《4.3 金属的电化学腐蚀与防护教案课件-高中化学选择性必修一》由会员分享，可在线阅读，更多相关《4.3 金属的电化学腐蚀与防护教案课件-高中化学选择性必修一（21页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、PPT模板下载： 金属的腐蚀与防护金属的腐蚀与防护一、金属的腐蚀一、金属的腐蚀（一）定义：金属或合金与周围的气体或液体发生氧化还原（一）定义：金属或合金与周围的气体或液体发生氧化还原 反应而引起损耗的现象反应而引起损耗的现象（二）特征：金属被腐蚀后，在外形，色泽以及机械性能方面（二）特征：金属被腐蚀后，在外形，色泽以及机械性能方面 会发生变化会发生变化（三）本质：金属失电子变成阳离子发生氧化反应。（三）本质：金属失电子变成阳离子发生氧化反应。M-ne-=Mn+（四）类型：化学腐蚀和电化学腐蚀（四）类型：化学腐蚀和电化学腐蚀1 1、化学腐蚀、化学腐蚀（1）定义：金属与其表面接触的一些物质（如）定
2、义：金属与其表面接触的一些物质（如O2、Cl2、SO2等）等）直接反应而引起的腐蚀直接反应而引起的腐蚀（2）本质：金属失电子被氧化。）本质：金属失电子被氧化。（4）特点：无电流产生，化学腐蚀的速度随温度升高而加快）特点：无电流产生，化学腐蚀的速度随温度升高而加快（3）举例：铁与氯气直接反应而腐蚀；）举例：铁与氯气直接反应而腐蚀；输油、输气的钢管被原油、天然气中的含硫化合物腐蚀输油、输气的钢管被原油、天然气中的含硫化合物腐蚀例如：钢材在高温下容易被氧化，表面生成由例如：钢材在高温下容易被氧化，表面生成由FeO、Fe2O3、Fe3O4组成的一层氧化物。组成的一层氧化物。2、电化学腐蚀、电化学腐蚀（
3、1 1）定义：）定义：不纯的金属与电解质溶液接触时会发生不纯的金属与电解质溶液接触时会发生原电池反应，比较活泼的金属发生氧化反应而被原电池反应，比较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。腐蚀，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。（2）本质：较活泼的金属失去电子被氧化）本质：较活泼的金属失去电子被氧化（4）特点：有微弱的电流产生）特点：有微弱的电流产生注：注：化学腐蚀与电化学腐蚀的化学腐蚀与电化学腐蚀的联系：联系：化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生，但化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更电化学腐蚀更普遍，危害更大，腐蚀速率更快普遍，危害更大，腐蚀速率更快（3）举例：钢铁制品在潮湿
4、空气中的锈蚀就是电化学腐蚀）举例：钢铁制品在潮湿空气中的锈蚀就是电化学腐蚀3、钢铁的电化学腐蚀、钢铁的电化学腐蚀（1）原电池的组成：）原电池的组成：负极：铁负极：铁 正极：碳正极：碳 电解质：潮湿空气电解质：潮湿空气（2）种类：根据钢铁表面水膜的酸性强弱分为析氢腐种类：根据钢铁表面水膜的酸性强弱分为析氢腐 蚀和吸氧腐蚀蚀和吸氧腐蚀 析氢腐蚀：析氢腐蚀：水膜酸性较强：水膜酸性较强：负极：负极：Fe2e-=Fe2+正极：正极：2H+2e-=H2总反应：总反应：Fe+2H+=Fe2+H2在酸性环境中，由于在腐蚀过程中不断有在酸性环境中，由于在腐蚀过程中不断有H2放出，所以叫做析氢腐蚀。放出，所以叫做
5、析氢腐蚀。吸氧腐蚀：吸氧腐蚀：水膜中溶有水膜中溶有O2，呈弱酸性、中性或碱性：，呈弱酸性、中性或碱性：负极：负极：Fe2e-=Fe2+正极：正极：O2+4e-+2H2O=4OH-总反应：总反应：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3xH2O（铁锈）（铁锈）+(3-x)H2O注：注：1、只有位于金属活动性顺序中氢前的金属才可能发生析氢、只有位于金属活动性顺序中氢前的金属才可能发生析氢 腐蚀，氢后的金属不能发生腐蚀，氢后的金属不能发生2、氢前和氢后的金属都可发生吸氧腐蚀、氢前和氢后的金属都可发生吸氧腐蚀3、吸氧腐蚀是金
6、属腐蚀的主要形式，主要原因有两个，、吸氧腐蚀是金属腐蚀的主要形式，主要原因有两个，第一：水膜一般不显强酸性；第二：多数金属都可发生第一：水膜一般不显强酸性；第二：多数金属都可发生钢铁表面吸附的水膜酸性很弱钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性，但溶有一定量的氧或呈中性，但溶有一定量的氧气，此时就会发生吸氧腐蚀气，此时就会发生吸氧腐蚀 实验结论：装置中实验结论：装置中Fe、C、饱和食盐水、饱和食盐水构成了构成了Fe-C-饱和食盐水原电池，饱和食盐水原电池，Fe作作负极，负极，C作正极，饱和食盐水作电解质作正极，饱和食盐水作电解质溶液，由于溶液，由于NaCl溶液呈中性，发生吸溶液呈中性，发生吸氧腐蚀氧
7、腐蚀实验现象：导管中水柱上升，铁钉表面实验现象：导管中水柱上升，铁钉表面有铁锈生成有铁锈生成实验现象：未滴加硫酸铜溶液时，两支试管中产生气泡的速率相实验现象：未滴加硫酸铜溶液时，两支试管中产生气泡的速率相等；滴加硫酸铜溶液的试管内产生气泡的速率变快等；滴加硫酸铜溶液的试管内产生气泡的速率变快实验结论：滴加硫酸铜溶液后，装置中实验结论：滴加硫酸铜溶液后，装置中Zn、Cu、稀盐酸构成了、稀盐酸构成了Zn-Cu-稀盐酸原电池，稀盐酸原电池，Zn作负极，作负极，Cu作正极，稀盐酸作电解质溶液，作正极，稀盐酸作电解质溶液，由于稀盐酸呈酸性，发生析氢腐蚀由于稀盐酸呈酸性，发生析氢腐蚀二、金属的防护二、金属
8、的防护（一）改变金属材料的组成（一）改变金属材料的组成1 1、方法：在金属中添加其他金属或非金属可以制成性能优、方法：在金属中添加其他金属或非金属可以制成性能优异的合金。异的合金。2 2、举例：把铬、镍等加入普通钢中制成不锈钢产品；、举例：把铬、镍等加入普通钢中制成不锈钢产品；钛合金不仅具有优异的抗腐蚀性，还具有良好的生物相容性钛合金不仅具有优异的抗腐蚀性，还具有良好的生物相容性 （二）在金属表面覆盖保护层（二）在金属表面覆盖保护层1 1、方法：在金属表面覆盖致密的保护层，将金属制品与周围物质、方法：在金属表面覆盖致密的保护层，将金属制品与周围物质隔开是一种普遍采用的防护方法。隔开是一种普遍采
9、用的防护方法。2 2、举例：、举例：（1 1）非金属保护层：在钢铁制品的表面喷）非金属保护层：在钢铁制品的表面喷涂油漆、矿物性油脂或覆盖搪瓷、塑料等；涂油漆、矿物性油脂或覆盖搪瓷、塑料等；（2 2）金属保护层：用电镀等方法在钢铁表面镀）金属保护层：用电镀等方法在钢铁表面镀上一层锌、锡、铬、镍等金属；上一层锌、锡、铬、镍等金属；（3 3）发蓝处理：用化学方法在钢铁部件表面进行发蓝处理）发蓝处理：用化学方法在钢铁部件表面进行发蓝处理(生成生成一层致密的四氧化三铁薄膜一层致密的四氧化三铁薄膜)；（4 4）钝化处理：利用阳极氧化处理铝制品的表面，使之形成致密）钝化处理：利用阳极氧化处理铝制品的表面，使
10、之形成致密的氧化膜而钝化；等等。的氧化膜而钝化；等等。另外，采用离子注入、表面渗镀等方式在金属表面也可以形另外，采用离子注入、表面渗镀等方式在金属表面也可以形成稳定的钝化膜。成稳定的钝化膜。（三）电化学保护法（三）电化学保护法1、牺牲阳极法：、牺牲阳极法：（1 1）原理）原理原电池原理：原电池原理：正极：被保护金属正极：被保护金属 负极：活泼金属负极：活泼金属（2 2）具体方法：）具体方法：牺牲阳极法通常是在被保护的钢铁设备上牺牲阳极法通常是在被保护的钢铁设备上(如锅炉的内壁、船舶的外壳等如锅炉的内壁、船舶的外壳等)安装若干安装若干镁合金或锌块。镁、锌比铁活泼，它们就镁合金或锌块。镁、锌比铁活
11、泼，它们就成为原电池的负极，不断遭受腐蚀成为原电池的负极，不断遭受腐蚀(需要定需要定期检查、更换期检查、更换),),而作为正极的钢铁设备就而作为正极的钢铁设备就被保护起来被保护起来 指针偏转指针偏转逐渐溶解逐渐溶解质量不变，无质量不变，无气泡产生，加气泡产生，加入铁氰化钾溶入铁氰化钾溶液，无变化液，无变化Zn-2eZn-2e-=Zn=Zn2+2+O2+4e-+4H+=H2O结论：结论：Fe、Zn和和经过酸化的经过酸化的NaCl溶液构成原电池；溶液构成原电池；该装置中铁未被该装置中铁未被腐蚀腐蚀说明：说明：Fe2+的检验：的检验：Fe2+与与K3Fe(CN)6溶液溶液(黄黄色色)反反应生成应生成
12、KFeFe(CN)6沉淀沉淀(带有特征带有特征蓝蓝色色)。这是检。这是检验溶液中验溶液中Fe2+的常用方法。的常用方法。实验现象：培养皿（实验现象：培养皿（a a）处，靠近锌皮处颜色无变化，靠近裸露在）处，靠近锌皮处颜色无变化，靠近裸露在外的铁钉处出现红色；培养皿（外的铁钉处出现红色；培养皿（b b）处，靠近铜丝处出现红色，靠）处，靠近铜丝处出现红色，靠近裸露在外的铁钉处出现蓝色。近裸露在外的铁钉处出现蓝色。原因解释：培养皿原因解释：培养皿(a)中，构成原电池反应，中，构成原电池反应，Zn作阳极作阳极(负极负极)铁作阴铁作阴极极(正极正极),锌被腐蚀，铁被保护。培养皿锌被腐蚀，铁被保护。培养皿
13、(b)中，构成原电池应，铁作中，构成原电池应，铁作阳极阳极(负极负极),铜作阴极铜作阴极(正极正极),铁被腐蚀，阳极上发生铁被腐蚀，阳极上发生Fe-2e-=Fe2+,Fe2+与与K3Fe(CN)6溶液反应生成溶液反应生成KFeFe(CN)6蓝色沉淀。蓝色沉淀。2、外加电流法、外加电流法电解池原理电解池原理：（1 1）原理：阴极：被保护金属）原理：阴极：被保护金属（2 2）具体方法：外加电流法是把）具体方法：外加电流法是把被保护的钢铁设备作为阴极，用被保护的钢铁设备作为阴极，用惰性电极作为辅助阳极，两者均惰性电极作为辅助阳极，两者均放在电解质溶液放在电解质溶液(如海水如海水)里，外接里，外接直流
14、电源。通电后，调整外加电直流电源。通电后，调整外加电压，强制电子流向被保护的钢铁压，强制电子流向被保护的钢铁设备，使钢铁表面腐蚀电流降至设备，使钢铁表面腐蚀电流降至零或接近零。在这个系统中，钢零或接近零。在这个系统中，钢铁设备被迫成为阴极而受到保护。铁设备被迫成为阴极而受到保护。答：牺牲阳极法和外加电流法采用的辅助阳极，在电极上发生的答：牺牲阳极法和外加电流法采用的辅助阳极，在电极上发生的反应类型是相同的，都是发生氧化反应。采用的辅助阳极在反应类型是相同的，都是发生氧化反应。采用的辅助阳极在 化化学性质上要求是不同的，牺牲阳极法采用的辅助阳极金属材料的学性质上要求是不同的，牺牲阳极法采用的辅助
15、阳极金属材料的活动性必须比被保护的金属的活动性要强，外加电流法的辅助阳活动性必须比被保护的金属的活动性要强，外加电流法的辅助阳极只起导电作用，惰性电解和金属均可作辅助阳极，但最好选用极只起导电作用，惰性电解和金属均可作辅助阳极，但最好选用惰性电极。惰性电极。（四）其他方法（四）其他方法1 1、根据不同的设计条件选用不同的金属或非金属材料；、根据不同的设计条件选用不同的金属或非金属材料；2 2、控制和改善环境介质因素、控制和改善环境介质因素(如选用缓蚀剂如选用缓蚀剂)等。等。3 3、金属防护包括生产设计、选材、防腐措施、施工、监测、金属防护包括生产设计、选材、防腐措施、施工、监测、管理和维护等环
16、节，需要进行综合评价和决策。管理和维护等环节，需要进行综合评价和决策。补充：金属腐蚀快慢的规律补充：金属腐蚀快慢的规律1、构成原电池两极的活动性不同的两种金属，活、构成原电池两极的活动性不同的两种金属，活 动性差别越大，腐蚀越快；动性差别越大，腐蚀越快；2 2、对于同一金属而言，纯度越高，腐蚀速率越慢、对于同一金属而言，纯度越高，腐蚀速率越慢3 3、对于同一种电解质来说，电解质溶液浓度越大，、对于同一种电解质来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀速率越快腐蚀速率越快4 4、同一种金属在相同浓度不同介质中，腐蚀由快到慢的、同一种金属在相同浓度不同介质中，腐蚀由快到慢的顺序为：强电解质溶液顺序为：强电解质溶液 弱电解质溶液弱电解质溶液 非电解质溶液非电解质溶液5 5、在同一电解质中：电解池原理引起的腐蚀、在同一电解质中：电解池原理引起的腐蚀 原电池原原电池原理引起的腐蚀理引起的腐蚀 化学腐蚀化学腐蚀 有防护措施的腐蚀有防护措施的腐蚀6 6、有无保护措施的腐蚀快慢顺序：无保护措施的金属腐、有无保护措施的腐蚀快慢顺序：无保护措施的金属腐蚀蚀 有一定保护措施的金属腐蚀有一定保护措施的金属腐蚀 牺牲阳极的
