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1、金属电化学腐蚀与防护本讲稿第一页，共三十一页请比较下列请比较下列请比较下列请比较下列FeFe腐蚀的快慢？腐蚀的快慢？腐蚀的快慢？腐蚀的快慢？铁与酸反应，铁被铁与酸反应，铁被腐蚀。腐蚀。铁与碳形成原电池铁与碳形成原电池铁作负极被腐蚀铁作负极被腐蚀。腐蚀速率较慢。腐蚀速率较慢。腐蚀速率较快。腐蚀速率较快。本讲稿第二页，共三十一页金属的腐蚀现象非常普遍：金属的腐蚀现象非常普遍：1 1、钢铁生锈：、钢铁生锈：铁锈的主要成分：铁锈的主要成分：金属腐蚀的不利后果有哪些？金属腐蚀的不利后果有哪些？FeFe2 2O O3 3XHXH2 2O OCuCu2 2(OH)(OH)2 2COCO3 32 2、铜器表面
2、生成铜绿：、铜器表面生成铜绿：铜绿的主要成分：铜绿的主要成分：本讲稿第三页，共三十一页金属的腐蚀现象非常普遍：金属的腐蚀现象非常普遍：金属腐蚀的不利后果有哪些？金属腐蚀的不利后果有哪些？FeFe2 2O O3 3XHXH2 2O OCuCu2 2(OH)(OH)2 2COCO3 32 2、铜器表面生成铜绿：、铜器表面生成铜绿：铜绿的主要成分：铜绿的主要成分：1 1、钢铁生锈：、钢铁生锈：铁锈的主要成分：铁锈的主要成分：本讲稿第四页，共三十一页 2007年8月1日，美国明尼苏达州一座跨越密西西比河的大桥发生坍塌。事故造成6人死亡。本讲稿第五页，共三十一页金属制品的腐蚀金属制品的腐蚀金属腐蚀给生产
3、生活带来很多不便，金属腐蚀给生产生活带来很多不便，金属腐蚀给生产生活带来很多不便，金属腐蚀给生产生活带来很多不便，造成了巨大的经济损失。造成了巨大的经济损失。造成了巨大的经济损失。造成了巨大的经济损失。全世界每年因为金属腐蚀造成的直接经济损失全世界每年因为金属腐蚀造成的直接经济损失全世界每年因为金属腐蚀造成的直接经济损失全世界每年因为金属腐蚀造成的直接经济损失约达约达约达约达7000700070007000亿美元，是地震、水灾、台风等自亿美元，是地震、水灾、台风等自亿美元，是地震、水灾、台风等自亿美元，是地震、水灾、台风等自然灾害造成损失总和的然灾害造成损失总和的然灾害造成损失总和的然灾害造成
4、损失总和的6 6 6 6倍。倍。倍。倍。我国因金属腐蚀造成的损失占国民生产总值我国因金属腐蚀造成的损失占国民生产总值我国因金属腐蚀造成的损失占国民生产总值我国因金属腐蚀造成的损失占国民生产总值(GNP)(GNP)(GNP)(GNP)的的的的4%4%4%4%，钢铁因腐蚀而报废的数量约占钢，钢铁因腐蚀而报废的数量约占钢，钢铁因腐蚀而报废的数量约占钢，钢铁因腐蚀而报废的数量约占钢铁当年产量的铁当年产量的铁当年产量的铁当年产量的25%-30%25%-30%25%-30%25%-30%。金属腐蚀还可能造成环境污染。金属腐蚀还可能造成环境污染。金属腐蚀还可能造成环境污染。金属腐蚀还可能造成环境污染。资料在
5、线本讲稿第六页，共三十一页一、金属腐蚀的本质：一、金属腐蚀的本质：是金属或合金与周围接触到的是金属或合金与周围接触到的气体或液体发生氧化还原反应而气体或液体发生氧化还原反应而引起损耗的过程。引起损耗的过程。M-ne-=Mn+本讲稿第七页，共三十一页二、金属腐蚀的类型：二、金属腐蚀的类型：（1）化学腐蚀）化学腐蚀金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀叫做起的腐蚀叫做化学腐蚀化学腐蚀。（2）电化学腐蚀）电化学腐蚀不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失电子而被氧化原电池反应，比较活泼的金属失电
6、子而被氧化的腐蚀叫做的腐蚀叫做电化学腐蚀电化学腐蚀。本讲稿第八页，共三十一页化学腐蚀和电化学腐蚀的比较化学腐蚀和电化学腐蚀的比较化学腐蚀和电化学腐蚀的比较化学腐蚀和电化学腐蚀的比较相互相互关系关系反应反应现象现象条件条件电化学腐蚀电化学腐蚀化学腐蚀化学腐蚀化学腐蚀和电化学腐蚀同时发生，化学腐蚀和电化学腐蚀同时发生，但电化学腐蚀更普遍但电化学腐蚀更普遍较活泼的金属被氧较活泼的金属被氧化化金属被氧化金属被氧化有微弱的电流产生有微弱的电流产生不产生电流不产生电流不纯金属或合金跟不纯金属或合金跟电解质溶液接触电解质溶液接触金属跟接触的物金属跟接触的物质反应质反应本讲稿第九页，共三十一页钢铁在干燥的空气
7、里长时间不钢铁在干燥的空气里长时间不易被腐蚀易被腐蚀,但在潮湿的空气里却很但在潮湿的空气里却很快被腐蚀快被腐蚀,这是什么原因呢这是什么原因呢?在潮湿的空气里在潮湿的空气里,钢铁表面吸附了一层薄钢铁表面吸附了一层薄薄的水膜。水中溶有薄的水膜。水中溶有O O2 2、COCO2 2、SOSO2 2等气体，等气体，这样在这样在钢铁表面形成了一层电解质溶液的钢铁表面形成了一层电解质溶液的薄膜薄膜,它跟钢铁里的铁和少量的它跟钢铁里的铁和少量的碳构成无数碳构成无数微小的原电池微小的原电池。本讲稿第十页，共三十一页钢铁表面钢铁表面形成的微小形成的微小原电池原电池示意图示意图本讲稿第十一页，共三十一页钢铁的钢铁
8、的析氢腐蚀析氢腐蚀示意图示意图钢铁的钢铁的吸氧腐蚀吸氧腐蚀示意图示意图钢铁在潮湿的空气中发生的电化学腐蚀的原理：钢铁在潮湿的空气中发生的电化学腐蚀的原理：负极（负极（Fe）：）：Fe2e=Fe2+正极（正极（C）：）：2H+2e=H2或或2H2O+O2+4e=4OH本讲稿第十二页，共三十一页4.钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较Fe2O3 nH2O（铁锈铁锈）通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。析氢腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀条条件件水膜呈水膜呈酸性酸性。水膜呈水膜呈中性中性或或酸性很弱酸性很弱。电电极极反反应应负极负极Fe(-)F
9、e-2e=Fe2+2Fe-4e=2Fe2+正极正极C(+)2H2O+2e=H2+2OH O2+2H2O+4e=4OH-总反应总反应:Fe+2 H2O=Fe(OH)2+H2 2Fe+2H2O+O2=2 Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3联联系系本讲稿第十三页，共三十一页金属腐蚀的快慢金属腐蚀的快慢:电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防护措施的腐蚀腐蚀化学腐蚀有防护措施的腐蚀同一金属在不同物质中腐蚀的快慢同一金属在不同物质中腐蚀的快慢:强电解质弱电解质非电解质强电解质弱电解质非电解质本讲稿第十四页，共三十一页5.5.金属
10、腐蚀快慢的判断：金属腐蚀快慢的判断：金属腐蚀快慢的判断：金属腐蚀快慢的判断：(1)(1)与构成微电池两极的材料有关。两极材料的活动性差别与构成微电池两极的材料有关。两极材料的活动性差别与构成微电池两极的材料有关。两极材料的活动性差别与构成微电池两极的材料有关。两极材料的活动性差别越越越越大大大大，氧化还原反应的速率越，氧化还原反应的速率越，氧化还原反应的速率越，氧化还原反应的速率越，活泼金属被腐蚀的速度，活泼金属被腐蚀的速度，活泼金属被腐蚀的速度，活泼金属被腐蚀的速度越越越越。(2)(2)电解原理引起的腐蚀电解原理引起的腐蚀电解原理引起的腐蚀电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀原电池原理引起
11、的腐蚀原电池原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀化学腐蚀化学腐蚀化学腐蚀有防腐措施的腐蚀。有防腐措施的腐蚀。有防腐措施的腐蚀。有防腐措施的腐蚀。（3 3）同一种金属的腐蚀：在强电解质中）同一种金属的腐蚀：在强电解质中）同一种金属的腐蚀：在强电解质中）同一种金属的腐蚀：在强电解质中弱电解质中弱电解质中弱电解质中弱电解质中非电解质中非电解质中非电解质中非电解质中（4 4）一般说来：原电池原理引起的腐蚀）一般说来：原电池原理引起的腐蚀）一般说来：原电池原理引起的腐蚀）一般说来：原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀化学腐蚀化学腐蚀化学腐蚀有防腐措施的腐蚀。有防腐措施的腐蚀。有防腐措施的腐蚀。有防腐措施的
12、腐蚀。注意：在钢铁的腐蚀过程中，其电化学腐蚀更严重，注意：在钢铁的腐蚀过程中，其电化学腐蚀更严重，注意：在钢铁的腐蚀过程中，其电化学腐蚀更严重，注意：在钢铁的腐蚀过程中，其电化学腐蚀更严重，在电化学腐蚀中，吸氧腐蚀更普遍。在电化学腐蚀中，吸氧腐蚀更普遍。在电化学腐蚀中，吸氧腐蚀更普遍。在电化学腐蚀中，吸氧腐蚀更普遍。快快快快本讲稿第十五页，共三十一页 反馈练习反馈练习反馈练习反馈练习 1.1.下列情况下，海水中铁腐蚀最快的是下列情况下，海水中铁腐蚀最快的是下列情况下，海水中铁腐蚀最快的是下列情况下，海水中铁腐蚀最快的是()B本讲稿第十六页，共三十一页2如图所示，甲、乙两试管中各放一枚铁钉，如图
13、所示，甲、乙两试管中各放一枚铁钉，甲试管中为甲试管中为NaCl溶液，乙试管为溶液，乙试管为NH4Cl溶液溶液(溶液呈弱酸性溶液呈弱酸性).数天后观察到的现象是数天后观察到的现象是 ，甲中正极反应为甲中正极反应为_.乙中正极反应为乙中正极反应为 .试管中残留气体平均相对分子质量的变化为试管中残留气体平均相对分子质量的变化为甲甲 ，乙，乙 .OO22+2H+2H22O+4eO+4e-4OH4OH-2H+2e=H2减少减少减少减少Fe被腐蚀被腐蚀,U型管中甲端的液面高于乙端的液面型管中甲端的液面高于乙端的液面本讲稿第十七页，共三十一页思考与交流思考与交流 请根据生活常识以及下图总结金属请根据生活常识
14、以及下图总结金属防护常用的方法，并解释这些方法为防护常用的方法，并解释这些方法为什么可以达到防止金属腐蚀的目的。什么可以达到防止金属腐蚀的目的。本讲稿第十八页，共三十一页健身器材刷油漆以防锈健身器材刷油漆以防锈本讲稿第十九页，共三十一页衣架和电线的外面包衣架和电线的外面包上一层塑料层上一层塑料层本讲稿第二十页，共三十一页某些工具的某些工具的“机械转动部位机械转动部位”选用油选用油脂来防锈，为什么不能用油漆脂来防锈，为什么不能用油漆本讲稿第二十一页，共三十一页 自行车的钢圈和车铃是在钢上镀上一自行车的钢圈和车铃是在钢上镀上一层既耐腐蚀又耐磨的层既耐腐蚀又耐磨的Cr本讲稿第二十二页，共三十一页三、
15、金属的防护三、金属的防护三、金属的防护三、金属的防护(1)(1)改善金属的内部组织结构改善金属的内部组织结构改善金属的内部组织结构改善金属的内部组织结构(内因内因内因内因)制制制制成合金（不锈钢）成合金（不锈钢）成合金（不锈钢）成合金（不锈钢）(2)(2)在金属表面覆盖保护层在金属表面覆盖保护层在金属表面覆盖保护层在金属表面覆盖保护层电镀、油漆、电镀、油漆、电镀、油漆、电镀、油漆、钝化等钝化等钝化等钝化等(3)(3)电化学保护法电化学保护法电化学保护法电化学保护法牺牲阳极的阴极保护法、牺牲阳极的阴极保护法、牺牲阳极的阴极保护法、牺牲阳极的阴极保护法、外加直流电源的阴极保护法外加直流电源的阴极保
16、护法外加直流电源的阴极保护法外加直流电源的阴极保护法本讲稿第二十三页，共三十一页 牺牲阳极的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法形形成成原原电电池池反反应应时时，让让被被保保护护金金属属做做正正极极，不不反反应应，起起到到保保护护作作用用；而而活活泼泼金金属属反反应应受受到到腐蚀。腐蚀。本讲稿第二十四页，共三十一页 你还知道哪些防止金属腐蚀的你还知道哪些防止金属腐蚀的方法？请举例说明。方法？请举例说明。用牺牲镁块的方法来防止用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁地下钢铁管道的腐蚀，镁块必须定期更换块必须定期更换 制成不锈钢，在金属表面镀一层比要制成不锈钢，在金属表面镀一层比要保护的金属耐腐蚀的
17、金属。保护的金属耐腐蚀的金属。用牺牲锌块的方法来用牺牲锌块的方法来保护船身，锌块必须保护船身，锌块必须定期更换定期更换锌块锌块本讲稿第二十五页，共三十一页外加电流的阴极保护法外加电流的阴极保护法 将将被被保保护护金金属属与与另另一一附附加加电电极极作作为为电电解解池池的的两两个个极极，使使被被保保护护的的金金属属作作为为阴阴极极，在在外外加加直直流流电电的的作作用用下下使使阴阴极极得得到到保保护护。此此法法主主要要用用于于防防止止土土壤壤、海海水水及及水水中中金金属属设设备备的的腐蚀。腐蚀。本讲稿第二十六页，共三十一页1解释下列现象：解释下列现象：(1)马口铁马口铁(镀镀Sn铁皮铁皮)做的罐头
18、，打开后为做的罐头，打开后为什么极易生锈什么极易生锈?(2)轮船船壳的水线以下部分，为什么要装轮船船壳的水线以下部分，为什么要装上一定数量上一定数量Zn块块?(3)烧过菜的铁锅未及时洗净烧过菜的铁锅未及时洗净(残液残液NaCl)，第二天便出现红褐色锈斑。第二天便出现红褐色锈斑。本讲稿第二十七页，共三十一页Cc c2.下列制氢气的反应速率最快的是下列制氢气的反应速率最快的是()A.纯锌和纯锌和1mol/L硫酸硫酸B.纯锌和纯锌和18mol/L硫酸硫酸C.粗锌和粗锌和1mol/L硫酸硫酸D.粗锌和粗锌和18mol/L硫酸硫酸3.下列叙述中可说明金属甲比乙活泼性强的是下列叙述中可说明金属甲比乙活泼性
19、强的是()A.甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲上有甲上有H2气放出气放出；B.在氧化在氧化还原反应中，甲比乙失去的电子多还原反应中，甲比乙失去的电子多C.将甲乙作电极组成原电池时甲是负极将甲乙作电极组成原电池时甲是负极D.同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强本讲稿第二十八页，共三十一页4、下列各情况，在其中下列各情况，在其中Fe片腐蚀由片腐蚀由快快到到慢慢的顺序的顺序_(5)(2)(1)(3)(4)本讲稿第二十九页，共三十一页5.5.铜制品上的铝质铆钉，在潮湿空气中易腐蚀的原铜制品上的铝质铆钉，在潮湿空气中易腐蚀
20、的原铜制品上的铝质铆钉，在潮湿空气中易腐蚀的原铜制品上的铝质铆钉，在潮湿空气中易腐蚀的原因可描述为因可描述为因可描述为因可描述为()()A.A.形成原电池铝作负极形成原电池铝作负极形成原电池铝作负极形成原电池铝作负极 B.B.形成原电池时铜作负极形成原电池时铜作负极形成原电池时铜作负极形成原电池时铜作负极C.C.形成原电池时，电流由铝经导线流向铜形成原电池时，电流由铝经导线流向铜形成原电池时，电流由铝经导线流向铜形成原电池时，电流由铝经导线流向铜D.D.铝质铆钉发生了化学腐蚀铝质铆钉发生了化学腐蚀铝质铆钉发生了化学腐蚀铝质铆钉发生了化学腐蚀6.6.以下现象与电化腐蚀无关的是以下现象与电化腐蚀无
21、关的是以下现象与电化腐蚀无关的是以下现象与电化腐蚀无关的是()()A.A.黄铜黄铜黄铜黄铜(铜锌合金铜锌合金铜锌合金铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜锈制作的铜锣不易产生铜锈制作的铜锣不易产生铜锈制作的铜锣不易产生铜锈B.B.生铁比软铁芯生铁比软铁芯生铁比软铁芯生铁比软铁芯(几乎是纯铁几乎是纯铁几乎是纯铁几乎是纯铁)容易生锈容易生锈容易生锈容易生锈C.C.铁质器件附有铜质配件，在接触处易生锈铁质器件附有铜质配件，在接触处易生锈铁质器件附有铜质配件，在接触处易生锈铁质器件附有铜质配件，在接触处易生锈D.D.银质奖牌久置后表面变暗银质奖牌久置后表面变暗银质奖牌久置后表面变暗银质奖牌久置后表面变暗AD本
22、讲稿第三十页，共三十一页7 7钢铁表面镀有下列金属时，当镀层部分被钢铁表面镀有下列金属时，当镀层部分被钢铁表面镀有下列金属时，当镀层部分被钢铁表面镀有下列金属时，当镀层部分被破坏时，铁不易被腐蚀的是破坏时，铁不易被腐蚀的是破坏时，铁不易被腐蚀的是破坏时，铁不易被腐蚀的是()()A ASnSn B BZnZn C CCuCu D DAgAg8.8.如图各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由如图各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由如图各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由如图各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为快到慢的顺序为快到慢的顺序为快到慢的顺序为()()A.A.B.B.C.C.D.D.BC本讲稿第三十一页，共三十一页