1.4金属的腐蚀与防护2023-2024学年高二上学期化学鲁科版（2019）选择性必修1

第四节　金属的腐蚀与防护 第一章　 化学反应与能量转化 新课导入 举例说明日常生活中金属腐蚀的现象，有哪些危害？ 铁制品生锈 铜制品产生铜绿 一、金属的腐蚀 金属腐蚀的普遍性及危害 (1)普遍存在，常自发进行 (2)危害： ①金属制品的外形、色泽及机械性能等方面都会发生变化，从而使机器设备、仪器、仪表的精度和灵敏度降低，甚至报废。 ②桥梁、建筑物的金属构架强度降低而造成坍塌。 ③地下金属管道发生泄漏、轮船船体损坏。 淹没岁月的南渡江铁桥 1．概念：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．本质： M－ne- →Mn+ 氧化反应 一、金属的腐蚀 3．分类： ①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 温度高腐蚀速率快。 3．分类： 一、金属的腐蚀 输送原油、天然气的钢管在无水、无氧情况下被腐蚀而漏气、漏油 盛放液氯钢瓶被腐蚀而漏气 中心部位高温条件被腐蚀的燃气灶 家用燃气灶的中心部位很容易生锈；食品罐头放在南极80多年却很少生锈 在潮湿的空气中，钢铁表面吸附了一薄层水膜。水膜中溶有O2、CO2、SO2等气体，这样在钢铁表面形成了一层电解质溶液的薄膜，它跟钢铁中的铁和少量的单质碳构成无数微小的原电池。 ②电化学腐蚀：不纯的金属或合金在潮湿空气或电解质溶液中形成原电池， 比较活泼的金属失电子发生氧化反应而被腐蚀。 一、金属的腐蚀 家用燃气灶的中心部位很容易生锈；食品罐头放在南极80多年却很少生锈 在潮湿的空气中，钢铁表面吸附了一薄层水膜。水膜中溶有O2、CO2、SO2等气体，这样在钢铁表面形成了一层电解质溶液的薄膜，它跟钢铁中的铁和少量的单质碳构成无数微小的原电池。 注意： ①实质：金属原子失电子被氧化而损耗 ②本质区别：化学腐蚀无电流产生，电化学腐蚀有微弱电流产生 ③两者同时发生，电化学腐蚀速度更快，更普遍 一、金属的腐蚀 一、金属的腐蚀 4．钢铁的电化学腐蚀 条件：强酸性 特点：密闭容器中压强增大 条件：弱酸性、中性或碱性 特点：密闭容器中压强减小 正极：2H+ + 2e- == H2↑ 负极 Fe－2e- == Fe2+ 总反应：Fe + 2H+ == Fe2+ + H2↑ 后续反应： 2Fe(OH)3 == Fe2O3·xH2O＋(3-x)H2O 正极：O2 + 2H2O + 4e- == 4OH- 总反应：2Fe + O2+2H2O == 2Fe(OH)2 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O == 4Fe(OH)3 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 两种腐蚀同时存在，但后者更普遍 pH如何变化？ 注意： ①酸性条件下，氢前活泼金属才有可能发生析氢腐蚀（本质是金属与酸的反应），氢后不活泼金属发生吸氧腐蚀。 ②铁锈呈红棕色，质地疏松，无法阻止钢铁继续腐蚀。 一、金属的腐蚀 一、金属的腐蚀 5．金属腐蚀快慢的判断 (1)越活泼越易被腐蚀。 (2)电化学腐蚀中，两极活动性相差越大，腐蚀越快。 (3)同一种电解质中，电解池阳极＞原电池负极＞化学腐蚀＞原电池正极＞电解池阴极。 (4)同一种电解质中，电解质浓度越大，腐蚀越快（钝化除外），且强电解质＞弱电解质＞非电解质。 (5)纯度越高，腐蚀越慢。 (6)不纯的金属或合金，潮湿空气中腐蚀速率远大于干燥隔绝空气条件。 思考讨论 有哪些金属防护的方法？根据金属腐蚀实质，你能提出金属的防护方法吗？ 涂油漆 烤蓝保护层 搪瓷盆 电镀轮毂 二、金属的防护 1．改变金属内部结构 如普通钢中加入Ni、Cr等制成不锈钢产品，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。 二、金属的防护 2．在金属表面覆盖保护层 二、金属的防护 表面喷涂油漆/油脂，覆盖搪瓷、塑料等； 电镀：表面镀上一层锌、锡、铬、镍等 化学方法：生成致密的Fe3O4薄膜. 电化学钝化：利用阳极氧化铝制品 形成致密氧化膜 化学钝化：Fe、Al+浓硫酸、浓硝酸 离子注入、表面渗镀 非金属保护层 金属保护层 发蓝处理 钝化处理 3．电化学保护法 (1)牺牲阳极保护法 原理：原电池原理，被保护的金属作正极，活泼性更强的金属作负极。 二、金属的防护 (2)外加电流阴极保护法 原理：电解池原理，被保护的金属作为阴极，与电源的负极相连；惰性电极作辅助阳极，与电源正极相连。 二、金属的防护 【练习】下图所示的各容器中均盛有海水，铁在其中被腐蚀时 由快到慢的顺序是________________。 ④>②>①>③ 三、电化学腐蚀的应用 1．铁腐蚀的应用 (1)消耗空气中的氧气——快速测定空气中氧气的含量 (2)消耗氧气和水——以铁粉为主的双吸收剂用以延长食物的保质期 (3)腐蚀过程放热——制成一次性保暖贴 2．微电解技术处理工业废水 新生成的电极反应产物具有