4.3 金属的腐蚀与防护课件2023-2024学年上学期高二化学人教版（2019）选择性必修1

第四章 第三节 金属的腐蚀与防护 1 学习目标 1.理解金属的腐蚀的本质、钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀。 2.了解金属防护的方法，理解原电池和电解池原理的应用。 3.能够利用电化学理论解决实际问题。 2 铁的腐蚀 化学与生活 铜的腐蚀 化学与生活 (1)外形、色泽、机械性能发生变化； (2)影响机器、仪表设备精度和灵敏度，以至报废； (3)桥梁、建筑物强度降低而坍塌； (4)地下金属管道泄漏； (5)轮船船体损坏； (6)金属腐蚀还可能造成环境污染。 金属腐蚀的危害 化学与生活 我国因金属腐蚀造成的损失占国民生产总值(GNP)的2% ～ 4%，钢铁因腐蚀而报废的数量约占钢铁当年产量的25%-30%。全世界每年因为金属腐蚀造成的直接经济损失约达7000亿美元，是地震、水灾、台风等自然灾害造成损失总和的6倍。 国内外都曾发生过许多灾难性腐蚀事故，如飞机因某一零部件破裂而坠毁；桥梁因钢梁产生裂缝而塌陷；油管因穿孔或裂缝而漏油，引起着火爆炸；化工厂中储酸槽穿孔泄漏，造成重大环境污染；管道和设备跑、冒、滴、漏，破坏生产环境，有毒气体如Cl2、H2S、HCN等的泄漏，更会危及工作人员和附近居民的生命安全。 面对这样惊人的数据和金属腐蚀危害的事实，同学们有没有想过，金属是如何被腐蚀的以及怎样防止金属被腐蚀？ 金 属 的 腐 蚀 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 2．金属腐蚀的本质 1．金属腐蚀 M – ne- →Mn+ 金 属 的 腐 蚀 3．金属腐蚀的类型 (1)化学腐蚀 (2)电化学腐蚀 金属与其表面接触的一些物质直接反应而引起的腐蚀 不纯的金属与电解质溶液接触时发生的原电池反应 输油管道的腐蚀 淹没岁月的南渡江铁桥 金 属 的 腐 蚀 装置中导管内水柱为什么会上升？ 金 属 的 腐 蚀 负极： Fe － 2e- == Fe2+ 钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性，溶有一定量的氧气，发生的电化腐蚀 进一步反应： 2Fe(OH)3 == Fe2O3·xH2O+(3-x) H2O 正极： O2 + 2H2O + 4e- == 4OH- 总反应： 2Fe+ O2+2H2O == 2Fe(OH)2 吸氧腐蚀 4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O == 4Fe(OH)3 金 属 的 腐 蚀 正极： 2H++ 2e- == H2↑ 负极： Fe － 2e- == Fe2+ 总反应： Fe + 2H+ == Fe2+ + H2↑ 析氢腐蚀 钢铁与其表面呈酸性的水膜发生的电化腐蚀 金 属 的 腐 蚀 实验探究 实验4-3 Fe2O3 · nH2O(铁锈) 通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜呈酸性 水膜呈中性、酸性很弱或碱性 电极反应 负极Fe(-) Fe － 2e- == Fe2+ 2Fe － 4e- == 2Fe2+ 正极C(+) 2H++2e- == H2↑ O2+2H2O+4e- == 4OH- 总反应: Fe+2H+ == Fe2++H2↑ 2Fe+2H2O+O2 == 2Fe(OH)2 4Fe(OH)2+2H2O+O2 == 4Fe(OH)3 联系 析氢腐蚀与吸氧腐蚀的比较 金 属 的 腐 蚀 腐蚀的实质 金属的腐蚀 种类 原理 区别 腐蚀速度 联系 金属原子失去电子被氧化而消耗的过程：M － ne－ == Mn＋ 化学腐蚀 电化学腐蚀 直接接触而反应 不纯金属或合金发生原电池反应 直接发生氧化还原反应 发生原电池反应 腐蚀过程无电流产生 有电流产生 金属直接被腐蚀 较活泼金属被腐蚀 电化学腐蚀>化学腐蚀 往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍，危害更大 金属的防护 化学与生活 金属的防护 化学与生活 1．改变金属材料的组成 不锈钢扶手 钛合金髋关节 金 属 的 防 护 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。 例如，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。 2．在金属表面覆盖保护层 (1)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； (2)用电镀等方法在钢铁表面镀上一层锌、锡、铬、镍等金属； (3)用化学方法在钢铁部件表面进行发蓝处理； (4)利用阳极氧化处理铝制品的表面，使之形成致密的氧化膜而钝化； (5)采用离子注入、表面渗镀等方式在金属表面形成稳定的钝化膜。 发蓝处理 金 属 的 防 护 (1)牺牲阳极法 应用原电池原理，被保护金属作正极，另一种活泼性较强的金属作负极 3．电化学防护法 金 属 的 防 护 牺牲阳极法实验 2H＋＋2e- == H2↑ Zn － 2e- == Zn2＋ 偏转