《高中化学 3.2金属的腐蚀和防护课件 新人教版选修1.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中化学 3.2金属的腐蚀和防护课件 新人教版选修1.ppt（25页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1能描述金属腐能描述金属腐蚀的的类型和化学原理。型和化学原理。2了解影响金属腐了解影响金属腐蚀的快慢因素。的快慢因素。3知道金属防知道金属防护的常用方法。的常用方法。4认识防止金属腐防止金属腐蚀的重要意的重要意义。第二节第二节金属的腐蚀和防护金属的腐蚀和防护金属的腐金属的腐蚀是指金属或合金与周是指金属或合金与周围接触到的气体或液体接触到的气体或液体进行行_而而_的的过程。金属的腐程。金属的腐蚀一般分一般分为化化学腐学腐蚀和和电化学腐化学腐蚀。化学腐蚀化学腐蚀金属跟接触到的物金属跟接触到的物质_而引起的腐而引起的腐蚀。电化学腐蚀电化学腐蚀(1)电化学腐化学腐蚀的概念：不的概念：不纯的金属的金属(
2、或合金或合金)跟跟_溶液溶液接触接触时，会，会发生生_反反应，比，比较活活泼的金属的金属_电子子而被而被_，这种腐种腐蚀叫做叫做电化学腐化学腐蚀。笃学笃学一一金属的腐蚀金属的腐蚀化学反化学反应腐腐蚀损耗耗直接直接发生化学反生化学反应电解解质原原电池池失去失去氧化氧化12(2)电化学腐化学腐蚀的的类型型在潮湿的空气里，在潮湿的空气里，钢铁表面吸附了一表面吸附了一层薄薄的水膜。水能薄薄的水膜。水能电离离出少量的出少量的H和和OH，同，同时由于空气中由于空气中CO2的溶解，使水里的的溶解，使水里的H增多：增多：H2OCO2H2CO3_。这样在在钢铁表面形成了一表面形成了一层电解解质溶液的薄膜，它跟溶
3、液的薄膜，它跟钢铁里的里的铁和少和少量的碳构成无数微小的原量的碳构成无数微小的原电池。池。_是是负极，极，电极反极反应为：_。钢铁表面的水膜酸性很弱或者呈中性，在正极上是溶解在水表面的水膜酸性很弱或者呈中性，在正极上是溶解在水膜中的膜中的O2得到得到电子而被子而被还原原(钢铁的腐的腐蚀主要是主要是这种情况种情况)：。如果水膜的酸性如果水膜的酸性较强强，在正极，在正极，则是溶液中的是溶液中的H得到得到电子而子而被被还原：原：2H2e=H2。HHCO3FeFe2e=Fe22H2OO24e=4OH1.影响金属腐蚀的因素影响金属腐蚀的因素(1)金属的本性：金属金属的本性：金属_越易被腐蚀。越易被腐蚀。
4、(2)介质的影响：在介质的影响：在_的空气中接触腐蚀性气体或电的空气中接触腐蚀性气体或电解质溶液，都容易被腐蚀。解质溶液，都容易被腐蚀。2金属的防护方法金属的防护方法笃学二笃学二金属的防护金属的防护越活越活泼潮湿潮湿加保加保护层法法涂油漆涂油漆包塑料包塑料层电镀电化学法化学法失失电子子改改变金属内部金属内部结构构为什么什么说电化学腐化学腐蚀是造成是造成钢铁腐腐蚀的主要原因？的主要原因？提示提示由于钢铁直接接触化学物质而发生化学腐蚀的机会由于钢铁直接接触化学物质而发生化学腐蚀的机会并不多，而接触电解质溶液的机会却比较多，且钢铁本身并不多，而接触电解质溶液的机会却比较多，且钢铁本身又是铁碳合金。因
5、此，易于形成原电池而发生电化学腐蚀。又是铁碳合金。因此，易于形成原电池而发生电化学腐蚀。为什么什么钢铁在潮湿的在潮湿的环境中比在干燥的境中比在干燥的环境中更容境中更容易生易生锈？提示提示不纯的金属或合金，在潮湿的空气中形成微小原电不纯的金属或合金，在潮湿的空气中形成微小原电池发生电化学腐蚀，主要发生吸氧腐蚀，加快了反应速率。池发生电化学腐蚀，主要发生吸氧腐蚀，加快了反应速率。【慎思慎思1】【慎思慎思2】如如图，各，各烧杯中盛有海水，杯中盛有海水，铁在其中被腐在其中被腐蚀由快到由快到慢的慢的顺序序为_。提示提示实质均为原电池装置。实质均为原电池装置。中中Fe为为正极，被保护；正极，被保护；中中F
6、e为负极，均被腐蚀，但相对来说为负极，均被腐蚀，但相对来说Fe和和Cu的金属活动性之间的差别比的金属活动性之间的差别比Fe和和Sn的差别大，故的差别大，故FeCu原电池中原电池中Fe被腐蚀得快；被腐蚀得快；中因铁不纯而发生原中因铁不纯而发生原电池反应。电池反应。【慎思慎思3】(1)吸氧腐吸氧腐蚀：钢铁表面的水膜酸性很弱或者呈中性或碱性。表面的水膜酸性很弱或者呈中性或碱性。负极极(Fe)：2Fe4e=2Fe2正极正极(C)：O22H2O4e=4OH要点一要点一|吸氧腐蚀与析氢腐蚀吸氧腐蚀与析氢腐蚀钢铁的电化学腐蚀示意图钢铁的电化学腐蚀示意图(2)析析氢腐腐蚀：钢铁表面的水膜酸性表面的水膜酸性较强
7、强。负极极(Fe)：Fe2e=Fe2正极正极(C)：2H2e=H2在溶液中：在溶液中：Fe22OH=Fe(OH)24Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O33H2O(Fe2O3是是铁锈的主要成分的主要成分)下下图是是铁钉在某溶液中被腐在某溶液中被腐蚀的的实验(开始开始时试管中液管中液面和面和试管外液面等高管外液面等高)。(1)甲、乙两甲、乙两图溶液中呈酸性的是溶液中呈酸性的是_(填填“甲甲”或或“乙乙”)。(2)甲甲图中中电极反极反应式：正极式：正极_，负极极_。(3)乙乙图中中发生反生反应的离子方程式是的离子方程式是_。【例例1】解析解析从两图中液面的高度可以
8、看出，甲图试管内液面上从两图中液面的高度可以看出，甲图试管内液面上升，说明气体体积减小，有氧气被吸收，发生吸氧腐蚀。升，说明气体体积减小，有氧气被吸收，发生吸氧腐蚀。乙图试管内液面下降，说明气体体积增大，有氢气生成，乙图试管内液面下降，说明气体体积增大，有氢气生成，发生析氢腐蚀。发生析氢腐蚀。答案答案(1)乙乙(2)O22H2O4e=4OH2Fe4e=2Fe2(3)Fe2H=Fe2H2点评点评判断析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，可以看溶液的酸碱性判断析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，可以看溶液的酸碱性或气体体积的变化。或气体体积的变化。如如图装置中，小装置中，小试管内管内为红墨水，具支墨水，具支试管内盛有管内盛有p
9、H4久置的雨水和生久置的雨水和生铁片。片。实验时观察到：开始察到：开始时导管管内液面下降，一段内液面下降，一段时间后后导管内液面回升，略高于小管内液面回升，略高于小试管管内液面。下列内液面。下列说法正确的是法正确的是()。A生生铁片中的碳是原片中的碳是原电池的阳极，池的阳极，发生生还原反原反应B雨水酸性雨水酸性较强强，生，生铁片片仅发生析生析氢腐腐蚀C墨水回升墨水回升时，碳，碳电极反极反应式式为O22H2O4e=4OHD具支具支试管中溶液管中溶液pH逐逐渐减小减小【体验体验1】解解析析生生铁铁片片中中的的碳碳是是原原电电池池的的正正极极，A错错；雨雨水水酸酸性性较较强强，开开始始时时铁铁片片发
10、发生生化化学学腐腐蚀蚀和和析析氢氢腐腐蚀蚀，产产生生氢氢气气，导导管管内内液液面面下下降降，一一段段时时间间后后铁铁片片发发生生吸吸氧氧腐腐蚀蚀，吸吸收收氧氧气气，导导管管内内液液面面回回升升，B错错；墨墨水水回回升升时时，铁铁片片发发生生吸吸氧氧腐腐蚀蚀，碳碳极极为为正正极极，电电极极反反应应为为O22H2O4e=4OH，C对对；铁铁片片无无论论是是发发生生析析氢氢腐腐蚀蚀还还是是吸吸氧氧腐腐蚀蚀，具具支支试试管管内内溶溶液液pH均增大，均增大，D错。错。答案答案C根据不同的用途根据不同的用途选择不同的材料不同的材料组成耐成耐蚀合金，或在金属合金，或在金属中添加合金元素，提高其耐中添加合金元
11、素，提高其耐蚀性，可以防止或减性，可以防止或减缓金属的金属的腐腐蚀。形成保护层形成保护层在金属表面覆盖各种保在金属表面覆盖各种保护层，把被保，把被保护金属与腐金属与腐蚀性介性介质隔开，是防止金属腐隔开，是防止金属腐蚀的有效方法。工的有效方法。工业上普遍使用的保上普遍使用的保护层有非金属保有非金属保护层和金属保和金属保护层两大两大类。它。它们是用化学是用化学方法、物理方法和方法、物理方法和电化学方法化学方法实现的。的。要点二要点二|金属防护的方法金属防护的方法1改善金属的内部结构改善金属的内部结构2(1)金属的氧化金属的氧化处理理如将如将钢铁制品加到制品加到NaOH和和NaNO2的混合溶液中，加
12、的混合溶液中，加热处理，其表面即可形成一理，其表面即可形成一层厚度厚度为0.51.5m的的蓝色氧化膜色氧化膜(主要成分主要成分为Fe3O4)，以达到，以达到钢铁防腐防腐蚀的目的，此的目的，此过程称程称为发蓝处理，理，简称称发蓝。(2)非金属涂非金属涂层用非金属物用非金属物质如油漆、塑料、搪瓷、如油漆、塑料、搪瓷、矿物性油脂等涂覆在物性油脂等涂覆在金属表面上形成保金属表面上形成保护层，称，称为非金属涂非金属涂层，也可达到防腐，也可达到防腐蚀的目的。的目的。(3)金属保金属保护层它是以一种金属它是以一种金属镀在被保在被保护的另一种金属制品表面上所形的另一种金属制品表面上所形成的保成的保护镀层。(4
13、)电化学保化学保护法法电化学保化学保护法是根据法是根据电化学原理在金属化学原理在金属设备上采取一定措上采取一定措施，从而防止或减施，从而防止或减轻金属腐金属腐蚀的方法。其中常用的有的方法。其中常用的有牺牲牲阳极的阴极保阳极的阴极保护法。法。牺牲阳极保牲阳极保护法是用比被保法是用比被保护金属活金属活泼的金属或合金作阳的金属或合金作阳极，固定在被保极，固定在被保护金属上，形成原金属上，形成原电池，被保池，被保护金属作阴金属作阴极而得到保极而得到保护。(注：阳极是注：阳极是发生氧化反生氧化反应的的电极，原极，原电池中池中负极也叫阳极。通常情况下原极也叫阳极。通常情况下原电池的两极称池的两极称为正、正
14、、负极，一般不称作阳、阴极极，一般不称作阳、阴极)如在如在轮船的下部船的下部镶嵌嵌锌块。另。另外外还可将被保可将被保护金属与另一附加金属与另一附加电极作极作为电解池的两个极，解池的两个极，使被保使被保护的金属作的金属作为阴极，在外加直流阴极，在外加直流电的作用下使阴极的作用下使阴极得到保得到保护。下列几种下列几种铁板在板在镀层被破坏后，最耐腐被破坏后，最耐腐蚀的是的是()。A镀锌铁板板B镀铜铁板板C镀锡铁板板D镀铅铁板板解析解析A项镀锌铁板，镀层被破坏后，构成锌铁原电池，锌项镀锌铁板，镀层被破坏后，构成锌铁原电池，锌为负极被氧化；铁为正极，铁得以保护，故最耐腐蚀；为负极被氧化；铁为正极，铁得以
15、保护，故最耐腐蚀；B、C、D三项中镀层被破坏后，铁容易被腐蚀；因为铜、锡、铅的金三项中镀层被破坏后，铁容易被腐蚀；因为铜、锡、铅的金属性比铁弱，形成原电池时，铁为负极失去电子被氧化，故属性比铁弱，形成原电池时，铁为负极失去电子被氧化，故不耐腐蚀。不耐腐蚀。答案答案A点评点评在金属的防护中，若连接比主体金属活泼性强的金属，在金属的防护中，若连接比主体金属活泼性强的金属，则主体金属得到保护。则主体金属得到保护。【例例2】金属的本性是影响金属腐蚀的主要因素，金属越活金属的本性是影响金属腐蚀的主要因素，金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀。泼，就越容易失去电子而被腐蚀。介质对金属腐蚀的影响很大，通常通
16、过改变介质或介质对金属腐蚀的影响很大，通常通过改变介质或改变腐蚀性介质的浓度改变金属腐蚀的速率。改变腐蚀性介质的浓度改变金属腐蚀的速率。为了保了保护地下地下钢管不受腐管不受腐蚀，可采用的方法是，可采用的方法是()。A将它与直流将它与直流电源源负极相极相连B将它与直流将它与直流电源正极相源正极相连C将它与将它与铜板相板相连D将它与将它与锌板相板相连解析解析本题是为保护地下钢管不受腐蚀。从选项内容来看，本题是为保护地下钢管不受腐蚀。从选项内容来看，应采用的是电化学保护方法，只要是使钢管上有富集的电子应采用的是电化学保护方法，只要是使钢管上有富集的电子就可受到保护。就可受到保护。答案答案AD【体验体
17、验2】影响金属腐蚀的因素影响金属腐蚀的因素(1)金属的本性：金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀，金属的本性：金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀，如果金属中能导电的杂质不如该金属活泼，则容易形成原如果金属中能导电的杂质不如该金属活泼，则容易形成原电池而使金属发生电化学腐蚀。电池而使金属发生电化学腐蚀。(2)介质：与金属所接触的电解质强弱有关，活泼金属在电介质：与金属所接触的电解质强弱有关，活泼金属在电解质溶液中的腐蚀快于在非电解质溶液中的腐蚀。解质溶液中的腐蚀快于在非电解质溶液中的腐蚀。如何防止铁的锈蚀是工业上研究的重点内容。为研究铁锈如何防止铁的锈蚀是工业上研究的重点内容。为研究铁锈蚀的影
18、响因素，某同学做了如下探究实验：蚀的影响因素，某同学做了如下探究实验：实验探究八实验探究八金属腐蚀的快慢及防护金属腐蚀的快慢及防护序号序号内容内容实验现象象1常温下将常温下将铁丝放在干燥空气中放在干燥空气中一个月一个月干燥的干燥的铁丝表面依然表面依然光亮光亮2常温下将常温下将铁丝放在潮湿空气中放在潮湿空气中一小一小时铁丝表面依然光亮表面依然光亮3常温下将常温下将铁丝放在潮湿的空气放在潮湿的空气中一个月中一个月铁丝表面已表面已变得灰暗得灰暗4将潮湿的将潮湿的铁丝放在常温的氧气放在常温的氧气流中一小流中一小时铁丝表面略表面略显灰暗灰暗5将潮湿的将潮湿的铁丝放在高于常温的放在高于常温的氧气流中一小氧
19、气流中一小时铁丝表面已表面已变得灰暗得灰暗6将浸将浸过氯化化钠溶液的溶液的铁丝放在放在高于常温的氧气流中一小高于常温的氧气流中一小时铁丝表面灰暗程度比表面灰暗程度比实验5严重重回答以下回答以下问题：(1)上述上述实验中中发生了生了电化学腐化学腐蚀的是的是(填填实验序号序号)_；在在电化学腐化学腐蚀中，中，负极反极反应是是_；正极反；正极反应是是_；(2)由由该实验可知，可以影响可知，可以影响铁锈蚀速率的因素是速率的因素是_；(3)为防止防止铁的的锈蚀，工，工业上普遍采用的方法是上普遍采用的方法是_(答两种方法答两种方法)。(4)通通过本次探究你能否本次探究你能否总结出判断金属腐出判断金属腐蚀快
20、慢的快慢的规律？律？_。解析解析解答第解答第(1)题应注意联系金属的化学腐蚀与电化学腐蚀的题应注意联系金属的化学腐蚀与电化学腐蚀的区别，电化学腐蚀是不纯的金属与电解质溶液接触，因发生原区别，电化学腐蚀是不纯的金属与电解质溶液接触，因发生原电池反应，较活泼的金属失电子而被氧化，分析题中实验可知，电池反应，较活泼的金属失电子而被氧化，分析题中实验可知，实验实验3、4、5、6发生了电化学腐蚀，其中负极反应是发生了电化学腐蚀，其中负极反应是Fe2e=Fe2，正极反应是，正极反应是O22H2O4e=4OH。解答第解答第(2)题时，对比实验题时，对比实验1和和3可得出湿度增大，可使铁锈蚀速可得出湿度增大，
21、可使铁锈蚀速率加快；对比实验率加快；对比实验3、4可知增大可知增大O2浓度可加快铁锈蚀的速率；浓度可加快铁锈蚀的速率；对比实验对比实验4、5可知升高温度可加快铁锈蚀的速率；对比实验可知升高温度可加快铁锈蚀的速率；对比实验5、6可知电解质的存在会使铁锈蚀的速率加快。可知电解质的存在会使铁锈蚀的速率加快。第第(3)题，为防止铁的锈蚀，根据铁锈蚀的类型，可采用牺牲阳题，为防止铁的锈蚀，根据铁锈蚀的类型，可采用牺牲阳极的阴极保护法、外加电流的阴极保护法，还可把铁制成不锈极的阴极保护法、外加电流的阴极保护法，还可把铁制成不锈钢钢(合金合金)，亦可采用喷油漆、涂油脂、电镀、表面钝化等方法，亦可采用喷油漆、
22、涂油脂、电镀、表面钝化等方法使铁与空气、水等物质隔离，以防止金属腐蚀。使铁与空气、水等物质隔离，以防止金属腐蚀。答案答案(1)3、4、5、6Fe2e=Fe2(或或2Fe4e=2Fe2)2H2OO24e=4OH(2)湿度、温度、湿度、温度、O2的浓度、电解质的存在的浓度、电解质的存在(3)电镀、烤蓝等表面覆盖保护层，牺牲阳极的阴极保护法电镀、烤蓝等表面覆盖保护层，牺牲阳极的阴极保护法(其他合理答案也可其他合理答案也可)(4)判断金属腐蚀快慢的规律判断金属腐蚀快慢的规律金属腐蚀的快慢取决于与金属接触的氧化剂的氧化能力金属腐蚀的快慢取决于与金属接触的氧化剂的氧化能力的大小，氧化剂氧化性越强，金属腐蚀
23、越严重。的大小，氧化剂氧化性越强，金属腐蚀越严重。通常金属腐通常金属腐蚀的快慢的快慢类型：型：电解池的阳极原解池的阳极原电池的池的负极自然的腐极自然的腐蚀原原电池的正极池的正极(保保护)电解池的阴极解池的阴极(保保护)。当同当同为形成原形成原电池池时，与以下两因素有关：，与以下两因素有关：a与构成原与构成原电池的材料有关，两极材料的活池的材料有关，两极材料的活动性差性差别越越大，活大，活泼金属被腐金属被腐蚀的就越快；的就越快；b.与金属所接触的与金属所接触的电解解质溶液溶液强强弱有关，活弱有关，活泼金属在金属在电解解质溶液中的腐溶液中的腐蚀快于在非快于在非电解解质溶液中的腐溶液中的腐蚀，在，在强强电解解质溶液中的腐溶液中的腐蚀快于在弱快于在弱电解解质溶液中的腐溶液中的腐蚀。
