金属的腐蚀与防护PPT课件.ppt

1、1-3 金属的腐蚀与防护金属的腐蚀与防护 思考思考 判断右图装置是否判断右图装置是否为原电池？若是，指出电极为原电池？若是，指出电极名称并写出电极反应式。名称并写出电极反应式。负极：负极：Fe -2e = Fe2+ 正极：正极：2H+ +2e = H2 思考思考 若将若将Fe棒棒C棒粉碎掺在一起制成一棒粉碎掺在一起制成一光亮的光亮的Fe-C合金棒，插在合金棒，插在HCl里，则是否构里，则是否构成了原电池？若是，电极反应是什么？长期成了原电池？若是，电极反应是什么？长期放置，铁棒表面会有什么变化？放置，铁棒表面会有什么变化？2铁锈的主要成分铁锈的主要成分Fe2O3nH2O铜绿的主要成分铜绿的主要

2、成分Cu2(OH)2CO3金属腐蚀的类型金属腐蚀的类型化学腐蚀化学腐蚀电化腐蚀电化腐蚀 (常见常见)析氢腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀一、金属的腐蚀金属阳离子金属阳离子失失e e 被氧化被氧化金属原子金属原子金属腐蚀的本质：金属腐蚀的本质：金属腐蚀：金属腐蚀： 是指金属或合金跟接触的气体或液体是指金属或合金跟接触的气体或液体发生化学反应（氧化发生化学反应（氧化还原）而腐蚀还原）而腐蚀损耗的过程。损耗的过程。阅读教材阅读教材金属腐蚀后的特征：金属腐蚀后的特征： 在外形、色泽以及机械性在外形、色泽以及机械性能等方面都发生一定的变化能等方面都发生一定的变化4腐蚀腐蚀实质实质种类种类原理原理区别区别速度

3、速度联系联系金属的化学腐蚀与电化学腐蚀比较金属的化学腐蚀与电化学腐蚀比较 金属原子失去电子被氧化的过程金属原子失去电子被氧化的过程 M - ne- = Mn+ 化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀金属和其它物质金属和其它物质(如如SO2、Cl2、O2等等)直接接触发生直接接触发生氧化还原反应而引起的氧化还原反应而引起的不纯金属或合金发生原电不纯金属或合金发生原电池反应，使较活泼的金属池反应，使较活泼的金属失电子被氧化而引起的失电子被氧化而引起的直接发生氧化还原反应直接发生氧化还原反应发生原电池反应发生原电池反应腐蚀过程无电流产生腐蚀过程无电流产生有微弱电流产生有微弱电流产生金属直接被腐蚀金属直

4、接被腐蚀较活泼金属被腐蚀较活泼金属被腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀 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。往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍，危害更大。 为什么钢铁在干燥的空气中不易生锈，而在潮为什么钢铁在干燥的空气中不易生锈，而在潮湿的空气中却易生锈呢？湿的空气中却易生锈呢？钢钢铁铁潮湿潮湿空气空气水膜水膜溶解溶解CO2、 SO2、H2S、尘埃等、尘埃等钢铁表面钢铁表面形成电解形成电解质溶液质溶液钢铁中的铁和碳构成两电极钢铁中的铁和碳构成两电极原电池原电池金属合金金属合金原电池原电池活泼金属作负极：活泼金属作负极：杂质杂质(C或较不活泼的金属或较不活泼的金属)作正极作正极失电子

5、，转移到杂质上失电子，转移到杂质上电解质溶液中的物质在杂质上得到电子电解质溶液中的物质在杂质上得到电子6钢铁的析氢腐蚀示意图钢铁的析氢腐蚀示意图H2O钢铁的吸氧腐蚀示意图钢铁的吸氧腐蚀示意图钢铁表面形成的微小原电池示意图钢铁表面形成的微小原电池示意图1.1.加入炭粉有何作用？两装置中能否形成原电池？加入炭粉有何作用？两装置中能否形成原电池？ P23 P23 活动与探究活动与探究 观察实验现象，回答有关问题观察实验现象，回答有关问题2.2.两装置中现象有何不同？说明什么问题？两装置中现象有何不同？说明什么问题？2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2实验编号实验编号a ab b所用电解质所用电解

6、质NaClCH3COOH实验现象实验现象原因分析原因分析腐蚀类型腐蚀类型形成条件形成条件电极电极反应式反应式正极正极负极负极电池总反应电池总反应溶液中反应溶液中反应( (铁锈的生成铁锈的生成) )出现的频率出现的频率右侧导管内液面上升右侧导管内液面上升右侧导管内液面下降右侧导管内液面下降有气体参与反应有气体参与反应(O2)有气体生成有气体生成(H2)发生吸氧腐蚀发生吸氧腐蚀发生析氢腐蚀发生析氢腐蚀水膜酸性很弱或呈中性水膜酸性很弱或呈中性水膜酸性较强水膜酸性较强O2+2H2O+4e-=4OH-Fe - 2e- = Fe2+Fe+2H+=Fe2+H2 Fe2+2OH-= Fe(OH)2 4Fe(O

7、H)2+O2+2H2O=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3nH2O+(3-n)H2O较高较高较低较低2H2O+2e- =H2+2OH- 1. 相对于在内河行驶的轮船来说，海轮更容易被腐蚀。相对于在内河行驶的轮船来说，海轮更容易被腐蚀。2. 1910年遗留在南极的食品罐头盒，其表面至今很少年遗留在南极的食品罐头盒，其表面至今很少有铁锈出现。有铁锈出现。3. 用于连接铜板的铁螺丝容易生锈。用于连接铜板的铁螺丝容易生锈。4. 当化工厂排出的废气为酸性时，工厂附近的铁制品当化工厂排出的废气为酸性时，工厂附近的铁制品容易生锈。容易生锈。 影响了金属腐蚀快慢的因素影响了金属腐蚀快慢的因素P25

8、交流与讨论交流与讨论海水中的电解质浓度大于内河水中的电解质浓度。海水中的电解质浓度大于内河水中的电解质浓度。南极的温度很低。南极的温度很低。连接处更易形成原电池反应。连接处更易形成原电池反应。在酸性条件下同时可发生化学腐蚀和电化学腐蚀，在酸性条件下同时可发生化学腐蚀和电化学腐蚀，反应速度也比在中性或碱性条件下快。反应速度也比在中性或碱性条件下快。 不纯的金属或合金，在潮湿空气中形成微电池不纯的金属或合金，在潮湿空气中形成微电池发生电化腐蚀，活泼金属因被腐蚀而损耗，金属发生电化腐蚀，活泼金属因被腐蚀而损耗，金属腐蚀的快慢与下列二种因素有关腐蚀的快慢与下列二种因素有关： 1）与构成微电池的材料有关

9、，）与构成微电池的材料有关，两极材料的活动两极材料的活动性差别越大，电动势越大，氧化还原反应的速度性差别越大，电动势越大，氧化还原反应的速度越快，活泼金属被腐蚀的速度就越快；越快，活泼金属被腐蚀的速度就越快； 2）与金属所接触的电解质强弱有关，）与金属所接触的电解质强弱有关，活泼金属活泼金属在电解质溶液中的腐蚀快于在非电解质溶液中的在电解质溶液中的腐蚀快于在非电解质溶液中的腐蚀，在强电解质溶液中的腐蚀快于在弱电解质腐蚀，在强电解质溶液中的腐蚀快于在弱电解质溶液中的腐蚀。溶液中的腐蚀。(一一)对于不同的金属而言：与金属的活泼性有关，一般活对于不同的金属而言：与金属的活泼性有关，一般活泼性越强的金

10、属，越泼性越强的金属，越_被腐蚀。被腐蚀。(二二)对于同种金属而言：对于同种金属而言：1.与引起腐蚀的原因有关：一般说来，电解原理引起的与引起腐蚀的原因有关：一般说来，电解原理引起的腐蚀腐蚀 _原电池原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀_化学腐蚀化学腐蚀 _有防有防腐措施的腐蚀腐措施的腐蚀 2. 与介质条件有关：一般说来同种金属的腐蚀，在强电与介质条件有关：一般说来同种金属的腐蚀，在强电解质中解质中_弱电解质中弱电解质中 _非电解质中非电解质中 3.与构成微电池两极的材料有关：两极材料的活动性差与构成微电池两极的材料有关：两极材料的活动性差别越大，较活泼金属被腐蚀的速度越别越大，较活泼金属被腐蚀

11、的速度越 _ 。 4.与环境温度有关，温度越高，金属腐蚀速度越与环境温度有关，温度越高，金属腐蚀速度越_ 。容易容易快快快快自行车的金属部件都采用什么防护措施自行车的金属部件都采用什么防护措施烤蓝烤蓝镀铬镀铬烤漆烤漆涂机油涂机油镀锌镀锌二、金属腐蚀的防护 2. 2.改变金属的内部组织结构：如将改变金属的内部组织结构：如将CrCr、NiNi等金等金属加进钢里制成合金钢。属加进钢里制成合金钢。1.1.金属表面覆盖保护层金属表面覆盖保护层原理：隔绝金属与外界空气、电解质溶液的接触。原理：隔绝金属与外界空气、电解质溶液的接触。涂矿物质油脂，油漆或覆盖搪瓷、塑料。涂矿物质油脂，油漆或覆盖搪瓷、塑料。电镀

12、法电镀法镀抗蚀金属镀抗蚀金属(Zn,Cr等易氧化形等易氧化形成致密的氧化物薄膜作保护层成致密的氧化物薄膜作保护层)。用化学方法使其表面形成一层致密氧化膜。用化学方法使其表面形成一层致密氧化膜。（不锈钢、青铜器）（不锈钢、青铜器）143.电化学保护法电化学保护法 牺牲阳极的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法 原理（原电池原理）：原理（原电池原理）：形成原电池反应时，让被形成原电池反应时，让被保护金属做正极保护金属做正极(不反应不反应)，起到保护作用；而活泼金起到保护作用；而活泼金属反应受到腐蚀。属反应受到腐蚀。4.电化学保护法电化学保护法 外加电源的阴极保护法外加电源的阴极保护法惰性阳极惰性阳极 原

13、理：将被保护金属与电解原理：将被保护金属与电解池装置的电源负极相连，通电池装置的电源负极相连，通电后，电子流向被保护的金属，后，电子流向被保护的金属，从而抑制被保护金属失去电子，从而抑制被保护金属失去电子，防止被腐蚀。防止被腐蚀。15防止金属腐蚀的措施防止金属腐蚀的措施能防止金属腐蚀的原理能防止金属腐蚀的原理小结小结:金属的电化学防护金属的电化学防护牺牲阳极（负极）的牺牲阳极（负极）的阴极阴极(正极正极)保护法保护法外加电流的阴极保护法外加电流的阴极保护法改变金属组成和结构改变金属组成和结构与活动性更强的金属形成与活动性更强的金属形成原电池原电池,被保护金属作正极被保护金属作正极利用电解池原理

14、，被保护利用电解池原理，被保护金属作阴极金属作阴极通过改变结构而改变性质，通过改变结构而改变性质，如钢中加入镍、铬等耐蚀如钢中加入镍、铬等耐蚀金属形成不锈钢金属形成不锈钢隔绝空气和水隔绝空气和水在金属制品表面覆盖保在金属制品表面覆盖保护层或镀耐腐蚀金属护层或镀耐腐蚀金属练习练习下列图一、图二是铁钉在水中被腐蚀的实验下列图一、图二是铁钉在水中被腐蚀的实验数天后数天后 图图1数天后数天后 图图2 2)图图1说明原溶液呈说明原溶液呈 _ 性，性，铁钉发生铁钉发生 _腐蚀，腐蚀，电极反应为：电极反应为：均发生了原电池均发生了原电池 反应反应中性或弱酸中性或弱酸吸氧吸氧负极：负极：Fe -2e = Fe

15、2+ 正极：正极：2H2O +O2 +2e=4OH-负极：负极：Fe -2e = Fe2+ 正极：正极：2H+ +2e = H2较强酸较强酸析氢析氢 1)上述两装置中铁钉发生变化的共性是：上述两装置中铁钉发生变化的共性是： 3)图图2说明原溶液呈说明原溶液呈 _性，性，铁钉发生铁钉发生 _腐蚀，腐蚀，电极反应为电极反应为：17练习：下列装置中，放置一段时间后，铁的腐蚀练习：下列装置中，放置一段时间后，铁的腐蚀速率由慢到快的顺序是速率由慢到快的顺序是(5) (2) (1) (3) (4)电解原理电解原理(作阳极作阳极)引起的腐蚀引起的腐蚀 原电池原理原电池原理(作负极作负极)引起的腐蚀引起的腐蚀

16、 化学腐蚀化学腐蚀有原电池原理有原电池原理(作正极作正极)防护措施的腐蚀防护措施的腐蚀 有电解池原理有电解池原理(作阴极作阴极)防护措施的腐蚀防护措施的腐蚀由由快快至至慢慢18练习：练习： 银质奖章较长时间后变黑，银质奖章较长时间后变黑， 形成黑锈，可以采用形成黑锈，可以采用抛光的方法恢复光泽，抛光的简单方法是：将变质的奖抛光的方法恢复光泽，抛光的简单方法是：将变质的奖章放入盛有食盐的铝锅中，放置一段时间后，黑锈就被章放入盛有食盐的铝锅中，放置一段时间后，黑锈就被除去除去,而银不会损失。而银不会损失。（1）形成黑锈的原因：）形成黑锈的原因： （2）除锈的原理：）除锈的原理：4Ag+2H2S+O

17、2=2Ag2S+2H2O负极：负极： 2Al -6e- = 2Al3+正极：正极： 3Ag2S + 6e- = 6Ag+3S2-总反应：总反应：2Al3+ +3S2-+6H2O=3H2S +2Al(OH)3 2Al +3Ag2S+6H2O=3H2S +2Al(OH)3 +6Ag19 思考：白铁思考：白铁( (镀锌铁镀锌铁) )与马口铁与马口铁( (镀锡铁镀锡铁) )哪种铁哪种铁器易生锈？器易生锈？ 析氢腐蚀析氢腐蚀 吸氧腐蚀吸氧腐蚀条件条件正极正极 负极负极 总总反反应应 说明说明析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以Fe为例）为例） 2H+ 2e- =H2O2 + 2H2O + 4e-=4OH- Fe - 2e- = Fe2+Fe2+ 2OH- =Fe(OH)24Fe(OH)2 +O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3nH2O+(3-n) H2O水膜酸性较强水膜酸性较强水膜酸性很弱或中性水膜酸性很弱或中性钢铁合金中含有碳，在潮湿的空气中，钢铁有表面钢铁合金中含有碳，在潮湿的空气中，钢铁有表面形成一层电解质溶液，它跟钢铁里的铁和碳形成无形成一层电解质溶液，它跟钢铁里的铁和碳形成无数微小的原电池。数微小的原电池。通常钢铁的两种腐蚀同时存在，但吸氧腐蚀更普遍。通常钢铁的两种腐蚀同时存在，但吸氧腐蚀更普遍。