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(共17张PPT)
金属腐蚀的防护及
电化学腐蚀原理的应用
第1章 化学反应与能量转化
学习目标
01
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。（宏观辨识与微观探析）
02
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。（证据推理与模型认知）
03
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。（科学探究与创新意识）
生活中人们常用什么方法防止金属被腐蚀的？原因是什么？
发蓝处理
涂机油
喷漆
镀锌
不锈钢
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)。
一、金属腐蚀的防护
改变金属的结构或组成
一、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。
不同金属镀层对金属的保护作用一样吗？如果在铁制品表面镀上锌保护层或锡保护层，请根据铁、锌、锡三种金属的原子失电子能力分析：当镀层局部破损时，锌镀层或锡镀层还能对铁制品起保护作用吗？
白铁皮：薄钢板表面镀上一层锌
马口铁：薄钢板表面镀上一层锡
破损时，锌作负极而被腐蚀
破损时，铁作负极而被腐蚀
金属活动性：Zn > Fe > Sn
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。
1.牺牲阳极的阴极保护法——原电池原理
一、金属腐蚀的防护
金属的电化学防护法
原理：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
2.外加电流的阴极保护法——电解原理
一、金属腐蚀的防护
金属的电化学防护法
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
3.阳极电钝化保护法
一、金属腐蚀的防护
金属的电化学防护法
归纳：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
二、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
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。
二、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。
二、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：
二、电化学腐蚀原理的应用
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
思维导图
1. 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
习题巩固
习题巩固
2.下列关于如图所示的实验装置的判断中错误的是（ ）
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处都可减缓铁的腐蚀
C、若X为锌棒，开关K置于B处时，为牺牲阳极的阴极保护法
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↑
D

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