资源简介

(共32张PPT)
金属的腐蚀与防护
第4节
第
1
章
1.了解金属腐蚀的现象及危害。
2.知道金属腐蚀的类型和本质及金属发生电化学腐蚀的条件，能解释金属发生电化学腐蚀的原因(重、难点)。
3.掌握防止金属腐蚀的措施及原理。
学习目标
联想质疑
双吸剂（吸氧、吸水）
主要成分：铁粉、碳粉、钠盐、卤化物。
特点：反应迅速，可在2小时内使包装袋内氧的浓度降到0.01%
暖贴
主要成分：铁粉、活性炭、食盐、水、蛭石（保温材料）、吸水性树脂
铁生锈随处可见。为什么铁在潮湿的环境中比在干燥的环境中更容易生锈？
以下为双吸剂和暖贴的主要成分和作用，根据其主要成分思考：一包“双吸剂”为什么能快速吸收 O2？一片暖贴为什么能快速产生大量热？
内
容
索
引
目标一　金属电化学腐蚀的原理
目标二　金属腐蚀的防护
目标三　电化学腐蚀原理的应用
< 目标一 >
金属电化学腐蚀的原理
1.金属腐蚀现象及危害
金属腐蚀现象普遍存在，每年因金属腐蚀造成的经济损失远远超过因自然灾害和各类事故造成的经济损失的总和。
2.金属腐蚀与分类
金属表面因与周围的物质发生氧化还原反应而遭到破坏的现象。
概念：
类型
化学腐蚀
电化学腐蚀
(通过发生电化学反应产生的腐蚀)
(金属与化学物质直接接触发生反应而腐蚀)
燃气灶的中心部位易生锈
化学腐蚀
电化学腐蚀
铁在潮湿空气中生成红褐色铁锈
3.化学腐蚀和电化学腐蚀
类型 化学腐蚀 电化学腐蚀
条件
结果
实质
关系
金属与非金属等直接接触
不纯金属或合金与电解质溶液接触形成原电池
金属被氧化
较活泼金属被氧化
M-ne-===Mn+
①化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生；
②电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍，危害更大
交流研讨
铁生锈的现象随处可见。为什么铁在潮湿的环境中比在干燥的环境中更容易生锈？为什么当一块铜板上有铁铆钉时，铁铆钉特别容易生锈？
钢铁
潮湿空气
水膜
CO2、 SO2、H2S
电解质溶液
铁
C
原电池
溶有CO2、SO2、NaCl的水膜做电解质溶液
负极材料
负极反应物
正极材料
正极反应物
铜板上铁铆钉被腐蚀时，是如何形成原电池的？
电极反应式及总反应式
2Fe ﹣ 4e- === 2Fe2+
负极：
O2 + 2H2O + 4e-=== 4OH-
正极：
2Fe+ O2+2H2O ===2Fe(OH)2
总反应：
进一步反应：
4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O === 4Fe(OH)3
2Fe(OH)3===Fe2O3·nH2O+(3-n) H2O
铁锈的主要成分
吸氧腐蚀
思考：
当水膜酸度较高时，正极反应物是否主要还是氧气？
4.金属电化学腐蚀的类型与反应原理
以钢铁的腐蚀为例
水膜酸性较强
水膜酸性很弱或呈中性
正极：2H+ + 2e- == H2↑
负极
Fe－2e- == Fe2+
总反应：Fe + 2H+ == Fe2+ + H2↑
正极：O2 + 2H2O + 4e- == 4OH-
总反应：2Fe + O2+2H2O == 2Fe(OH)2
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍
(1)无论化学腐蚀还是电化学腐蚀，金属的腐蚀都是金属失电子被氧化的过程
(2)因为CO2普遍存在，所以钢铁腐蚀以析氢腐蚀为主
(3)铜在酸性条件下也可以发生析氢腐蚀
(4)纯铁不易被腐蚀，生铁易被腐蚀，是因为生铁中含碳，能形成原电池发生电化学腐蚀
(5)铁的电化学腐蚀的负极反应为Fe-3e-===Fe3+
×
×
√
√
×
1.正误判断
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。
(1)导管内液面下降时，发生　　　　　(填“析氢腐
蚀”或“吸氧腐蚀”，下同)。
(2)红墨水回升时，发生　　　 ，此时正极反应式为______________
　　 　　。
(3)析氢腐蚀时消耗　 (填“H+”或“OH-”，下同)，吸氧腐蚀时产生　 ，具支试管中溶液pH逐渐　　 (填“增大”或“减小”)。
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
O2+2H2O+4e-
===4OH-
H+
OH-
增大
3.在一块抛光、干净的钢片上滴上一滴含有少量
酚酞和铁氰化钾{K3[Fe(CN)6]}的饱和食盐水，几
分钟后，液滴中心部分主要呈现蓝色，液滴边缘
为一红色圆环，而在两者之间有一棕褐色环。已
知：Fe2+与K3[Fe(CN)6]溶液(黄色)反应生成KFe[Fe(CN)6]沉淀(带有特征蓝色)，这是一种检验溶液中Fe2+的常用方法。如图所示。
思考下列问题：
(1)液滴中心出现蓝色的原因：_________________________________________
__________________________________________________________________________。
液滴中心氧气的浓度小，为负极，发生反应：Fe-2e-===Fe2+，然后发生反应：Fe2+ +K++[Fe(CN)6]3-===KFe[Fe(CN)6]↓(蓝色沉淀)
(2)液滴边缘为一红色圆环的原因：___________
__________________________________________
_______________________。
(3)棕褐色环的主要成分为铁锈，用化学用语表示
产生铁锈的过程：　　　 　　　 。
气的浓度较大，为正极，电极反应为O2+2H2O+
4e-===4OH-，使酚酞变红
液滴边缘氧
答案　中心区(负极)产生的Fe2+向边缘(正极)移动，发生如下一系列变化：
Fe2++2OH-===Fe(OH)2
4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
2Fe(OH)3===Fe2O3·nH2O(铁锈)+(3-n)H2O
< 目标二 >
金属腐蚀的防护
在印度德里城附近的麦哈洛里，矗立着一根公元五世纪铸造的很大铁柱，这根铁柱高6.7米，直径约1.37米，用熟铁铸成，实心，柱顶有着古色古香的装饰花纹，据说这根铁柱是为纪念旃陀罗王而铸造的。但最令人惊异的是，铁柱在露天中耸立了一千五百余年,经历了无数风吹雨打,至今仍没有一点生锈的痕迹!
印度铁柱为什么千年不朽
1.防护本质
阻止金属发生氧化反应。
2.防护方法
(1)在金属表面覆盖保护层
(2)改变金属内部组成、结构等
油漆、搪瓷、陶瓷、沥青、塑料、橡胶、电镀
不锈钢、硅钢、合金材料等
(3)电化学防护方法
电化学防护 牺牲阳极保护法 阴极电保护法
原理 原电池原理 电解池原理
措施 被保护的金属作正极，以一种活动性较强的金属作负极 被保护的金属作阴极，惰性电极作辅助阳极，连接直流电源
应用 如锅炉内壁、船舶外壳、铁塔、铁管道装上若干锌块，可保护钢铁设备 如钢闸门、输送酸性溶液的铁管道等
示意图
联系 被保护的金属都因为电子的流入而免遭腐蚀
(1)在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阴极保护法
(2)镀铜铁制品镀层受损后，铁制品比受损前更易生锈
(3)钢铁制造的暖气管道外常涂有一些沥青，这是钢铁的电化学保护法
(4)给铁件通入直流电，把铁件与电池负极相连接以防止铁腐蚀
(5)用电镀的方法，在钢铁制品表面镀上一层不易被腐蚀的金属，如锡、铬、镍等，能够减缓金属的腐蚀
×
×
√
√
√
1.正误判断
2.如图所示的各容器中均盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是　　　 　。
④>②>①>③
为　　　 　， 该电化学防护法称为　　 　　　　　。
3.利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。
(1)若X为铜，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于　　处，铁棒上发生的电极反应为　 　，该种防护方法称为　　　 　。
(2)若X为锌棒，开关K置于M处，铁棒上的电极反应
N
2H++2e-===H2↑
阴极电保护法
O2+4e-+2H2O===4OH-
牺牲阳极保护法
金属腐蚀快慢的判断方法
(1)在同一电解质溶液中，同一种金属腐蚀由快到慢的顺序为电解池的阳极>原电池的负极>化学腐蚀>原电池的正极>电解池的阴极。
(2)同一种金属在不同介质中腐蚀由快到慢的顺序为强电解质溶液>弱电解质溶液>非电解质溶液。
(3)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀越快。
(4)金属活动性差别越大，活泼性强的金属腐蚀越快。
归纳总结
< 目标三 >
电化学腐蚀原理的应用
思考讨论
“保暖贴”是冬日保暖防护措施之一，热敷还能缓解因寒冷造成的肩周炎等各种疼痛。你知道保暖贴的发热原理吗？
(一)制作暖贴
1.市场上出售的“热敷袋”其主要成分是铁屑、石墨粉、木屑、少量氯化钠和水等。热敷袋启用之前用塑料袋密封，启用时，打开塑料袋轻轻揉搓就会放出热量。使用完后，会发现有大量铁锈存在。
(1)热敷袋放出的热量是利用了铁发生 反应放出的热量。
(2)加入氯化钠的主要作用是　　　 　。
(3)有关的电极反应式
负极：
Fe-2e-===Fe2+
正极：
2H2O+O2+4e-===4OH-
(4)试用化学方程式表明上述变化过程
O2+2Fe+2H2O===2Fe(OH)2
4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3·nH2O+(3-n)H2O
原电池
NaCl溶于水，形成电解质溶液
(二)利用微电解技术处理废水
2.利用烧结的铁碳混合材料可除去废水中的污染物，在有、无溶解氧的情况下均可在溶液中生成絮凝剂，某种环境下其作用原理图示如下：
请回答：
(1)图中C电极上的电极反应式是　 　 　　。
2H2O+2e-===H2↑+2OH-
(2)下列叙述正确的是　　　(填字母)。
A.铁电极为正极，碳电极为负极
B.经过加热烧结的铁碳混合物表面空隙发达，吸附能力大幅提高，有利
于除污
C.如图所示，碳电极上的反应环境为无溶解氧环境
D.铁碳混合材料工作过程中电子从铁电极流出，被絮凝剂运输至碳电极
表面
BC
铊(Tl)的价态分析及处理方法是环境保护研究的重点课题。
(1)三价铊各物种[Tl3+、Tl(OH)2+、Tl(OH、Tl(OH)3、Tl(OH]分布分数(平衡时某物种的物质的量占各物种的总物质的量之和的分数)与pH的关系如图所示。当pH=1.5时，溶液中浓度最大的含铊物种是　　　　　(填化学式)。
Tl(OH
自我测试
(2)铁盐、铁碳混合物可作为去除废水中Tl+和Tl3+的吸附剂。铁碳混合物去除铊的原理是_________________________________________________
　　　　 　。若铁碳混合物中添加少量铝粉，铊的去除速率明显加快，其可能原因是_____________________________
　　　　　。
铝较铁更易失电子(或形成胶体的
铁碳微电池中铁失去电子变成Fe2+，Fe2+进一步被氧化生成Fe3+，Fe3+水解形成Fe(OH)3胶体
速率更快)
本课结束
第
1
章

展开更多......

收起↑