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1、第三单元 金属的腐蚀与防护2021/8/9 星期一1金属的腐蚀2021/8/9 星期一2金属腐蚀：金属腐蚀：金属或合金跟周围环境中的物质发生化学金属或合金跟周围环境中的物质发生化学反应而腐蚀损耗的现象。反应而腐蚀损耗的现象。2021/8/9 星期一3金属腐蚀的类金属腐蚀的类型型化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀析氢腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀（常见普遍）（常见普遍）3.化学腐蚀化学腐蚀 是指金属与其他物质直接接触发生氧化还原反是指金属与其他物质直接接触发生氧化还原反应而引起的腐蚀。如铁和氯气直接反应。应而引起的腐蚀。如铁和氯气直接反应。电化学腐蚀电化学腐蚀 是指不纯的金属或合金发生原电池反应
2、，是是指不纯的金属或合金发生原电池反应，是较活泼的金属失去电子被氧化而引起的腐蚀。如钢铁在较活泼的金属失去电子被氧化而引起的腐蚀。如钢铁在潮湿的空气中被腐蚀。潮湿的空气中被腐蚀。2021/8/9 星期一4 在潮湿空气中，钢铁表面一般附着一层溶有氧气在潮湿空气中，钢铁表面一般附着一层溶有氧气的水膜，它与钢铁中的碳和铁形成了原电池的水膜，它与钢铁中的碳和铁形成了原电池2021/8/9 星期一5 中性或者弱酸环境下，钢铁发生了腐中性或者弱酸环境下，钢铁发生了腐蚀，该过程中吸收了氧气，因此称为蚀，该过程中吸收了氧气，因此称为吸氧腐蚀。吸氧腐蚀。负极：负极：2Fe-4e-=2Fe2+正极：正极：O2+2
3、H2O+4e=4OH-总反应：总反应：2Fe+2H2O+O2=2 Fe(OH)2 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 Fe2O3 nH2O （铁锈）（铁锈）钢铁的钢铁的吸氧腐蚀吸氧腐蚀示意示意图图2021/8/9 星期一6 如果钢铁表面的水膜酸性如果钢铁表面的水膜酸性较强的话较强的话,正极就会析出氢正极就会析出氢气气,称为析氢腐蚀。称为析氢腐蚀。随着氢气的析出随着氢气的析出,水的水的PH上升上升,Fe2+和和OH-结合生成结合生成Fe(OH)2,被被O2氧化后生成氧化后生成Fe(OH)3,进而形成铁锈。进而形成铁锈。钢铁的钢铁的析氢腐蚀析氢腐蚀示意示意图图2021/8/9 星期
4、一7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(-)Fe-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2021/8/9 星
5、期一81 1、铁粉中加入炭粉有何作用？两装置中均能形成原、铁粉中加入炭粉有何作用？两装置中均能形成原、铁粉中加入炭粉有何作用？两装置中均能形成原、铁粉中加入炭粉有何作用？两装置中均能形成原电池吗？电池吗？电池吗？电池吗？P23P23 活动与探究活动与探究活动与探究活动与探究 2 2、两装置中的实验现象有何不同？产生的现象说明、两装置中的实验现象有何不同？产生的现象说明、两装置中的实验现象有何不同？产生的现象说明、两装置中的实验现象有何不同？产生的现象说明什么问题？什么问题？什么问题？什么问题？2021/8/9 星期一92Fe+O2Fe+O2 2+2H+2H2 2O=2Fe(OH)O=2Fe(O
6、H)2 2实验编号实验编号a ab b所用电解质所用电解质NaClNaClCHCH3 3COOHCOOH（醋酸）（醋酸）主要实验现象主要实验现象原因分析原因分析腐蚀类型腐蚀类型形成条件形成条件电极反应电极反应式式正极正极负极负极电池总反应电池总反应溶液中反应溶液中反应(铁锈的生成铁锈的生成)出现的频率出现的频率右侧导管内液面上升右侧导管内液面上升右侧导管内液面上升右侧导管内液面上升右侧导管内液面下降右侧导管内液面下降右侧导管内液面下降右侧导管内液面下降有气体参与反应有气体参与反应有气体参与反应有气体参与反应(O(O2 2)有气体生成有气体生成有气体生成有气体生成(H(H2 2)发生发生发生发生
7、吸氧腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀发生发生发生发生析氢腐蚀析氢腐蚀析氢腐蚀析氢腐蚀水膜酸性很弱或呈中性水膜酸性很弱或呈中性水膜酸性很弱或呈中性水膜酸性很弱或呈中性水膜酸性较强水膜酸性较强水膜酸性较强水膜酸性较强O O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e-=4OH=4OH-2H2H+2e+2e-=H=H2 2 Fe-2eFe-2e-=Fe=Fe2+2+较高较高较高较高Fe+2HFe+2H+=Fe=Fe2+2+H+H2 2 FeFe2+2+2OH+2OH-=Fe(OH)=Fe(OH)2 2 4Fe(OH)4Fe(OH)4Fe(OH)4Fe(OH)2 2 2 2+O+O+O+O2 2 2 2+2H
8、+2H+2H+2H2 2 2 2O=4Fe(OH)O=4Fe(OH)O=4Fe(OH)O=4Fe(OH)3 3 3 32Fe(OH)2Fe(OH)3 3=Fe=Fe2 2O O3 3nHnH2 2O+(3-n)HO+(3-n)H2 2O O较高较高较高较高较低较低较低较低2021/8/9 星期一101、金属腐蚀的本质是什么？2、化学腐蚀与电化学腐蚀有何不同点及联系？本质：金属原子失去电子变成阳离子的过程：M ne-M n+2021/8/9 星期一11金属腐蚀类型化学腐蚀电化学腐蚀相同点金属原子失去电子而被氧化的过程，即：M ne-M n+不同点条件金属与氧化剂直接反应 不纯金属（或合金）与电解
9、质溶液接触 现象无电流 有电流 本质金属被氧化 活泼金属被氧化 相互关系化学腐蚀和电化学腐蚀，往往同时发生，电化学腐蚀比化学腐蚀要普遍得多2021/8/9 星期一12思考与交流思考与交流v铁生锈除了必须有空气及水的参与外，还受其他一些因素的影响.请解释下列有关铁生锈现象的原因.v1.海轮更容易被腐蚀，是因为海水中含有较丰富的电解质，易导电，构成原电池，腐蚀快;河水中电解质少，导电性弱，发生的原电池反应弱，腐蚀慢。v2.1910年遗留在南极的食品罐头盒，其表面至今很少有铁锈出现年遗留在南极的食品罐头盒，其表面至今很少有铁锈出现.v由于南极的温度常年在0以下，说明在较高温度下，腐蚀更易进行.v3.
10、用于连接铜板的铁螺丝容易生锈用于连接铜板的铁螺丝容易生锈v由于铁与铜及空气中的水蒸气构成了原电池，铁作电池的负极，因此更容易腐蚀而生锈.v4.当化工厂派出的废气为酸性气体时当化工厂派出的废气为酸性气体时,工厂附近的铁制品容易生锈工厂附近的铁制品容易生锈.v因为铁制品在酸性条件下比在中性条件下更易被腐蚀.2021/8/9 星期一13金属原子失去电子成为阳离子的过程v影响金属腐蚀的两个因素影响金属腐蚀的两个因素金属本性金属本性介质介质-金属是否活泼，纯净金属是否活泼，纯净-金属与哪些物质共存金属与哪些物质共存金属腐蚀的本质：金属腐蚀的本质：防止金属失电子，最简单的办法就是隔绝空气和水，防止金属失电
11、子，最简单的办法就是隔绝空气和水，覆盖保护层。覆盖保护层。2021/8/9 星期一14 1.防止金属腐蚀最常见的方法就是在金属的表面覆防止金属腐蚀最常见的方法就是在金属的表面覆盖保护层，生活中常见的通过覆盖保护层防止铁生盖保护层，生活中常见的通过覆盖保护层防止铁生锈的方法：锈的方法：v（1）在铁的表面喷涂上防腐油漆（如桥梁、汽车、）在铁的表面喷涂上防腐油漆（如桥梁、汽车、船舶）船舶）v（2）油和油脂可以用来保护机器中由金属制成的转）油和油脂可以用来保护机器中由金属制成的转动部分，如齿轮。动部分，如齿轮。v（3）在铁的表面覆盖一层其他金属（如镀锡、镀锌）在铁的表面覆盖一层其他金属（如镀锡、镀锌）
12、等等，这是通过使钢铁与空气、水隔绝来达到防腐等等，这是通过使钢铁与空气、水隔绝来达到防腐蚀的目的。蚀的目的。二、金属的电化学保护二、金属的电化学保护 2021/8/9 星期一15 2.我们还可以改变金属的组成和结构的方我们还可以改变金属的组成和结构的方法来阻止金属腐蚀。法来阻止金属腐蚀。例如在钢中加入镍、铬等耐蚀金属形成不例如在钢中加入镍、铬等耐蚀金属形成不锈钢。锈钢。2021/8/9 星期一16原理原理：形成原电池反应时，让被保护金属做正极，不反形成原电池反应时，让被保护金属做正极，不反应起到保护作用；而活泼金属反应受到腐蚀。应起到保护作用；而活泼金属反应受到腐蚀。（1 1）牺牲阳极的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法牺牲阳极牺牲阳极的的阴极保护法阴极保护法示意图示意图3.电化学保护法电化学保护法2021/8/9 星期一17（2 2）外加电流法）外加电流法 将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极，将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极，使被保护的金属作为阴极，在外加直流电的作用下使阴极使被保护的金属作为阴极，在外加直流电的作用下使阴极得到保护。此法主要用于防止土壤、海水及水中金属设备得到保护。此法主要用于防止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。的腐蚀。2021/8/9 星期一18