高中化學(xué) 第四章 第四節(jié) 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)課件 新人教版選修4.ppt

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金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù) 被腐蝕的金屬 因金屬腐蝕而使橋梁坍塌 我國每年因金屬腐蝕造成的損失占國民生產(chǎn)總值 GNP 的2 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 全世界每年因?yàn)榻饘俑g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 資料 金屬被腐蝕后有什么危害 思考與歸納 4 地下金屬管道泄漏 5 輪船船體損壞 6 金屬腐蝕還可能造成環(huán)境污染 3 橋梁 建筑物強(qiáng)度降低而坍塌 1 外形 色澤 機(jī)械性能發(fā)生變化 2 影響機(jī)器 儀表設(shè)備精度和靈敏度 以至報廢 不純的金屬與電解質(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 一 金屬的電化學(xué)腐蝕 金屬與周圍的氣體或液體物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起損耗的現(xiàn)象 2 類型 1 化學(xué)腐蝕 2 電化學(xué)腐蝕 金屬與接觸到的干燥氣體 如O2 Cl2 SO2 或非電解質(zhì)液體 石油 等直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)引起的腐蝕叫做化學(xué)腐蝕 更普遍且危害大 1 金屬腐蝕 實(shí)質(zhì) 發(fā)生氧化還原反應(yīng)M ne Mn 金屬與接觸到的干燥氣體 如O2 Cl2 SO2 或非電解質(zhì)液體 石油 等直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)引起的腐蝕叫做化學(xué)腐蝕 1 化學(xué)腐蝕 原理 定義 影響因素 金屬跟氧化劑直接發(fā)生氧化還原反應(yīng) 金屬越活潑 越易被腐蝕 金屬所處的環(huán)境溫度越高 腐蝕速率越快氧化劑濃度越大 腐蝕速率越快 2 電化學(xué)腐蝕 不純的金屬 或合金 跟電解質(zhì)溶液接觸時 會發(fā)生原電池反應(yīng) 比較活潑的金屬失去電子而被氧化 這種腐蝕叫做電化學(xué)腐蝕 不純的金屬 或合金 發(fā)生原電池反應(yīng) 自發(fā)的氧化還原反應(yīng) 負(fù)極金屬失電子被氧化 科學(xué)探究 現(xiàn)有潔凈無銹的鐵釘 試管 植物油 NaCl溶液 CH3COOH溶液和煮沸后迅速冷卻的蒸餾水 你也可以選用其他物品 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究鐵釘銹蝕需要哪些條件 以及在什么條件下銹蝕速率快 不同條件下鐵釘?shù)母g 有氣泡產(chǎn)生 反應(yīng)速率快 相當(dāng)長時間鐵釘未被腐蝕 鐵釘被腐蝕最快 由于無O2 較長時間鐵釘未被腐蝕 鐵釘漸漸生銹 鐵釘被腐蝕 無明顯現(xiàn)象 由于無O2 鐵釘未被腐蝕 無明顯現(xiàn)象 由于無O2 H2O鐵釘不能被腐蝕 植物油 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 水膜中溶解有來自大氣中的CO2 SO2 H2S等氣體使水膜中含有一定量的H H2O CO2 H2CO3 H HCO3 H2O H OH 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 鋼鐵的析氫腐蝕示意圖 鋼鐵的吸氧腐蝕示意圖 負(fù)極 Fe Fe 2e Fe2 正極 C 水膜酸性較強(qiáng)2H 2e H2 水膜酸性很弱或呈中性2H2O O2 4e 4OH 電解質(zhì)溶液 鋼鐵 其中鐵作負(fù)極 碳作正極 鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較 水膜呈酸性 水膜酸性很弱或呈中性 2Fe 2H2O O2 2Fe OH 2 4Fe OH 2 2H2O O2 4Fe OH 3 Fe2O3 nH2O 通常兩種腐蝕同時存在 但以吸氧腐蝕為主 燒過菜的鐵鍋如果未及時洗凈 殘液中含NaCl 第二天便出現(xiàn)紅棕色銹斑 主要成分為Fe2O3 nH2O 請問這種腐蝕是化學(xué)腐蝕還是電化學(xué)腐蝕 為什么 解析 屬于電化學(xué)腐蝕 因?yàn)殍F鍋是由生鐵做成的 鐵鍋生銹是因?yàn)镕e C NaCl形成原電池 鐵作負(fù)極 失去電子變成亞鐵離子 從而被腐蝕 思考 將用酸洗除銹的鐵釘 在飽和食鹽水浸泡后放在如圖所示的裝置中 幾分鐘后觀察導(dǎo)管中水柱的變化 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 幾分鐘后 裝置中的導(dǎo)管中水柱上升 結(jié)論 說明裝置中有氣體參加反應(yīng) 思考 該氣體是什么呢 幾天之后發(fā)現(xiàn)鐵釘表面生銹 發(fā)生的是吸氫腐蝕還是吸氧腐蝕 知識總結(jié) 一 金屬的電化學(xué)腐蝕 2 金屬腐蝕的本質(zhì) 1 金屬腐蝕 金屬的腐蝕是指金屬與周圍接觸到的氣體或液體發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起損耗的現(xiàn)象 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 隨溫度升高而加快 與原電池的組成有關(guān) 相同條件下較電化學(xué)腐蝕慢 較快 1 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 形成原電池時鋁作負(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 鋁鉚釘發(fā)生了化學(xué)腐蝕 2 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)生銅綠B 生鐵比軟鐵蕊 幾乎是純鐵 容易生銹C 鐵質(zhì)器件附著銅質(zhì)配件 在接觸處易生鐵銹D 銀質(zhì)獎牌久置后表面變暗 練習(xí) A D 3 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 4 2 1 3 4 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 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(jì)一個實(shí)驗(yàn)比較M N兩種金屬的活潑性 思考題 影響金屬腐蝕的因素 1 金屬的本性 金屬越活潑 就越容易失去電子而被腐蝕 如果金屬中能導(dǎo)電的雜質(zhì)不如該金屬活潑 則容易形成原電池而使金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕 2 介質(zhì) 遇潮濕空氣 腐蝕性氣體 電解質(zhì)溶液 容易被腐蝕 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 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 你還知道哪些防止金屬腐蝕的方法 請舉例說明 制成不銹鋼 或在金屬表面鍍一層比要保護(hù)的金屬更活潑的金屬 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 鎂 二 金屬的防護(hù)方法 1 在金屬表面覆蓋保護(hù)層 油 油漆 塑料 搪瓷 鍍一層金屬 2 改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu) 如制成合金 3 電化學(xué)保護(hù)法 1 犧牲陽極的陰極保護(hù)法 原電池原理 例 輪船船身上的鋅塊 地下鋼鐵管道接鎂塊 2 外加電流的陰極保護(hù)法 2 外加電源的陰極保護(hù)法 1 犧牲陽極的陰極保護(hù)法 規(guī)律小結(jié) 在同一電解質(zhì)溶液中 金屬腐蝕的快慢規(guī)律如下 電解原理引起的腐蝕 原電池原理引起的腐蝕 化學(xué)腐蝕 有防腐措施的腐蝕防腐措施由好到壞的順序如下 外接電源的陰極保護(hù)法 犧牲陽極的陰極保護(hù)法 有一般防腐條件保護(hù) 無防腐條件 練習(xí) 1 下列方法可用于金屬防護(hù)的是 原電池反應(yīng) 涂油漆 電鍍 置于干燥環(huán)境A B C D 全部 D 2 有關(guān)金屬腐蝕的論述 正確的是 A 金屬的腐蝕一定伴有電流產(chǎn)生B Fe在干燥的氯氣里比在潮濕的空氣里更易被腐蝕C 發(fā)生化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿母g時較活潑的金屬總是作正極而被腐蝕D 發(fā)生電化腐蝕時都有能量的轉(zhuǎn)變 且被腐蝕的金屬總是失電子 D 3 如圖 水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘 放置數(shù)天觀察 1 2 中性或堿性 吸氧 Fe 2e Fe2 O2 2H2O 4e 4OH 酸性 析氫 Fe 2e Fe2 2H 2e H2 5 2 1 3 4 5 右圖裝置中 U型管內(nèi)為紅墨水 a b試管內(nèi)分別盛有食鹽水和氯化銨溶液 各加入生鐵塊 放置一段時間 下列有關(guān)描述錯誤的是 A 生鐵塊中的碳是原電池的正極B 紅墨水柱兩邊的液面變?yōu)樽蟮陀腋逤 兩試管中相同的電極反應(yīng)式是 Fe 2e Fe2 D a試管中發(fā)生了吸氧腐蝕 b試管中發(fā)生了析氫腐蝕 6 下列有關(guān)金屬腐蝕與防護(hù)的說法正確的是 A 純銀器表面在空氣中因化學(xué)腐蝕漸漸變暗B 當(dāng)鍍錫鐵制品的鍍層破損時 鍍層仍能對鐵制品起保護(hù)作用C 在海輪外殼連接鋅塊保護(hù)外殼不受腐蝕是采用了犧牲陽極的陰極保護(hù)法D 可將地下輸油鋼管與外加直流電源的正極相連以保護(hù)它不受腐蝕 B AC