11-12上《金属腐蚀及其防护》-林贻厝.ppt

1、电化学电化学 金属腐蚀及其防护金属腐蚀及其防护 原电池的应用原电池的应用授课者：林贻厝单位：永和中学二、金属的腐蚀及其防护二、金属的腐蚀及其防护1 1、概念：、概念：金属或合金跟周围接触到的气体或液体进行化学金属或合金跟周围接触到的气体或液体进行化学反应（反应（氧化还原反应氧化还原反应）而腐蚀损耗的过程，即为）而腐蚀损耗的过程，即为金属的腐蚀。金属的腐蚀。2 2、本质：、本质：3 3、分类：、分类：化学腐蚀化学腐蚀电化腐蚀电化腐蚀析氢腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀金属腐蚀金属腐蚀金属阳离子金属阳离子失失e e-氧化反应氧化反应金属原子金属原子化学腐蚀化学腐蚀电化腐蚀电化腐蚀条件条件金属跟非金属单

2、质金属跟非金属单质直接接触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现象现象无电流产生无电流产生有有微弱电流微弱电流产生产生本质本质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图例图例联系联系两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍（1 1）化学腐蚀与电化腐蚀）化学腐蚀与电化腐蚀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电极极反反应应负极负极FeFeFeFe2e=Fe2e=Fe2+2+2Fe2Fe4e=2Fe4e=2Fe2+2+正极正极C C2H2H+2e=H+2e=H2 2O

3、O2 2+2H+2H2 2O+4e=4OHO+4e=4OH总反应总反应Fe+2HFe+2H+=Fe=Fe2+2+2Fe+2H2Fe+2H2 2O+OO+O2 2=2 Fe(OH)=2 Fe(OH)2 2示意图示意图联系联系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。（2 2）析氢腐蚀与吸氧腐蚀）析氢腐蚀与吸氧腐蚀（3 3）钢铁腐蚀的防护）钢铁腐蚀的防护1 1、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等金属加等金属加进钢里制成合金钢。进钢里制成合金钢。2 2、金属表面覆盖保护层：如油漆、油脂等，电镀、金属表面覆盖保护层：如油漆、

4、油脂等，电镀（Zn,CrZn,Cr等易氧化形成致密的氧化物薄膜）作保护层。等易氧化形成致密的氧化物薄膜）作保护层。原理：原理：隔绝金属与外界空气、电解质溶液的接触。隔绝金属与外界空气、电解质溶液的接触。3 3、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：原理：形成原电池反应形成原电池反应时，让被保护金属做正时，让被保护金属做正极，不反应，起到保护极，不反应，起到保护作用；而活泼金属反应作用；而活泼金属反应受到腐蚀。受到腐蚀。练练 习习1。如图如图,水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：（1）若液面上升，则溶液呈若液面上升，则溶液

5、呈 性，发生性，发生 腐蚀腐蚀,电极反应式为：负极：电极反应式为：负极：,正极：正极：；若液面下降，则溶液呈若液面下降，则溶液呈 性，发生性，发生 腐蚀，电极反应式为：负极：腐蚀，电极反应式为：负极：正极：正极：。（2）中性或碱性中性或碱性 吸氧吸氧Fe2e-Fe2+O2+2H2O+4e-4OH酸性酸性析氢析氢Fe2e-Fe2+2H+2e-H2 2、分析右图，按要求写出有关反应方程式：分析右图，按要求写出有关反应方程式：（1）、铁棒上的电极反应式为：）、铁棒上的电极反应式为：（2）、碳棒上的电极反应式为：）、碳棒上的电极反应式为：（3）、溶液中发生反应的化学方程式：）、溶液中发生反应的化学方程

6、式：3、镍镍镉可充电电池可发生如下反应：镉可充电电池可发生如下反应：Cd+2NiO(OH)+2H2O由此可知，该电池的负极材料是由此可知，该电池的负极材料是Cd(OH)2+2Ni(OH)2放电放电充电充电A.Cd,（D）B.NiO(OH),D.Ni(OH)2C.Cd(OH)22Fe+2H2O+O2=2 Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3O2+2H2O+4e-4OH-2Fe4e-2Fe2+4.盐酸与锌片反应时，若加入可溶性醋酸铜盐酸与锌片反应时，若加入可溶性醋酸铜(CH3COO)2Cu，将产生两种影响生成速率的因素，其，将产生两种影响生成速率的因素，其一是：一是：，

7、其二是：其二是：；5.有有M、N两种金属，分别与盐酸反应，产生两种金属，分别与盐酸反应，产生H2速率相近，速率相近，试试设计一个实验比较设计一个实验比较M、N两种金属的活泼性。两种金属的活泼性。H+与与CH3COO结合生成结合生成CH3COOH，使，使H+浓度减浓度减小，从而小，从而减慢减慢了反应速率。了反应速率。Zn置换出置换出Cu形成了原电池，从而形成了原电池，从而加快加快了反应速率了反应速率三、电极反应式的判断和书写三、电极反应式的判断和书写1.1.原电池两极的判断原电池两极的判断：先分析电池反应中有关物质元素：先分析电池反应中有关物质元素化合价化合价的变化，确定原电池的正极和负极，然后

8、根据的变化，确定原电池的正极和负极，然后根据两极的变化分析其他指定物质的变化。两极的变化分析其他指定物质的变化。2.2.书写电极反应时，要将总化学反应与正、负极反应书写电极反应时，要将总化学反应与正、负极反应联系在一起考虑，它们具有加和性：联系在一起考虑，它们具有加和性：化学反应方程式化学反应方程式=正极反应方程式正极反应方程式+负极反应方程式。负极反应方程式。3.3.在原电池反应中，必须遵循在原电池反应中，必须遵循得失电子守恒得失电子守恒。4.4.介质参与电极反应的原则：原电池的两极反应若均介质参与电极反应的原则：原电池的两极反应若均在一定介质中进行，介质常常参与电极反应。在一定介质中进行，

9、介质常常参与电极反应。在酸性在酸性介质中，介质中，H H+可能反应，在碱性介质中，可能反应，在碱性介质中，OHOH可能反应可能反应（08宁夏卷）一种燃料电池中发生的化学反应为：在宁夏卷）一种燃料电池中发生的化学反应为：在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳。该电池负酸性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳。该电池负极发生的反应是（极发生的反应是（）A.CH3OH(g)+O2(g)=H2O(1)+CO2(g)+2H+(aq)+2e BO2(g)+4H+(aq)+4e=2H2O(1)CCH3OH(g)+H2O(1)=CO2(g)+6H+(aq)+6e DO2(g)+2H2O(1)+4e=4OH C

10、例题例题1 1稀稀H2SO4总反应为：总反应为：Mg+H2SO4MgSO4+H2Mg为负极，电极反应：为负极，电极反应：Mg2eMg2Al为正极，电极反应：为正极，电极反应：2H+2eH2NaOH溶液溶液思考：若把电解质溶液换为思考：若把电解质溶液换为NaOH溶液，写出电极反应式。溶液，写出电极反应式。总反应为：总反应为：2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2Al为为负负极极氧化反应，为负极氧化反应，为负极还原反应，为正极还原反应，为正极Mg为正极，电极反应：为正极，电极反应：6H2O6e3H2+6OH2Al6e8OH2AlO24H2O2Al+2OH+2H2O2AlO2+3H2负极

11、电极反应：负极电极反应：Mg为为负负极极请写出下列电极反应式：请写出下列电极反应式：例题例题2 2负极负极（锌筒）（锌筒）：正极正极（石墨）（石墨）：总反应：总反应：Zn+2MnOZn+2MnO2 2+2H+2H2 2O=Zn(OH)O=Zn(OH)2 2+2MnOOH+2MnOOH1 1、锌、锌-锰干电池（碱性）锰干电池（碱性）常用电池的电极反应和电池总反应式书写常用电池的电极反应和电池总反应式书写2 2、铅蓄电池、铅蓄电池负极负极PbPb：Pb-2ePb-2e-+SO+SO4 42-2-=PbSO PbSO4 4正极正极PbOPbO2 2：PbOPbO2 2+4H+4H+SO SO4 42

12、-2-+2e+2e-=PbSO=PbSO4 4+2H+2H2 2OO总反应：总反应：+钮扣电池：不锈钢制成一个由正极壳钮扣电池：不锈钢制成一个由正极壳和负极盖组成的小圆盒，盒内靠正极和负极盖组成的小圆盒，盒内靠正极一端填充由一端填充由AgAg2 2O O和少量石墨组成的正和少量石墨组成的正极活性材料，负极盖一端填充锌汞合极活性材料，负极盖一端填充锌汞合金作负极活性材料，电解质溶液为浓金作负极活性材料，电解质溶液为浓KOHKOH溶液，已知电池内溶液，已知电池内ZnZn的氧化产物的氧化产物为为ZnOZnO。3 3、银、银-锌电池锌电池负极：负极：Zn+2OHZn+2OH-2e-2e-=ZnO+H=

13、ZnO+H2 2O O 正极：正极：AgAg2 2O+HO+H2 2OO +2e+2e-=2Ag+2OH=2Ag+2OH-总反应：总反应：AgAg2 2O+Zn=ZnO+2AgO+Zn=ZnO+2Ag4 4、燃料电池、燃料电池（1 1）写出正确的燃烧反应化学方程式并）写出正确的燃烧反应化学方程式并找出两极找出两极放电的物质放电的物质，负氧正还负氧正还；（2 2）根据电解液（）根据电解液（如溶液的酸碱性如溶液的酸碱性）改）改写燃料电池总反应；写燃料电池总反应；（3 3）写出正极的电极反应式；）写出正极的电极反应式；（4 4）由燃料电池总反应式减去正极的电）由燃料电池总反应式减去正极的电极反应式得

14、到负极的电极反应式。极反应式得到负极的电极反应式。练习练习1 1、氢气是燃料电池最简单的燃料，虽氢气是燃料电池最简单的燃料，虽然使用方便，却受到价格和来源的限制。常然使用方便，却受到价格和来源的限制。常用的燃料往往是某些碳氢化合物，如：甲烷、用的燃料往往是某些碳氢化合物，如：甲烷、汽油等。请写出图中甲烷燃料电池中汽油等。请写出图中甲烷燃料电池中a a极的极的电极反应式电极反应式：，此时电池内总的反应式此时电池内总的反应式 。KOH溶液溶液CH4O2H2Oa bCH4+10OH-8e-=CO32-+7H2OCH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O练习练习2 2、熔融盐燃料电池具有高的发电效

15、率熔融盐燃料电池具有高的发电效率,因而受到因而受到重视重视.可用可用LiLi2 2COCO3 3和和NaNa2 2COCO3 3的熔融盐混合物用电解质的熔融盐混合物用电解质,CO,CO为阳极燃气为阳极燃气,空气与空气与COCO2 2的混合气为阴极助燃气的混合气为阴极助燃气,制得在制得在65006500下工作的燃料电池下工作的燃料电池,完成有关的电池反应式完成有关的电池反应式:负极反应式负极反应式:正极反应式正极反应式:O O2 2 +2CO2CO2 2 +4e4e-=2CO2CO3 32-2-总电池反应式总电池反应式:2CO+2CO32-4e-=4CO22CO+O2=2CO2解析：本题中解析：

16、本题中COCO为还原剂为还原剂，空气中，空气中O O2 2为氧化剂为氧化剂，电池，电池总反应式为：总反应式为：2CO+O2CO+O2 2=2CO2CO2 2。用。用总反应式减去电池负总反应式减去电池负极（极（即题目指的阳极）即题目指的阳极）反应式反应式，就可，就可得到电池正极得到电池正极（即题目指的阴极）反应式：（即题目指的阴极）反应式：O O2 2+2CO+2CO2 2+4e+4e-=2CO 2CO3 32-2-。练习练习3：有人设计出利用有人设计出利用CH4和和O2的反应，用的反应，用铂电极在铂电极在KOH溶液中构成原电池。电池的总溶液中构成原电池。电池的总反应类似于反应类似于CH4在在O

17、2中燃烧，则下列说法正中燃烧，则下列说法正确的是（确的是（）每消耗每消耗1molCH4可以向外电路提供可以向外电路提供8mole-负极上负极上CH4失去电子，电极反应式：失去电子，电极反应式：CH4+10OH-8e-=CO32-+7H2O负极上是负极上是O2获得电子，电极反应式为：获得电子，电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-电池放电后，溶液电池放电后，溶液PH不断升高不断升高 A.B.C.D.A 5 5、海水电池（电解质溶液为海水）、海水电池（电解质溶液为海水）负极：负极：4Al-12e4Al-12e=4Al=4Al3+3+正极：正极：3O3O2 2+6H+6H2 2O+12eO+12e=12OH=12OH总反应：总反应：4Al+3O4Al+3O2 2+6H+6H2 2O=4Al(OH)O=4Al(OH)3 3跟相同质量的其它金属作负极相比，使用寿命跟相同质量的其它金属作负极相比，使用寿命延长，高能、质轻、电压高、工作效率高、储延长，高能、质轻、电压高、工作效率高、储存寿命长。存寿命长。