高中化學選修四-金屬的電化學腐蝕與防護

1、金屬的腐蝕與防護,高二年級理科班公開課,學習目標：① 認識金屬腐蝕帶來的危害，了解金屬腐蝕的兩種類型。② 理解鋼鐵吸氧腐蝕與析氫腐蝕發(fā)生的條件及原理，會書寫電極方程式和總反應(yīng)式。 ③認識常見的防止金屬腐蝕的方法，能解釋兩種電化學防護方法的原理。,學習重點：,金屬的吸氧腐蝕和析氫腐蝕、兩種電化學防護方法,金屬腐蝕的現(xiàn)象,鐵銹 Fe2O3·nH2O,銅綠Cu2(OH)2CO3,金屬的腐蝕對國民經(jīng)濟帶來的損失是驚人的，統(tǒng)

2、計報告，全世界每年由于腐蝕而報廢的金屬設(shè)備和材料，約相當于金屬年產(chǎn)量的1/3。,發(fā)達國家每年因金屬腐蝕造成的直接經(jīng)濟損失約占各國全年國民生產(chǎn)總值（GDP）的2%～4%，是地震、水災(zāi)、臺風等自然災(zāi)害造成損失總和的６倍，至于因設(shè)備腐蝕損壞而引起的停工減產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量下降、污染環(huán)境、危害人體健康甚至造成嚴重事故的損失，就更無法估計了。,金屬腐蝕的危害,金屬與周圍接觸到的氣體或液體物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)而腐蝕損耗的過程。,,定義：,類型,金屬跟接

3、觸到的干燥氣體（如O2、CI2、SO2等）或非電解質(zhì)液體（如石油）等直接發(fā)生化學反應(yīng)而引起的腐蝕。,不純的金屬（或合金）跟電解質(zhì)溶液接觸時，發(fā)生原電池反應(yīng)，比較活潑的金屬失去電子而被氧化。,（更普遍）,一、金屬的腐蝕,本質(zhì)：,,,,A,Fe2+,Fe2+,Fe2+,Fe2+,e-,Fe,Cu,【回憶鐵銅原電池】,負極Fe片： 失電子 Fe －2e- = Fe 2+,正極Cu片：得電子 2H++2e- =

4、 H2 ↑,為什么鋼鐵在干燥的空氣中不易生銹，在潮濕的空氣中卻容易生銹？,電化學腐蝕：,[實驗4-3] 將經(jīng)過酸洗除銹的鐵釘，用飽和食鹽水浸泡一下，放入下圖具支試管中，觀察導管中水柱變化，并思考引起變化的原因？,,,導管中水柱上升,,Fe2+,Fe2+,Fe2+,Fe2+,e-,O2,OH-,OH-,OH-,OH-,,鋼鐵在酸性極弱或中性條件下的腐蝕情況,—— 吸氧腐蝕,,H+,H+,Fe2+,Fe2+,Fe2+,Fe2+,e-,鋼鐵在

5、酸性條件下的腐蝕情況,正極：,負極：,—— 析氫腐蝕,Fe – 2e- == Fe2+,2H+ + 2e- == H2 ↑,,鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較,Fe2O3 · nH2O,（鐵銹）,水膜呈酸性,水膜呈中性或酸性很弱,Fe-2e-=Fe2+,2Fe-4e-=2Fe2+,2H++2e-=H2↑,O2+2H2O+4e-=4OH-,Fe+2H+=Fe2++H2↑,2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2,4Fe(OH)2+2

6、H2O+O2=4Fe(OH)3,金屬的腐蝕以電化腐蝕為主，電化腐蝕又以吸氧腐蝕為主(pH≥5.6時)若pH<5.6時則為析氫腐蝕。,金屬的化學腐蝕與電化學腐蝕比較,金屬原子失去電子被氧化而消耗的過程：　　　　M-ne-=Mn+,化學腐蝕,電化學腐蝕,金屬和其它物質(zhì)直接接觸發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起的腐蝕,不純金屬或合金發(fā)生原電池反應(yīng)，使較活潑的金屬失電子被氧化而引起的腐蝕,直接發(fā)生氧化還原反應(yīng),發(fā)生原電池反應(yīng),腐蝕過程無電流產(chǎn)生

7、,有電流產(chǎn)生,金屬直接被腐蝕,較活潑金屬被腐蝕,電化學腐蝕>化學腐蝕,,往往同時發(fā)生，但電化學腐蝕更普遍，危害更大,,課堂練習,1、如圖, 水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天觀察：,（1）,若液面上升，則溶液呈 性，發(fā)生

8、 　　　腐蝕,電極反應(yīng)式為：負極： ,正極：,若液面下降，則溶液呈 性，發(fā)生　　　腐蝕，電極反應(yīng)式為：負極： 正極： 。,（2）,中性或堿,吸氧,Fe–2e-＝Fe2+,O2+2H2O+4e-＝4OH－,酸,析氫

9、,Fe–2e-＝Fe2+,2H++2e-＝H2↑,,,,,,,,,（1）犧牲陽極的陰極保護法.,二、金屬的電化學防護,原理：形成原電池時，讓被保護金屬作正極(陰極)，不反應(yīng)受到保護；而活潑金屬作負極(陽極)，反應(yīng)受到腐蝕。,2.外加電流的陰極保護法,外加電流的陰極保護法示意圖,[交流研討]你知道自行車的金屬部件采用了什么樣的防護措施嗎?,總結(jié)：金屬防護的常用方法,(1)在金屬表面覆蓋保護層:,a.涂礦物質(zhì)油脂、油漆或覆蓋搪瓷塑料.,b