高中化學(xué) 4.4 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)課件 新人教選版修4.ppt

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第四章電化學(xué)基礎(chǔ),第4節(jié)金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù),請比較下列Fe腐蝕的快慢？,鐵與酸反應(yīng)，鐵被腐蝕。,鐵與碳形成原電池鐵作負(fù)極被腐蝕。,腐蝕速率較慢。腐蝕速率較快。,金屬的腐蝕現(xiàn)象非常普遍：,1、鋼鐵生銹：鐵銹的主要成分：,金屬腐蝕的不利后果有哪些？,Fe2O3XH2O,Cu2(OH)2CO3,2、銅器表面生成銅綠：銅綠的主要成分：,金屬的腐蝕現(xiàn)象非常普遍：,金屬腐蝕的不利后果有哪些？,Fe2O3XH2O,Cu2(OH)2CO3,2、銅器表面生成銅綠：銅綠的主要成分：,1、鋼鐵生銹：鐵銹的主要成分：,2007年8月1日，美國明尼蘇達(dá)州一座跨越密西西比河的大橋發(fā)生坍塌。事故造成6人死亡。,金屬制品的腐蝕,金屬腐蝕給生產(chǎn)生活帶來很多不便，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。全世界每年因為金屬腐蝕造成的直接經(jīng)濟(jì)損失約達(dá)7000億美元，是地震、水災(zāi)、臺風(fēng)等自然災(zāi)害造成損失總和的6倍。我國因金屬腐蝕造成的損失占國民生產(chǎn)總值(GNP)的4%，鋼鐵因腐蝕而報廢的數(shù)量約占鋼鐵當(dāng)年產(chǎn)量的25%-30%。金屬腐蝕還可能造成環(huán)境污染。,資料在線,一、金屬腐蝕的本質(zhì)：是金屬或合金與周圍接觸到的氣體或液體發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起損耗的過程。M-ne-=Mn+,二、金屬腐蝕的類型：（1）化學(xué)腐蝕金屬跟接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕叫做化學(xué)腐蝕。（2）電化學(xué)腐蝕不純的金屬跟電解質(zhì)溶液接觸時，會發(fā)生原電池反應(yīng)，比較活潑的金屬失電子而被氧化的腐蝕叫做電化學(xué)腐蝕。,化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的比較,化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕同時發(fā)生，但電化學(xué)腐蝕更普遍,鋼鐵在干燥的空氣里長時間不易被腐蝕,但在潮濕的空氣里卻很快被腐蝕,這是什么原因呢?,在潮濕的空氣里,鋼鐵表面吸附了一層薄薄的水膜。水中溶有O2、CO2、SO2等氣體，這樣在鋼鐵表面形成了一層電解質(zhì)溶液的薄膜,它跟鋼鐵里的鐵和少量的碳構(gòu)成無數(shù)微小的原電池。,鋼鐵表面形成的微小原電池示意圖,鋼鐵的析氫腐蝕示意圖,鋼鐵的吸氧腐蝕示意圖,鋼鐵在潮濕的空氣中發(fā)生的電化學(xué)腐蝕的原理：負(fù)極（Fe）：Fe—2e—=Fe2+正極（C）：2H++2e—=H2↑或2H2O+O2+4e—=4OH—,4.鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較,Fe2O3nH2O,（鐵銹）,通常兩種腐蝕同時存在，但以后者更普遍。,析氫腐蝕,吸氧腐蝕,條件,水膜呈酸性。,水膜呈中性或酸性很弱。,電極反應(yīng),負(fù)極Fe(-),Fe-2e=Fe2+,2Fe-4e=2Fe2+,正極C(+),2H2O+2e－=H2↑+2OH－,O2+2H2O+4e=4OH-,總反應(yīng):,Fe+2H2O==Fe(OH)2+H2↑,2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2,4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3,聯(lián)系,金屬腐蝕的快慢:,電解原理引起的腐蝕＞原電池原理引起的腐蝕＞化學(xué)腐蝕＞有防護(hù)措施的腐蝕,同一金屬在不同物質(zhì)中腐蝕的快慢:,強(qiáng)電解質(zhì)＞弱電解質(zhì)＞非電解質(zhì),5.金屬腐蝕快慢的判斷：(1)與構(gòu)成微電池兩極的材料有關(guān)。兩極材料的活動性差別越大，氧化還原反應(yīng)的速率越，活潑金屬被腐蝕的速度越。(2)電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕化學(xué)腐蝕有防腐措施的腐蝕。（3）同一種金屬的腐蝕：在強(qiáng)電解質(zhì)中弱電解質(zhì)中非電解質(zhì)中（4）一般說來：原電池原理引起的腐蝕化學(xué)腐蝕有防腐措施的腐蝕。注意：在鋼鐵的腐蝕過程中，其電化學(xué)腐蝕更嚴(yán)重，在電化學(xué)腐蝕中，吸氧腐蝕更普遍。,>,>,>,>,>,快,快,>,>,[反饋練習(xí)]1.下列情況下，海水中鐵腐蝕最快的是(),,B,2．如圖所示，甲、乙兩試管中各放一枚鐵釘，甲試管中為NaCl溶液，乙試管為NH4Cl溶液(溶液呈弱酸性).數(shù)天后觀察到的現(xiàn)象是，甲中正極反應(yīng)為_______________.乙中正極反應(yīng)為.試管中殘留氣體平均相對分子質(zhì)量的變化為甲，乙.,O2+2H2O+4e-＝4OH-,2H++2e—=H2↑,減少,減少,Fe被腐蝕,U型管中甲端的液面高于乙端的液面,思考與交流,請根據(jù)生活常識以及下圖總結(jié)金屬防護(hù)常用的方法，并解釋這些方法為什么可以達(dá)到防止金屬腐蝕的目的。,健身器材刷油漆以防銹,衣架和電線的外面包上一層塑料層,,某些工具的“機(jī)械轉(zhuǎn)動部位”選用油脂來防銹，為什么不能用油漆,自行車的鋼圈和車鈴是在鋼上鍍上一層既耐腐蝕又耐磨的Cr,三、金屬的防護(hù)(1)改善金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)(內(nèi)因)——制成合金（不銹鋼）(2)在金屬表面覆蓋保護(hù)層——電鍍、油漆、鈍化等(3)電化學(xué)保護(hù)法——犧牲陽極的陰極保護(hù)法、外加直流電源的陰極保護(hù)法,犧牲陽極的陰極保護(hù)法形成原電池反應(yīng)時，讓被保護(hù)金屬做正極，不反應(yīng)，起到保護(hù)作用；而活潑金屬反應(yīng)受到腐蝕。,,你還知道哪些防止金屬腐蝕的方法？請舉例說明。,用犧牲鎂塊的方法來防止地下鋼鐵管道的腐蝕，鎂塊必須定期更換,制成不銹鋼，在金屬表面鍍一層比要保護(hù)的金屬耐腐蝕的金屬。,外加電流的陰極保護(hù)法將被保護(hù)金屬與另一附加電極作為電解池的兩個極，使被保護(hù)的金屬作為陰極，在外加直流電的作用下使陰極得到保護(hù)。此法主要用于防止土壤、海水及水中金屬設(shè)備的腐蝕。,[交流研討]你知道自行車的金屬部件采用了什么樣的防護(hù)措施嗎?,金屬常用防腐蝕方法的比較,,1．解釋下列現(xiàn)象：(1)馬口鐵(鍍Sn鐵皮)做的罐頭，打開后為什么極易生銹?(2)輪船船殼的水線以下部分，為什么要裝上一定數(shù)量Zn塊?(3)燒過菜的鐵鍋未及時洗凈(殘液NaCl)，第二天便出現(xiàn)紅褐色銹斑。,練習(xí),C,c,練習(xí),2.下列制氫氣的反應(yīng)速率最快的是()A.純鋅和1mol/L硫酸B.純鋅和18mol/L硫酸C.粗鋅和1mol/L硫酸D.粗鋅和18mol/L硫酸3.下列敘述中可說明金屬甲比乙活潑性強(qiáng)的是()A.甲和乙用導(dǎo)線連接插入稀鹽酸溶液中，乙溶解，甲上有H2氣放出；B.在氧化–還原反應(yīng)中，甲比乙失去的電子多C.將甲乙作電極組成原電池時甲是負(fù)極D.同價態(tài)的陽離子，甲比乙的氧化性強(qiáng),4、下列各情況，在其中Fe片腐蝕由快到慢的順序__________________,(5)>(2)>(1)>(3)>(4),練習(xí),5、下列裝置中四塊相同的Zn片，放置一段時間后腐蝕速率由慢到快的順序是________________________,練習(xí),(4)>(2)>(1)>(3),6、分析右圖，按要求寫出有關(guān)反應(yīng)方程式：（1）鐵棒上的電極反應(yīng)式為：_________________________（2）碳棒上的電極反應(yīng)式為：_________________________（3）溶液中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：__________________________________________________,2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2,4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3,O2+2H2O+4e-＝4OH-,2Fe–4e-＝2Fe2+,練習(xí),7、鹽酸與鋅片反應(yīng)時，若加入可溶性醋酸銅晶體[(CH3COO)2Cu]，將產(chǎn)生兩種影響生成速率的因素.其一是：_______________________,其二是：_________________________________________。,H+與CH3COO－結(jié)合生成醋酸，使H+濃度減小，從而減慢了反應(yīng)速率,Zn置換出Cu形成了原電池，從而加快了反應(yīng)速率,練習(xí),[課堂練習(xí)]：一.選擇題（每小題有1～2個正答案確）1.下列敘述正確的是（）A、構(gòu)成原電池正極和負(fù)極的材料必須是兩種金屬B、由Cu、Zn作電極與CuSO4溶液組成的原電池中Cu是負(fù)極。C、馬口鐵（鍍錫鐵）破損時與電解質(zhì)溶液接觸，錫先被腐蝕。D、銅鋅原電池工作時，若有13g鋅被溶解，電路中就有0.4mol電子通過,D,2.鋼鐵銹蝕過程中可能發(fā)生的變化是()①Fe由單質(zhì)轉(zhuǎn)化為+2價；②Fe由+2價轉(zhuǎn)化為+3價；③產(chǎn)生氫氣；④產(chǎn)生氧氣；⑤雜質(zhì)C被氧化除去；⑥Fe（OH）3失水變成Fe2O33H2O.A.①②③⑥B.①③④C.只有①③D.全部,A,3.為保護(hù)地下鋼管不被腐蝕，可采用的方法是()A、與直流電源負(fù)極相連接B、與直流電源的正極相連接C、與銅板相連接D、與鋅板相連接4.下列說法正確的是（）A．鋼鐵因含雜質(zhì)而容易發(fā)生電化腐蝕，所以合金都不耐腐蝕B．原電池反應(yīng)是導(dǎo)致金屬腐蝕的主要原因，故不能用來減緩金屬的腐蝕C．鋼鐵電化腐蝕的兩種類型主要區(qū)別在于水膜的pH不同，引起的正極反應(yīng)不同D．無論哪種類型的腐蝕，其實質(zhì)都是金屬被氧化,AD,CD,5.銅制品上的鋁質(zhì)鉚釘，在潮濕空氣中易腐蝕的原因可描述為()A.形成原電池鋁作負(fù)極B.形成原電池時銅作負(fù)極C.形成原電池時，電流由鋁經(jīng)導(dǎo)線流向銅D.鋁質(zhì)鉚釘發(fā)生了化學(xué)腐蝕6.以下現(xiàn)象與電化腐蝕無關(guān)的是()A.黃銅(銅鋅合金)制作的銅鑼不易產(chǎn)生銅銹B.生鐵比軟鐵芯(幾乎是純鐵)容易生銹C.鐵質(zhì)器件附有銅質(zhì)配件，在接觸處易生銹D.銀質(zhì)獎牌久置后表面變暗,A,D,7．鋼鐵表面鍍有下列金屬時，當(dāng)鍍層部分被破壞時，鐵不易被腐蝕的是()A．SnB．ZnC．CuD．Ag8.如圖各燒杯中盛有海水，鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序為(),A.②①③④B.④③①②C.④②①③D.③②④①,B,C,9.下列事實不能用電化學(xué)理論解釋的是（）A.輪船水線以下的船殼上鑲嵌有一定量的鋅塊B．鍍鋅的鐵制品比鍍錫的鐵制品耐用C.鋁片不用特殊方法保存D．常溫下鋁跟稀硫酸快速反應(yīng)，跟濃硫酸幾乎不反應(yīng)10、下列敘述中不正確的是（）A、金屬的電化腐蝕比化學(xué)腐蝕普遍B、鋼鐵在干燥空氣里不易腐蝕C、用鋁質(zhì)鉚釘鉚接鐵板，鐵板易被腐蝕D、原電池中電子由正極流入負(fù)極,CD,CD,11、下列敘述正確的是（）A、原電池中陽離子向負(fù)極移動B、原電池的負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)C、馬口鐵（鍍錫）的表面一旦破損，鐵腐蝕加快D、白鐵（鍍鋅）的表面一旦破損，鐵腐蝕加快12.自來水管與下列材料做成的水龍頭連接，銹蝕最快的鐵水管連接的是（）A、銅水龍頭B、鐵水龍頭C、塑料水龍頭D、陶瓷水龍頭,BC,A,二、填空題1、在經(jīng)常受酸雨危害的地區(qū)，金屬制品易受腐蝕。其中鐵制品主要發(fā)生____腐蝕，負(fù)極反應(yīng)式為_____________________；銅制品發(fā)生______腐蝕，正極反應(yīng)式是_____________________。,析氫,Fe-2e-=Fe2+,吸氧,O2+4H++4e-=2H2O,2、燒過菜的鐵鍋未及時洗去含有NaCl的殘液，過一段時間便出現(xiàn)紅棕色的鐵銹斑點，已知該銹斑為Fe(OH)3失水的產(chǎn)物。表示Fe(OH)3生成的電極反應(yīng)式、離子方程式和化學(xué)方程式分別為；（1）負(fù)極，正極；（2）；（3）。,2Fe-4e-=2Fe2+,O2+2H2O+4e-=4OH-,2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2,4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3,3、在含有H2S氣體的空氣中，銀器表面易變黑（生成了Ag2S），原因是銀發(fā)生了______（填“析氫”或“吸氧”）腐蝕，其電極反應(yīng)式為：正極，負(fù)極，最終在銀器表面生成Ag2S的離子方程式是：。,吸氧,O2+2H2O+4e-=4OH-,Ag-e-=Ag+,2Ag++H2S=Ag2S+2H+,為了除去銀器表面的Ag2S，可采用如下方法：在一個鋁制的容器中放入食鹽溶液，將銀器浸入食鹽溶液，使銀器與鋁接觸良好。過一段時間，銀器表面變?yōu)殂y白色，并聞到臭雞蛋的氣味，觀察到有少量白色絮狀沉淀生成。請用電極反應(yīng)式和離子方程式表示上述過程。,除去銀器表面的Ag2S時:（-）2Al-6e=2Al3+（+）3Ag2S+6e=6Ag+3S2-溶液中發(fā)生如下反應(yīng)：2Al3++3S2-+6H2O=2Al(OH)3↓+3H2S↑（Al3+和S2-的水解反應(yīng)進(jìn)行到底。）,4、市場上出售的“熱敷袋”其中的成分主要是鐵粉、碳粉、木屑和少量氯化鈉、水等，熱敷袋用塑料袋密封，使用時從袋中取出輕輕揉搓就會放出熱量，用完后袋內(nèi)有大量鐵銹生成，回答下列各問：(1)熱敷袋放出的熱是來自.(2)碳粉和氯化鈉的作用分別是：(3)寫出有關(guān)的電極反應(yīng)式和化學(xué)方程式：,Fe被氧化,C與Fe、NaCl溶液構(gòu)成原電池，加速Fe的氧化；NaCl溶于水，形成電解質(zhì)溶液,2Fe-4e-=2Fe2+,O2+2H2O+4e-=4OH-,Fe2++2OH-=Fe(OH)2,4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3,[課堂練習(xí)]1．把a(bǔ)、b、c、d4塊金屬片浸入稀硫酸中，用導(dǎo)線兩兩相連可以組成幾個原電池。若a、b相連時a為負(fù)極；c、d相連時電流由d到c；a、c相連時c極上產(chǎn)生大量氣泡；b、d相連時b上有大量氣泡產(chǎn)生；則四種金屬的活動性順序由強(qiáng)到弱為：,(a>c>d>b),2.有M、N兩種金屬，分別與鹽酸反應(yīng)，產(chǎn)生H2速率相近，試設(shè)計一個實驗比較M、N兩種金屬的活潑性。,3.有人設(shè)計以Pt和Zn為電極材料，埋入人體內(nèi)作為某種心臟病人的心臟起搏器的能源。它依靠人體內(nèi)血液種含有一定濃度的溶解氧、H+和Zn2+進(jìn)行工作。它的兩極電極反應(yīng)式分別為：。,正極：Zn-2e=Zn2+負(fù)極：2H2O+O2+4e=4OH-,再見,