44-金属的电化学腐蚀与防护(公开教学活动)课件.ppt

1、2022年6月9日星期四第四章第四章 电化学基础电化学基础主讲：吉安一中主讲：吉安一中 颜颜 涛涛生锈的水龙头生锈的水龙头被腐蚀的古铜币被腐蚀的古铜币金属腐蚀金属腐蚀 我国作为世界上钢铁产量最多的国家（我国作为世界上钢铁产量最多的国家（2010年全国生年全国生产钢材产钢材6.25亿吨）亿吨） ，每年被腐蚀的铁占到我国钢铁年，每年被腐蚀的铁占到我国钢铁年产量的十分之一，因为金属腐蚀而造成的损失占到国产量的十分之一，因为金属腐蚀而造成的损失占到国内生产总值的内生产总值的2%4%；约合人民币：；约合人民币：5000亿元亿元 根据各国调查结果，一般说来，金属腐蚀所造成的经根据各国调查结果，一般说来，金

2、属腐蚀所造成的经济损失大致为该国国民生产总值的济损失大致为该国国民生产总值的4%左右。左右。 另据国外统计，金属腐蚀的年损失另据国外统计，金属腐蚀的年损失远远超过远远超过水灾、火水灾、火灾、风灾和地震（平均值）损失的灾、风灾和地震（平均值）损失的总和总和，在这里，在这里还不还不包括包括由于腐蚀导致的停工、减产和爆炸等造成的间接由于腐蚀导致的停工、减产和爆炸等造成的间接损失。损失。阅读：你有何感想？阅读：你有何感想？ 面对这样惊人的数据和金属腐蚀危害面对这样惊人的数据和金属腐蚀危害事实，大家有没有想过，事实，大家有没有想过，铁怎么会被铁怎么会被腐蚀？怎样防腐？腐蚀？怎样防腐？问题讨论问题讨论钢铁

3、及其制品为什么在潮湿的钢铁及其制品为什么在潮湿的空气中易生锈？空气中易生锈？ 试设计实验来试设计实验来证明你的结论。证明你的结论。 将经过酸洗除锈的铁钉，分将经过酸洗除锈的铁钉，分别用饱和食盐水和无水酒精浸泡一下，别用饱和食盐水和无水酒精浸泡一下，放入下图具支试管中，观察导管中水柱放入下图具支试管中，观察导管中水柱变化，并思考引起变化的原因？变化，并思考引起变化的原因？ 是指金属或合金跟接触的气体或是指金属或合金跟接触的气体或液体发生氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。液体发生氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。金属阳离子金属阳离子失失e e- -金属腐蚀的类型金属腐蚀的类型化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀电化

4、学腐蚀一、金属的电化学腐蚀一、金属的电化学腐蚀金属原子金属原子金属腐蚀的本质金属腐蚀的本质： （阅读课本（阅读课本P84）中性中性或或酸性很弱酸性很弱条件下条件下2Fe - 4e2Fe - 4e- - = 2Fe = 2Fe2+2+OO2 2 + 2H + 2H2 2O + 4eO + 4e- -= 4OH= 4OH- -2Fe+2Fe+ O O2 2+2H+2H2 2O O =2Fe(OH)=2Fe(OH)2 24Fe(OH)2 +O2 + 2H2O = 4 Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O+(3-x) H2O铁锈铁锈进一步反应：进一步反应：负极：负极：正极：正极：电池反

5、应：电池反应：2H2H+ + 2e+ 2e- - =H =H2 2 Fe - 2eFe - 2e- - = Fe = Fe2+2+Fe + 2HFe + 2H+ + =Fe=Fe2+ 2+ + H+ H2 2负极：负极：正极：正极：电池反应：电池反应：当钢铁处于当钢铁处于酸性酸性环境中环境中 析氢腐蚀析氢腐蚀和和吸氧腐蚀吸氧腐蚀都属于都属于电化学腐蚀电化学腐蚀。化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀条件条件现象现象本质本质影响影响因素因素联系联系金属跟干燥气体或非金属跟干燥气体或非电解质液体直接接触电解质液体直接接触不纯金属或合金不纯金属或合金跟电解质溶液接触跟电解质溶液接触无电流产生无电流产生

6、有有微弱电流微弱电流产生产生金属被氧化金属被氧化较活泼金属被氧化较活泼金属被氧化与接触物质的氧化性与接触物质的氧化性及温度有关及温度有关与电解质溶液的酸碱与电解质溶液的酸碱性及金属活性有关性及金属活性有关两者往往同时发生，两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍电化学腐蚀更普遍钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较Fe2O3 nH2O（铁锈铁锈）通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。析氢腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀条件条件水膜呈水膜呈酸性酸性水膜呈水膜呈中性中性或或酸性很弱酸性很弱电极反应电极反应负极负极Fe(- )Fe-2e-=Fe2+2Fe

7、-4e-=2Fe2+正极正极C(+)2H+2e-=H2O2+2H2O+4e-=4OH-总反应总反应:Fe + 2H+ =Fe2+ + H2 2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3联系联系马口铁（镀锡铁）和白马口铁（镀锡铁）和白铁皮（镀锌铁）当镀层铁皮（镀锌铁）当镀层破坏后何者先被腐蚀破坏后何者先被腐蚀结论：马口铁先腐蚀结论：马口铁先腐蚀实验操作：划痕处分别滴加氯化钠溶液，再滴入实验操作：划痕处分别滴加氯化钠溶液，再滴入几滴铁氰化钾溶液，观察现象？几滴铁氰化钾溶液，观察现象？原理原理 ：形成原电池时，让形成原电池时，让被保护金属被保护金属作

8、作正极正极( (阴极阴极) )，不反应受到保护；而，不反应受到保护；而活泼金活泼金属属作作负极负极( (阳极阳极) )，反应受到腐蚀。，反应受到腐蚀。1.1.牺牲阳极的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法二、金属的电化学防护二、金属的电化学防护 万安水电站大坝的钢闸门万安水电站大坝的钢闸门是怎样防腐蚀的是怎样防腐蚀的2.2.外加电流的阴极保护法外加电流的阴极保护法原理原理 ：将将被保护金属被保护金属与另一与另一附加电极附加电极作为电作为电解池的两个极，使解池的两个极，使被保护的金属被保护的金属作为作为阴极阴极，在外加直流电的作用下使阴极，在外加直流电的作用下使阴极得到保护。此法主要用于防止土壤、得到

9、保护。此法主要用于防止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。海水及水中金属设备的腐蚀。海水海水辅助阳极辅助阳极（不溶性）（不溶性）除此以外你还知道哪些防护方法？除此以外你还知道哪些防护方法？金属防护的几种重要方法金属防护的几种重要方法: :在金属表面覆盖保护层。在金属表面覆盖保护层。 改变金属内部的组成结构，制成合金。改变金属内部的组成结构，制成合金。电化学保护法，即将金属作为原电池的电化学保护法，即将金属作为原电池的正极或电解池的阴极而受到保护。正极或电解池的阴极而受到保护。1 1、下列事实不用电化学理论解释的是下列事实不用电化学理论解释的是()A轮船水线以下的船壳上装一定数量轮船水线以下的船壳上

10、装一定数量的锌块的锌块B铝片不用特殊方法保存铝片不用特殊方法保存C纯锌与稀硫酸反应时，滴入少量硫纯锌与稀硫酸反应时，滴入少量硫酸铜溶液后速率加快酸铜溶液后速率加快D镀锌铁比镀锡铁耐用镀锌铁比镀锡铁耐用B B 2 2、20002000年年5 5月，保利集团在香港拍卖会上花费月，保利集团在香港拍卖会上花费30003000多万港币购回在火烧圆明园时流失的国宝：多万港币购回在火烧圆明园时流失的国宝：铜铸的牛首、猴首和虎首，普通铜器时间稍久容易铜铸的牛首、猴首和虎首，普通铜器时间稍久容易出现铜绿，其主要成分是出现铜绿，其主要成分是CuCu2 2(OH)(OH)2 2COCO3 3 这三件这三件17601

11、760年铜铸的国宝在年铜铸的国宝在240240年后看上去仍然熠熠生年后看上去仍然熠熠生辉不生锈，下列对起原因的分析，最可能的是（辉不生锈，下列对起原因的分析，最可能的是（ ）A A、它们的表面都电镀上了一层耐腐蚀的黄金；、它们的表面都电镀上了一层耐腐蚀的黄金；B B、环境污染日趋严重，它们表面的铜绿被酸雨溶、环境污染日趋严重，它们表面的铜绿被酸雨溶解洗去；解洗去；C C、铜的金属活动性比氢小，因此不宜被氧化；、铜的金属活动性比氢小，因此不宜被氧化；DD、它们是含一定比例金、银、锡、锌的合金；、它们是含一定比例金、银、锡、锌的合金；D 改变金属的内部组织结构防腐改变金属的内部组织结构防腐 3.

12、3.下列各情况下，其中下列各情况下，其中FeFe片腐蚀由片腐蚀由快快到到慢慢的顺序是的顺序是 。(5)(2) (1)(3)(4)结论：结论：原电池原电池正极正极、电解池、电解池阴极阴极受到保护。受到保护。例例1 1： 下列装置中四块相同的下列装置中四块相同的ZnZn片，放置一段时间后片，放置一段时间后腐蚀速率由腐蚀速率由慢慢到到快快的顺序是的顺序是(4)(4) (2)(2) (1)(1) (3)(3) 结论结论 在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下：律如下：电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀防腐措施的腐蚀化学腐蚀防腐措施的腐蚀2022-6-9