选修1第三章第二节_金属的腐蚀和防护2

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1、铁锈斑斑四川省宜宾市城区的南门大桥钢铁生锈造成大桥断裂！断裂铜器表面生成一层薄薄的铜绿铜绿的主要 成分是Cu2(OH)2CO3第三章 探索生活材料第二节 金属的腐蚀和防护1.1.定义：指金属或合金与周围接触到的气体或定义：指金属或合金与周围接触到的气体或 液体进行液体进行化学反应化学反应而腐蚀损耗的过程。而腐蚀损耗的过程。一、金属的腐蚀 (1)(1)化学腐蚀化学腐蚀 金属跟接触到的物质金属跟接触到的物质 ( (如如OO2 2、ClCl2 2、SOSO2 2等等) ) 直直 接发生接发生化学反应化学反应而引起的腐蚀。而引起的腐蚀。2.2.分类分类 ：化学腐蚀和电化学腐蚀化学腐蚀和电化学腐蚀左边家

2、用燃气灶的中心部位很容易生锈，而右边的 食品罐头放在南极80多年了，却很少生锈升温可加快 金属腐蚀温度对化学腐蚀的影响： 升温加快金属腐蚀 降温减慢金属腐蚀思考与交流： 铁钉锈蚀的可能条件假设： 只与水接触，不与空气接触 不与水接触，只与空气接触 既与水接触，又与空气接触 既与NaCl溶液接触，又与空气接触 既与CH3COOH溶液接触，又与空气接触 不纯的金属（或合金）跟电解质溶液接触时，不纯的金属（或合金）跟电解质溶液接触时，会发生会发生原电池反应原电池反应，比较活泼的金属失去电子，比较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。而被氧化，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。（2 2）电化学腐蚀

3、）电化学腐蚀海边的铁制品比较容易生锈，为什么？原电池反应 可加快金属 腐蚀化学腐蚀与电化学腐蚀的差异铁与酸反应，铁被腐蚀。 腐蚀速率较慢。铁作负极被腐蚀 腐蚀速率较快。原电池的形成条件: (1)活泼性不同的两种金属（或金属与石 墨 ）构成两个电极 (2)电解质溶液(3)构成闭合电路(4)自发的氧化还原反应发生_反应的是_极（电极消耗） 发生_反应的是_极（电极放出气体 或析出金属）原电池正负极的判断根据金属的活泼性判断根据电极反应来判断活泼金属做_极, 不活泼金属(或可导电的非金属）做_极还原负正负正氧化钢铁的电化学腐蚀：潮湿空气中吸附了一层薄薄潮湿空气中吸附了一层薄薄的水膜，由于溶解了的水膜

4、，由于溶解了CO2而形成了电解质溶液而形成了电解质溶液若电解质溶液若电解质溶液酸性较强酸性较强负极：，电极反应式：正极：，电极反应式：总反应式：Fe - 2e- Fe2+2H+ + 2e- H2Fe + 2H+ Fe2+ + H2铁碳H2O + CO2 H2CO3H+ + HCO3-析氢腐蚀析氢腐蚀负极：，电极反应式：正极：，电极反应式：总反应式：2Fe - 4e- 2Fe2+2H2O + O2 + 4e- 4 OH-2Fe+ 2H2O + O2 2 Fe(OH)2铁碳若电解质溶液若电解质溶液酸性较弱或呈中性酸性较弱或呈中性吸氧腐蚀吸氧腐蚀注意：（1）电化学腐蚀是通过构成无数微小的原 电池而发

5、生的，作为负极的较活泼金属将不 断被腐蚀。而不活泼的金属（或非金属或其 它杂质）则被保护。（2）电化学腐蚀，只有当金属跟电解质溶 液接触时，才会发生，并伴有微电流产生。（3）原电池反应能加快金属腐蚀两者往往同时时发发生，电电化学腐蚀蚀更普遍相互 联联系较较活泼泼金属被氧化金属被氧化本质质有微弱电电流产产生无电电流产产生现现象不纯纯金属或合金 跟电电解质质溶液及 氧化剂剂(O2)接触金属跟具有氧化性 的物质质直接接触条件电电化学腐蚀蚀化学腐蚀蚀化学腐蚀与电化学腐蚀的比较 1.金属腐蚀的本质：金属原子 金属_，发生_反应氧化失去 e-阳离子2.金属腐蚀的分类化学腐蚀电化腐蚀 酸性环境中性或碱性环境

6、（普遍）小结：金属腐蚀的危害 金属的腐蚀对国民经济带来的损失是惊人的， 据70年代美国的一份统计报告，全世界每年由于腐蚀而报废的金属设备和材料，约相当于金属年产量 的1/3，至于因设备腐蚀损坏而引起的停工减产、产品质量下降、污染环境、危害人体健康甚至造成严 重事故的损失，就更无法估计了。当前，世界各国 都有许多优秀的科学家，从事金属腐蚀理论及防护 方法的研究工作。有志者可选择这方面的课题研究 ，一定会大有作为；一旦有新的突破，产生的经济 效益和社会影响，必将是巨大的。 二、金属的防护 ( (一一) )影响金属腐蚀的因素：影响金属腐蚀的因素：( (二二) ) 金属在什么条件下容易被腐蚀？金属在什

7、么条件下容易被腐蚀？金属的本性和介质金属的本性和介质在潮湿的空气中、接触腐蚀性气体或电解质，在潮湿的空气中、接触腐蚀性气体或电解质， 都容易被腐蚀都容易被腐蚀思考:金属腐蚀的防护思路主要从金属的本质和介质两方面考虑，如: 改变金属的内部组织结构， 在金属表面覆盖保护层等等讨论自行车不同构件的防锈措施 2.2.在金属表面覆盖保护层，使它与在金属表面覆盖保护层，使它与_、 _等物质等物质_。（三）金属的防护方法 :1. 1.改变金属的内部组织结构；改变金属的内部组织结构；如：喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀、表面钝化如：喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀、表面钝化( ( 氧化成致密的氧化膜氧化成致密的氧化膜)

8、)、搪瓷、包塑料等方法。、搪瓷、包塑料等方法。空气 水隔离如：将如：将CrCr、NiNi等金属加进钢里等金属加进钢里制成不锈钢制成不锈钢船身如何防腐蚀的？用牺牲锌块的方法来保护船身上装锌块如何防止地下钢铁管道的腐蚀？用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁 管道的腐蚀，镁块要定期更换消除引起金属发生电化学腐蚀的原电池反应3.金属的电化学防护 原理：在被保护的金属上连接比该金属_，此金属作_极反应受到腐蚀，被保护的金属作_极，不反应，起到保护作用。更活泼的金属更活泼的金属负负正正做负极材料常用的有_镁、铝、锌1.埋在地下的输油铸铁管道，在下列各种 情况下被腐蚀速率最慢的是 ( ) A在潮湿疏松的土壤中；

9、B在含铁元素较多的酸性土壤中； C在干燥致密不透气的土壤中； D在含碳较多的潮湿透气的中性土壤C2.下列装置中四块相同的Zn片，放置一段时间后 腐蚀速率由慢到快的顺序是：_(4) (2) (1) (3)(1)(1)、改变金属的内部组织结构，如、改变金属的内部组织结构，如 (2)(2)、在金属表面覆盖保护层，如、在金属表面覆盖保护层，如(3)(3)、电化学保护法、电化学保护法 （消除引起金属发生电化腐蚀（消除引起金属发生电化腐蚀 的原电池反应的方法）的原电池反应的方法） 在要保护的金属上在要保护的金属上连接连接比该金属比该金属更活泼的金属更活泼的金属或或 合金合金 P57 P57 不锈钢不锈钢覆

10、盖油脂、油漆、搪瓷、塑料、电镀金属、氧化覆盖油脂、油漆、搪瓷、塑料、电镀金属、氧化 成致密的气化膜等成致密的气化膜等( (三三) )金属防护的方法金属防护的方法知识总结P58请你当设计师，假设用钢材在杭州西湖内建 造能使用20年左右的一座大桥，有三种防锈 措施供选择，你认为各种方法有什么优、缺点 ？你优先选择哪种方法？理由是什么？ （1）涂上油漆 （2）使用镀铬的钢 （3）使用不锈钢P57思考与交流 如何选用防锈方法-请你决策涂油漆的优点是成本较低，缺点是油漆层容易 脱落，保护作用一般，不太适合大桥要使用多 年的要求，而且也不适合在风景区使用。使用镀铬的钢的优点是保护作用优良，外表美 观，适合

11、在风景区使用。使用不锈钢的用点是保护作用优异，外表美 观，但成本较高，应酌情考虑。钢铁在酸性环境腐蚀示意图钢铁在碱性或中性环境腐蚀示意图知识点:金属的电化学腐蚀原理，金属防护的常用方法和意义2. 有人设计以Pt和Zn为电极材料，埋入 人体内作为某种心脏病人的心脏起搏器 的能源。它依靠人体内血液种含有一定 浓度的溶解氧、H+和Zn2+进行工作。它 的两极电极反应式分别为： 、 。 （负极：Zn-2e-=Zn2+ ,正极：2H2O+O2+4e-=4OH-,） 3、 烧过菜的铁锅未及时洗净，第二天便出现红棕 色锈斑（该锈斑为Fe(OH)3失水的产物），试用有 关的电极反应式，离子方程式和化学方程式表

12、示 Fe(OH)3的生成 （1）负极_； （2）正极_； （3）离子方程式_； （4）化学方程式_2Fe4e-2Fe2+ 2H2O + O2 + 4e- 4 OH-2Fe+ 2H2O + O2 2 Fe(OH)22Fe+ 2H2O + O2 2 Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 5在装有水的容器中，用棉线悬线悬 挂一个在 水中保持平衡的金属棒，该该棒由铁铁和铜焊铜焊 接而成，棉线线系在两种金属接缝处缝处 （如图图 ），再向水中加入少量CuSO4，经过经过 一段时时 间应间应 看到的现现象是 ( ) A铁铁端将附着铜铜增重下沉； B铜铜端将附着铜铜增重下沉； C铁

13、铁端将变细变细 减重上升； D铜铜端粗细细不变变将下沉BC(1)、若液面上升，则溶液呈_性 ，电极反应式为：负极： _,正极：_ 6、如图, 水槽中试管内有一枚铁 钉，放置数天观察：(2)、若液面下降，则溶液呈_性， ，电极反应式为： 负极：_ 正极：_弱酸性或中性 2Fe - 4e-2Fe2+O2+2H2O+4e-4OH较强酸性Fe - 2e-Fe2+ 2H+2e-H2 7.把a、b、c、d四块金属片浸入稀酸中，用导线两 两相连组成原电池。若a、d相连时，a为负极；c、 d相连时，电子由c到d；a、c相连时，c极上产生大 量气泡；b、d相连时，b极上有大量气泡产生。则 四种金属的活动性顺序由

14、强到弱为：（ ） A.abcd B.acdb C. cabd D.bdca 8、钢铁发生吸氧腐蚀时，正极上发生的电极反应是 ：（ ） A.2H+ + 2e- = H2 B.Fe 2+ + 2e- = Fe C.2H2O + O2 + 4e- = 4OH - D. Fe 3+ + e- = Fe 2+BCP55 科学探究 (实验需要在一周前开始做)：将5颗洁净无锈的 铁钉分别放入以下5支试管中 A盛有经煮沸迅速冷却的蒸馏水，铁钉被浸没， 再加植物油 B盛干燥剂CaCl2，试管口塞一团棉花，并塞上 塞子。 C 加入蒸馏水，铁钉被浸没一半 D 盛NaCl溶液，铁钉被浸没一半。 E盛CH3COOH溶液，铁钉被浸没一半。 分时间段观察。 实验方案实验探究报告 实验实验 方案现现象记录记录结论结论试试管A试试管B试试管C试试管D试试管E锈蚀锈蚀 由快到慢的顺顺序为为：E 、D 、C、B 或 A钢铁的两种环境下的腐蚀比较（1）（2）Fe2O3 nH2O （铁锈）通常两种腐蚀