电钝化保护法
原理：运用电化学方法使金属表面钝化，从而使内部金属得到保护
方法：将被保护的金属接到外加电源的正极上，并使电压维持在使该金属发生钝化作用的范围内
金属腐蚀的防护
方法 牺牲阳极保护法 阴极电保护法 电钝化
原理 原电池原理 电解原理 电解原理
被保护金属 正极 阴极 阳极
构成 被保护金属、比被保 护金属活泼的金属 被保护金属、惰 性电极及直流电源 直流电源、被保护金属
优、缺点 无需外加电源，但需要 定期更换被腐蚀的金属 无需更换金属， 但消耗电能 消耗电能、需要特定电压
应用 一些钢铁设备如锅炉内 壁、船体外壳等装上镁 合金或锌块 土壤、海水及水 中的金属设备 合成氨工厂防止反应塔腐蚀
电化学腐蚀原理的应用
PART 02
电化学腐蚀原理的应用
(1)消耗空气中的氧气——快速测定空气中氧气的含量。
(2)消耗氧气和水——以铁粉为主的双吸收剂用以延长食物的保质期。
(3)腐蚀过程放热——制成一次性保暖贴。
铁腐蚀的应用
电化学腐蚀原理的应用
请仔细阅读某品牌保暖贴使用说明书，思考以下问题：
保暖贴使用说明
1.保暖贴在发热过程中，其主要成分分别起什么作用？
铁粉——负极材料，发生氧化反应；食盐溶于水——离子导体；
活性炭——正极材料；蛭石——保温材料；吸水性树脂——提供反应需要的水。
电化学腐蚀原理的应用
2.为什么保暖贴能较持久而又稳定地提供热量？
铁粉和氧气通过无数个微小的原电池发生反应且进行得很快将发热袋加热，蛭石做良好的隔热保温材料，吸水性树脂能吸收自身重量的数百倍或上千倍的水分子，以维持持久反应。
3.保暖贴使用的是双层包装。外层由不透气的明胶层制成，内层由微孔透气膜制成，为什么要这样设计？
放热时间的长短和温度高低是通过透气膜的透氧速率进行控制的。
4.为什么保暖贴使用后会变得较硬？
反应后的主要成分为炭粉、氯化钠固体、三氧化二铁固体以及含镁和铝的盐，因而变得较硬。
电化学腐蚀原理的应用
利用微电解技术处理工业废水也是金属电化学腐蚀原理应用的一个实例。该技术利用铁屑中的铁和碳组分分别作为微小电池的负极材料和正极材料，铁屑中的铁和废水中的 H+或氧气分别作为负极反应物和正极反应物，废水作为离子导体，发生的电极反应如下：
课堂小结
金属的腐蚀与防护
金属腐蚀的防护
在金属表面覆盖保护层
电化学腐蚀原理的应用
改变金属的结构或组成
金属腐蚀的防护
金属的电化学防护法
改变金属的结构或组成
铁腐蚀的应用
微电解技术
随堂训练
1. 下列有关金属电化学腐蚀的说法正确的是( )
A.铜既可以发生析氢腐蚀也可以发生吸氧腐蚀
B.铁只能发生析氢腐蚀
C.铜只能发生吸氧腐蚀
D.析氢腐蚀比吸氧腐蚀普遍
C
随堂训练
2. 如图装置中，小试管内为红墨水，具支试管内盛有pH＝4的雨水和生铁片。观察到：开始导管内液面下降，一段时间后导管内液面回升，略高于小试管液面。以下有关解释合理的是 ( )
A.生铁片中的碳是原电池的负极，发生还原反应
B.雨水酸性较强，生铁片仅发生析氢腐蚀
C.墨水回升时，碳极反应式为：O2＋2H2O＋4e－=4OH－
D.具支试管中溶液pH逐渐减小
C
随堂训练
3. 支撑海港码头基础的防腐技术，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是（　　）
A.通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零
B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩
C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流
D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整
C
随堂训练
4. 右图装置中，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(呈酸性)，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
B
随堂训练
5. 下面各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是(　　)
A.④>②>①>③ B.②>①>③>④
C.④>②>③>① D.③>②>④>①
A
谢谢观看

展开更多......

收起↑