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

4.3 金属的腐蚀与防护 1 金属原子失去电子被氧化， M - ne- = Mn+ 定义： 金属或合金与周围环境中的物质发生氧化还原反应而产生损耗的现象。 一、金属腐蚀 实质： 分类： 化学腐蚀 电化学腐蚀 比较下列两种金属腐蚀方式的异同： 铁均被腐蚀 前一装置中，铁与酸直接反应被腐蚀； 后一装置中，Fe与 C形成原电池，Fe做负极被腐蚀。 电化学腐蚀 化学腐蚀 稀H2SO4 Fe 稀H2SO4 Fe C 金属与其他物质（如O2、Cl2、SO2）直接发生氧化还原反应而引起的腐蚀。 铁与氯气直接反应 1、化学腐蚀 铜与氧气直接反应 钢铁在潮湿环境中生锈 钢铁 Fe、C 水膜 电解质溶液 CO2、SO2 等 在钢铁表面形成无数微小原电池 不纯的金属与电解质溶液接触时，发生原电池反应而引起的腐蚀。 2、电化学腐蚀 在酸性环境中，由于在腐蚀过程中不断有 H2放出，称为析氢腐蚀 负极：Fe－2e- ＝ Fe2 + 正极：2H+ + 2e- ＝ H2↑ 总反应： Fe + 2H + ＝ Fe2 + + H2↑ （1）析氢腐蚀 根据电解质溶液性质不同分为：析氢腐蚀和吸氧腐蚀 2、电化学腐蚀 如果钢铁表面水膜的酸性很弱或呈中性时，溶解在水中的氧就会在正极发生还原反应，称为吸氧腐蚀。钢铁等金属的腐蚀主要是吸氧腐蚀。 负极：Fe - 2e- ＝ Fe2＋ 正极：O2 + 2H2O + 4e- ＝ 4OH- 总反应：2Fe + O2 + 2H2O ＝ 2Fe(OH)2 后续反应：4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 ＝ 4Fe(OH)3 （2）吸氧腐蚀 2Fe(OH)3 ＝ Fe2O3·xH2O + (3-x)H2O 化学腐蚀 电化学腐蚀 条件 现象 本质 腐蚀速度 互相关系 化学腐蚀 电化学腐蚀 条件 金属与非电解质 （O2、Cl2等）直接接触 不纯金属或合金 与电解质溶液接触 现象 无电流产生 有微弱电流产生 本质 金属失电子被氧化 腐蚀速度 慢 快 互相关系 两者同时发生，但电化学腐蚀更普遍 实验探究一：取两支试管，分别加入两颗锌粒和等体积、等浓度的稀盐酸，观察现象。然后向其中一支试管中滴加1~2 滴硫酸铜溶液，再观察现象。解释产生不同现象的原因。 实验探究二：将经过酸洗除锈的铁钉用饱和食盐水浸泡一下， 放入具支试管中。几分钟后，观察导管中水柱的变化，解释其原因。 现象： 装置中 Fe、C以及饱和食盐水构成了原电池，Fe作负极，C作正极，由于 NaCl溶液呈中性，发生吸氧腐蚀。 导管中水柱液面上升铁钉表面有铁锈生成 1、本质：M - ne- = Mn+ 发生氧化反应 金属的腐蚀 化学腐蚀 电化学腐蚀 析氢腐蚀(水膜呈酸性) 吸氧腐蚀(水膜呈中性或酸性较弱） 金属的腐蚀 2、类型： 3、腐蚀速率： 电化学腐蚀速率 ＞ 化学腐蚀速率 二、金属的防护方法 1、覆盖保护层 2、电化学保护法 3、改变金属材料的组成 1、在金属的表面覆盖保护层 在钢铁表面喷涂油漆、矿物性油脂或覆盖塑料等；在钢铁表面镀锌、铬、镍等金属。 喷涂油漆 钢铁镀锌 电镀（玫瑰金） 75%的金+22.25%的铜+2.75%的银混合之后就可以得到玫瑰金色。 Galvanized iron 16 金属在发生电化学腐蚀时，总是作为原电池负极（电解池阳极）的金属被氧化而腐蚀。 2、电化学保护法 保护途径： 利用原电池原理 利用电解池原理 Sacrificial Anodes on Ships 轮船般体上为何要镶嵌金属锌？ Understanding Sacrificial Anodes on Ships ByAnishMay 21, 2021Marine Technology 18 原电池原理 （1）牺牲阳极的阴极保护法： 将被保护金属与比其更活泼的金属连接在一起，更活泼的金属(如镁、锌等)作负极在不断被腐蚀后定期更换，而作为正极的金属就不易被腐蚀而得到保护。 常用于保护海轮外壳及石油管道等。 将被保护的钢铁设备作为阴极，另加惰性电极作为阳极，两者都处在电解质溶液(如海水)中，接上外加直流电源。 通电后，电子流向被保护的钢铁设备，在钢铁表面积累了大量的负电荷，从而抑制钢铁失去电子被腐蚀。 （2）外加电流的阴极保护法： 用于防止土壤、海水中金属设备的腐蚀。 电解池原理 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 如把镍、铬等加入普通钢中制成不锈钢 3、改变金属的组成或结构 小结： 金属的腐蚀与防护 金属的腐蚀 化学腐蚀 电化学腐蚀 金属的防护 覆盖保护层 电化学保护法 改变金属材料的组成 下图各烧杯中盛有稀盐酸，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序是怎样的？ ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 电解池的阳极 原电池的负极 化学腐蚀 原电池的正极 电解池的阴极 ＞ ＞ ＞ ＞ 金属活动性差别越大，活泼性强的金属腐蚀越快 牺牲阳极法 外加电流法 腐蚀由快到慢：①②③④⑤⑥ 1、下列关于金属腐蚀的说法正确的是（ ） A.金属在潮湿空气中腐蚀的实质是：M＋nH2O===M(OH)n+1/2H2↑ B.金属的化学腐蚀的实质是：M - ne- =Mn+，电子直接转移给氧化剂 C.金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行 D.在潮湿的环境中，金属的电化学腐蚀一定是析氢腐蚀 B 2、右图装置中，U 型管内为红墨水，a、b 试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一段时间后，下列有关描述错误的是（ ） 生铁块中的碳是原电池的正极 B. 红墨水柱两边的液面变为左低右高 C. 两试管中相同的电极反应式是： Fe - 2e- ＝ Fe2＋ D. a 试管中发生了吸氧腐蚀，b 试管中发生了析氢腐蚀 B 3、铜板上铁铆钉的吸氧腐蚀原理如图所示。下列说法正确的是（ ） A.正极反应式为 2H+ + 2e- = H2↑ B.此过程中还涉及反应 4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 = 4Fe(OH)3 C.此过程中Fe、Cu均被腐蚀 D.此过程中电流从 Fe流向 Cu B 4、下列有关金属铁的腐蚀与防护，说法正确的是（ ） A.在钢铁表面进行发蓝处理，生成四氧化三铁薄膜保护金属 B.当镀锡铁和镀锌铁镀层破损时，后者铁更易被腐蚀 C.铁与电源正极连接可实现电化学保护 D.阳极氧化处理铝制品生成致密的保护膜属于电化学保护法 A 5、下列对如图所示的实验装置的判断错误的是（ ） A.若X为碳棒，开关K置于A处可减缓铁的腐蚀 B.若X为锌棒，开关K置于A或B处均可减缓铁 的腐蚀 C.若X为锌棒，开关K置于B处时，为牺牲阳极法 D.若X为碳棒，开关K置于B处时，铁电极上发生的 反应为： 2H+ + 2e- ＝ H2↑ D Lavf59.16.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf59.16.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$