4.4 金属的电化学腐蚀与防护 第1课时（教学课件）化学沪科版2020选择性必修1

第四章 化学反应与电能 第四节 金属的腐 蚀与防护 课时1 金属的电化学腐蚀 金属腐蚀的主要类型及腐蚀的速率快慢 2 金属腐蚀的本质及其原因 1 1.理解金属腐蚀的本质及其原因，掌握金属腐蚀的主要类型(化学腐蚀和电化学腐蚀)。 3.了解金属腐蚀的危害，掌握影响金属腐蚀速率的因素以及判断金属腐蚀快慢的规律。 2.掌握吸氧腐蚀和析氢腐蚀的原理，能够正确书写相关电极反应式和总反应式。 金属材料在人类社会发展中发挥着重要的作用，但在使用过程中若保护不当，会出现生锈腐蚀的现象，给人类带来了巨大的损失。 金属锈蚀给人类带来了巨大的损失，你知道金属锈蚀的原因是什么吗?对此应采取怎样的防护措施? 01 金属腐蚀的本质及其原因 Fe2O3·xH2O (化合态) Fe (游离态) 0 +3 金属腐蚀的现象 Al 2O3 (化合态) Al (游离态) 0 +3 铁生锈 铝生锈 Cu2(OH)2CO3 (化合态) Cu (游离态) 0 +2 金属腐蚀的实质 金属原子失去电子，被氧化 ( M - ne- = Mn+) 金属腐蚀的现象 铜生锈 使桥梁、建筑物的金属构架强度降低而造成坍塌 机器设备、仪器、仪表的精度和灵敏度降低，直至报废 使地下金属管道发生泄漏、轮船船体损坏等 金属腐蚀的危害 由于与金属接触的气体或液体不同，发生腐蚀的情况也不同 定义： 金属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。 化学腐蚀 电化学腐蚀 金属腐蚀 金属与其他物质直接发生氧化还原反应而引起的腐蚀。 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 高温条件被腐蚀的燃气灶 注意： 无电流产生 定义 金属腐蚀 化学腐蚀 指不纯的金属或合金与电解质溶液接触，发生原电池反应，使比较活泼的金属失去电子被氧化而引起的腐蚀。 定义 金属腐蚀 电化学腐蚀 思考：电化学腐蚀的过程是如何发生的呢? 电化学腐蚀 实验探究：模拟钢铁腐蚀 将铁棒放入稀硫酸中，观察实验现象。 实验一 Fe＋2H+＝Fe2+＋H2↑ 化学方程式： 现象： 铁片表面出现大量气泡 电化学腐蚀 实验探究：模拟钢铁腐蚀 将铁棒和碳棒接触并同时放入稀硫酸中，观察实验现象。 实验二 电化学腐蚀 实验探究：模拟钢铁腐蚀 将铁棒和碳棒接触并同时放入稀硫酸中，观察实验现象。 实验二 碳棒表面出现大量气泡，反应速率更快，铁片腐蚀更严重。 现象： 析氢腐蚀 Fe - 2e- ＝Fe2+ 2H+＋2e- ＝H2↑ Fe＋2H+＝Fe2+＋H2↑ 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。 负极 正极 总反应 金属腐蚀 析氢腐蚀 钢铁制品在潮湿的空气里易生锈，也是由电化学腐蚀造成的。在潮湿的空气中钢铁表面会形成一个薄层水膜，水膜中溶解了一些来自大气的 CO2、SO2 等酸性气体，使水膜呈弱酸性，而钢铁里面含有少量的碳。于是构成许多以铁为负极、碳为正极、酸性水膜为电解质溶液的微小原电池。 析氢 腐蚀 如果钢铁表面水膜的酸性很弱或显中性时，溶解在水中的氧就会在正极发生还原反应，此时称为吸氧腐蚀。 Fe-2e- ＝Fe2+ O2＋4e-＋2H2O＝4OH- 2Fe＋O2＋2H2O＝2Fe(OH)2 负极 正极 总反应 空气中， Fe(OH)2进一步被氧化为Fe(OH)3，Fe(OH)3失去部分水生成Fe2O3· nH2O [4Fe(OH)2＋2H2O＋O2＝4Fe(OH)3] [2Fe(OH)3＝Fe2O3·xH2O＋(3-x)H2O] 金属腐蚀 电化学腐蚀 同时 从本质上看，电化学腐蚀与化学腐蚀都是金属失去电子而被氧化的过程，一般情况下两者会_____发生，但_________腐蚀伴随着原电池电流产生，腐蚀速度更快，比化学腐蚀更普遍。 水膜酸性较强 [c(H+)较大] 氧化性：H+＞O2 析氢腐蚀 2H+＋2e- ＝H2↑ 氧化性：H+＜O2 水膜酸性较弱或呈中性 [c(H+)较小] 吸氧腐蚀 O2＋2H2O＋4e- ＝4OH- 电化学 金属腐蚀 析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较 【典例】一块铆有铁铆钉的铜板暴露在潮湿空气中的示意图如图，下列说法正确的是 A．铜板表面有气泡生成 B．在干燥空气中该铜板也容易腐蚀 C．铁铆钉表面的电极反应： D．一段时间后，向水膜滴加一滴酚酞溶液，出现浅红色 D 02 金属腐蚀的主要类型及速率快慢 我们知道：相对干燥的地区，水分少，金属不易腐蚀，而潮湿多雨的地区，温度高，易发生电化学腐蚀。 思考：金属腐蚀快慢与哪些因素有关呢?如何比较呢? 金属越活泼，越易被腐蚀 本 性 环境温度越高，腐蚀速率越快 温 度 氧化剂浓度越大，腐蚀速率越快 浓 度 金属腐蚀的速率快慢 (两极材料的活动性差别越大，氧化还原反应的速率越快，活泼金属被腐蚀的速度越快) 与构成原电池两极的材料有关 (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) 同一电解质溶液中 (强电解质中>弱电解质中>非电解质中) 同一种金属在相同浓度不同介质中 (无保护措施的金属腐蚀>有一定保护措施的金属腐蚀>牺牲阳极的阴极保护法引起的金属腐蚀>有外加电流的阴极保护法引起的金属腐蚀) 有无保护措施的腐蚀快慢顺序 同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀速率越快 金属腐蚀的速率快慢 判断金属腐蚀快慢的规律 【典例】下列各情况下，其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是________________________ (5) (2) (1) (3) (4) 2009年经过WCO各成员的讨论并一致通过了在世界范围内确立每年的4月24日作为”世界腐蚀日“，其宗旨是唤醒政府、工业界以及我们每个人认识到腐蚀的存在，认识到每年由于腐蚀引起的经济损失在各国的 GDP 中平均超过3% 世界腐蚀日 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＋n/2 H2↑ 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.如图装置中，U形管内为红墨水，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。下列有关描述错误的是(　　) A．生铁块中的碳是原电池的正极 B．红墨水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．相同材质的铁在图中的四种情况下最不易被腐蚀的是(　　) C 5．宝鸡被誉为“青铜器之乡”，出土了大盂鼎、毛公鼎、散氏盘等五万余件青铜器。研究青铜器(含Cu、Sn等)在潮湿环境中发生的腐蚀对于文物保护和修复有重要意义。下图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图，下列说法不正确的是(　　)  A．青铜器发生电化学腐蚀，图中c作负极 B．潮湿环境中Cl－浓度大时有利于 多孔粉状锈的生成 C．若生成0.2 mol Cu2(OH)3Cl， 则消耗的O2体积为4.48 L D．环境中的Cl－与正、负两极反应的产物作用 生成a的离子方程式为2Cu2＋＋3OH－＋Cl－=Cu2(OH)3Cl↓ C 课时1 金属的电化学腐蚀 金属腐蚀的 本质及其原因 金属腐蚀 的主要类型 现象 本质 吸氧腐蚀 析氢腐蚀 危害 金属腐蚀的 速率快慢 影响因素 规律 感谢 您的聆听 THANKS