1、第四节第四节 金属的腐蚀与防护金属的腐蚀与防护1通过讨论钢铁腐蚀的现象，认识金属腐蚀的本质，能用电化学腐蚀的原通过讨论钢铁腐蚀的现象，认识金属腐蚀的本质，能用电化学腐蚀的原理解释金属腐蚀的现象。理解释金属腐蚀的现象。2通过讨论日常生活中金属腐蚀的危害，能选择并设计防腐措施。通过讨论日常生活中金属腐蚀的危害，能选择并设计防腐措施。一、金属电化学腐蚀的原理一、金属电化学腐蚀的原理1、金属腐蚀定义：、金属腐蚀定义： 金属表面与周围的物质发生化学反应或因电化学作用而遭金属表面与周围的物质发生化学反应或因电化学作用而遭到破坏，称为金属腐蚀。到破坏，称为金属腐蚀。2、金属腐蚀的类型：、金属腐蚀的类型：电化
2、腐蚀电化腐蚀 (通过发生电化学反应产生的腐蚀通过发生电化学反应产生的腐蚀)化学腐蚀化学腐蚀 (金属与化学物质直接接触发生反应而腐蚀金属与化学物质直接接触发生反应而腐蚀)3、金属腐蚀的本质：、金属腐蚀的本质：失失e-氧化反应氧化反应金属原子金属原子金属阳离子金属阳离子M - ne- = Mn+金属电化学腐蚀金属电化学腐蚀 铁生锈的现象随处可见。为什么铁铁生锈的现象随处可见。为什么铁在潮湿的环境中比在干燥的环境中更容易在潮湿的环境中比在干燥的环境中更容易生锈？为什么当一块铜板上有铁铆钉时，生锈？为什么当一块铜板上有铁铆钉时，铁铆钉特别容易生锈？阅读课本第铁铆钉特别容易生锈？阅读课本第30-3130
3、-31页页了解金属的电化腐蚀。了解金属的电化腐蚀。负极：负极：(Fe)正极：正极：(Cu)Fe-2e=Fe2+O2+2H2O+4e-=4OH-电解质溶液：电解质溶液：空气中的空气中的SO2 ,CO2溶于水膜中溶于水膜中电池总反应：电池总反应：2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2CuFe2e-FeFe2+2e-CuCuOH-H2OO2Cu后续反应：后续反应：4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3铁锈铁锈(Fe2O3 nH2O)铜板上有铁铆钉时，铁铆钉特别容易生锈？铜板上有铁铆钉时，铁铆钉特别容易生锈？钢铁的钢铁的析氢腐蚀析氢腐蚀示意图示意图钢铁的钢铁的吸氧腐蚀吸氧腐蚀示意图示
4、意图水膜酸性较高的特殊环境水膜酸性较高的特殊环境（某些工厂的酸性环境）（某些工厂的酸性环境）金属电化学腐蚀的两种原理金属电化学腐蚀的两种原理水膜酸性不强的弱酸环境、水膜酸性不强的弱酸环境、中性环境、碱性环境中性环境、碱性环境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条件条件析氢腐蚀析氢腐蚀水膜呈酸性水膜呈酸性(PH4)吸氧腐蚀吸氧腐蚀水膜呈中性或酸性很弱水膜呈中性或酸性很弱电电极极反反应应负极负极Fe(- )正极正极C(+)Fe-2e=Fe2+2H+ 2e = H22Fe-4e=2Fe2+O2+2H2O+4e=4OH-总反应总反应Fe + 2 H+ = Fe2+ H22Fe+2H
5、2O+O2= 2 Fe(OH)2生成铁锈的反应生成铁锈的反应4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3xH2O(3x)H2O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。Fe2O3 nH2O4、金属电化学腐蚀的原理、金属电化学腐蚀的原理金属腐蚀金属腐蚀化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀定义定义金属与接触到的物质金属与接触到的物质直接反应直接反应不纯的金属在潮湿的空气或电解质溶液中不纯的金属在潮湿的空气或电解质溶液中形成原电池，发生氧化还原反应形成原电池，发生氧化还原反应现象现象金属被腐蚀金属被腐蚀较活泼金属被腐蚀较活
6、泼金属被腐蚀区别区别无无电流产生电流产生有有微弱电流产生微弱电流产生实质与联实质与联系系实质：都是金属原子失去电子被实质：都是金属原子失去电子被氧化氧化而损耗；化学腐蚀与电而损耗；化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生，但化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀电化学腐蚀更普遍更普遍实验实验1：将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放入下图所示的具：将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放入下图所示的具支试管中。一段时间后，观察导管中水柱和铁支试管中。一段时间后，观察导管中水柱和铁钉的变化。如图钉的变化。如图1。实验实验2：向：向100 mL烧杯中加入约烧杯中加入约50 mL饱和食盐水后，插入
7、两个玻璃筒饱和食盐水后，插入两个玻璃筒(无底无底)：将一个无锈铁钉和一个碳棒分别用导线与检流计连接后，再分别插入两个玻璃将一个无锈铁钉和一个碳棒分别用导线与检流计连接后，再分别插入两个玻璃筒中。如图筒中。如图2。问题探究问题探究1实验实验1的实验现象是什么？铁钉为什的实验现象是什么？铁钉为什么会生锈？说明什么问题？请分析变化的原因。么会生锈？说明什么问题？请分析变化的原因。2.实验实验2的检流计的指针是否偏转？说明什么问题？的检流计的指针是否偏转？说明什么问题？若向实验若向实验2的插入碳棒的玻璃筒内滴入酚酞溶液，将会看到什么现象？说明什的插入碳棒的玻璃筒内滴入酚酞溶液，将会看到什么现象？说明什
8、么问题？请写出相关电极反应式。么问题？请写出相关电极反应式。检流计指针偏转。说明有电流通过。向碳棒一端加入酚酞，显红色。说明检流计指针偏转。说明有电流通过。向碳棒一端加入酚酞，显红色。说明该极的电极反应为该极的电极反应为O22H2O4e=4OH。3若将实验若将实验1和实验和实验2的溶液换为盐酸的溶液换为盐酸(均足量均足量)。实验。实验1存在哪些形式的化学腐存在哪些形式的化学腐蚀？实验蚀？实验2中是否有电流通过？写出相关电极反应式。中是否有电流通过？写出相关电极反应式。若换为盐酸，则实验若换为盐酸，则实验1中会发生铁与盐酸的化学腐蚀，同时也有电化学腐蚀。中会发生铁与盐酸的化学腐蚀，同时也有电化学
9、腐蚀。实验实验2中则发生电化学腐蚀。正极：中则发生电化学腐蚀。正极：2H2e=H2，负极：，负极：Fe2e=Fe2。实验实验1中导管中的水柱上升，铁钉生锈。说明该中导管中的水柱上升，铁钉生锈。说明该过程铁钉被腐蚀。铁钉发生的是吸氧腐蚀。过程铁钉被腐蚀。铁钉发生的是吸氧腐蚀。(2)在不同溶液中，金属在电解质溶液中的腐蚀金属在非电解质溶液中的腐在不同溶液中，金属在电解质溶液中的腐蚀金属在非电解质溶液中的腐蚀；金属在强电解质溶液中的腐蚀金属在弱电解质溶液中的腐蚀。蚀；金属在强电解质溶液中的腐蚀金属在弱电解质溶液中的腐蚀。5、金属腐蚀的快慢比较金属腐蚀的快慢比较(1)在同一种电解质溶液中，金属腐蚀由快
10、到慢的顺序是电解池的阳极原电在同一种电解质溶液中，金属腐蚀由快到慢的顺序是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。池的负极化学腐蚀原电池的正极电解池的阴极。(3)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。例题例题1：下列各情况，在其中下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是：片腐蚀由快到慢的顺序是： 。(5) (2) (1) (3) (4)例题例题2：下列有关金属腐蚀的说法中正确的是下列有关金属腐蚀的说法中正确的是 ()金属的腐蚀全部是氧化还原反应金属的腐蚀全部是氧化还原反应金属的腐蚀可分为化学腐蚀和电化学
11、腐蚀，只有电化学腐蚀才是氧化还原金属的腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀，只有电化学腐蚀才是氧化还原反应反应因为二氧化碳普遍存在，所以钢铁的电化学腐蚀以析氢腐蚀为主因为二氧化碳普遍存在，所以钢铁的电化学腐蚀以析氢腐蚀为主无论是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，总是金属被氧化无论是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，总是金属被氧化 A B C DC例题例题3：家用炒菜铁锅用水清洗放置后家用炒菜铁锅用水清洗放置后,出现红棕色的锈斑出现红棕色的锈斑,在此变化过程中在此变化过程中不发生的化学反应是不发生的化学反应是() A4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3 B2FeO22H2O=2Fe(OH)2 CO22H2O4e=4
12、OH DFe3e=Fe3D例题例题4：铜板上铁铆钉处的吸氧腐蚀原理如图所示，下列有关说法不正确的铜板上铁铆钉处的吸氧腐蚀原理如图所示，下列有关说法不正确的是是 ()A正极的电极反应为正极的电极反应为2H2e = H2B此过程中还涉及反应：此过程中还涉及反应：4Fe(OH)22H2OO2 = 4Fe(OH)3C此过程中铜并不被腐蚀此过程中铜并不被腐蚀D此过程中电子从此过程中电子从Fe移向移向CuA例题例题5：如图装置中如图装置中,U形管内为红墨水形管内为红墨水,a、b试管内分别盛有食盐试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液水和氯化铵溶液(呈酸性呈酸性),各加入生铁块，放置一段时间。下列有各加入生铁块，
13、放置一段时间。下列有关描述错误的是关描述错误的是 () A生铁块中的碳是原电池的正极生铁块中的碳是原电池的正极 B红墨水柱两边的液面变为左低右高红墨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两试管中相同的电极反应式是Fe2e=Fe2 Da试管中发生了吸氧腐蚀，试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀试管中发生了析氢腐蚀B例题例题6：相同材料的铁在图中的四种情况下最不易被腐蚀的是相同材料的铁在图中的四种情况下最不易被腐蚀的是 ()C1 1、覆盖保护层、覆盖保护层衣架和电线的外面包衣架和电线的外面包上一层塑料层上一层塑料层某些工具的某些工具的“机械转动机械转动部位部位”选用油脂来
14、防锈。选用油脂来防锈。自行车的钢圈和车铃是在自行车的钢圈和车铃是在钢上镀上一层既耐腐蚀又钢上镀上一层既耐腐蚀又耐磨的耐磨的CrCr二、金属腐蚀的防护二、金属腐蚀的防护油漆、搪瓷、陶瓷、沥青、塑料、橡胶、电镀油漆、搪瓷、陶瓷、沥青、塑料、橡胶、电镀2 2、改变金属的结构或组成、改变金属的结构或组成通过向金属中加入少量的特殊金属或非金属使金属的内部晶体结构发生改通过向金属中加入少量的特殊金属或非金属使金属的内部晶体结构发生改变而具有抗腐蚀性。如向金属铁中加入少量的镍、硅等使金属具有不易生变而具有抗腐蚀性。如向金属铁中加入少量的镍、硅等使金属具有不易生锈、抗酸碱腐蚀等锈、抗酸碱腐蚀等不锈钢、硅钢、合
15、金材料等不锈钢、硅钢、合金材料等3 3、牺牲阳极的阴极保护法（、牺牲阳极的阴极保护法（牺牲阳极的保护法）牺牲阳极的保护法）原理：形成原电池反原理：形成原电池反应时，让被保护金属做正极，不反应，起应时，让被保护金属做正极，不反应，起到保护作用；而活泼金属反应充当阳极，受到腐蚀。航海船只到保护作用；而活泼金属反应充当阳极，受到腐蚀。航海船只的船底四周镶嵌锌块，就是利用牺牲阳极保护法来保护船体的。的船底四周镶嵌锌块，就是利用牺牲阳极保护法来保护船体的。航海的船只的船底四周镶嵌锌块（白色），就是利用航海的船只的船底四周镶嵌锌块（白色），就是利用牺牲阳极牺牲阳极的保护法。的保护法。原理：将被保护金属与另
16、一附加电极作为电解池的两个极，使原理：将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极，使被保护的金属作为阴极，在外加直流电的作用下使阴极得到保被保护的金属作为阴极，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、海水及水中金属设备的腐蚀。护。此法主要用于防止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。4 4、外加电流的阴极电保护法、外加电流的阴极电保护法(5)(5)阳极钝化保护法阳极钝化保护法原理：运用电化学方法使金属表面钝化，从而使内部金属得到保原理：运用电化学方法使金属表面钝化，从而使内部金属得到保护。护。方法：将被保护的金属接到外加电源的正极上，并使电压维持在方法：将被保护的金属接到外加电源
17、的正极上，并使电压维持在使该金属发生钝化作用的范围内。使该金属发生钝化作用的范围内。防腐措施由好到坏的顺序是：防腐措施由好到坏的顺序是：外接电源的阴极保护法牺牲阳外接电源的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法有一般防腐条件的腐蚀无防腐条件的腐蚀极的阴极保护法有一般防腐条件的腐蚀无防腐条件的腐蚀原电池的负极电解池的阳极（非钝化状态）原电池的负极电解池的阳极（非钝化状态）三、电化腐蚀的应用三、电化腐蚀的应用1、铁腐蚀原理的应用铁腐蚀原理的应用测定空气中氧气的含量的含量；测定空气中氧气的含量的含量；食品包装袋中以铁粉为主要成分的双吸剂，延长食物的保质期；食品包装袋中以铁粉为主要成分的双吸剂，延长食物的保质
18、期；制成暖贴，使用后其主要成分为碳粉、氯化钠固体、三氧化二铁以及含镁、制成暖贴，使用后其主要成分为碳粉、氯化钠固体、三氧化二铁以及含镁、铝的盐。铝的盐。例题例题7、下列各种方法中，能对金属起到防止或减缓腐蚀作用的下列各种方法中，能对金属起到防止或减缓腐蚀作用的是是()金属表面涂抹油漆金属表面涂抹油漆改变金属内部结构改变金属内部结构保持金属表面清洁干燥保持金属表面清洁干燥金属表面进行电镀金属表面进行电镀使金属表面形成致密的氧化物薄膜使金属表面形成致密的氧化物薄膜 A. B. C. D.全部全部D例题例题8、为探究钢铁的吸氧腐蚀原理设计了如图所示的装置，下为探究钢铁的吸氧腐蚀原理设计了如图所示的装
19、置，下列有关说法中错误的是列有关说法中错误的是( ) A.正极的电极反应方程式为正极的电极反应方程式为 O22H2O4e = 4OH B.将石墨电极改成将石墨电极改成Mg电极，难以观察到铁锈电极，难以观察到铁锈生成生成 C.若向自来水中加入少量若向自来水中加入少量NaCl(s)，可较快地，可较快地看到铁锈看到铁锈 D.分别向铁、石墨电极附近吹入分别向铁、石墨电极附近吹入O2，前者铁锈出现得快，前者铁锈出现得快D例题例题9、下列事实不能用电化学原理解释的是下列事实不能用电化学原理解释的是 () A轮船水线以下的船壳上装一定数量的锌块轮船水线以下的船壳上装一定数量的锌块 B铝片不用特殊方法保护铝片
20、不用特殊方法保护 C纯锌与稀硫酸反应时，滴入少量硫酸铜溶液后反应速率增大纯锌与稀硫酸反应时，滴入少量硫酸铜溶液后反应速率增大 D镀锌铁比镀锡铁耐用镀锌铁比镀锡铁耐用B例题例题10、如下图所示，水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：如下图所示，水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：(1)铁钉在逐渐生锈，则铁钉的腐蚀属于铁钉在逐渐生锈，则铁钉的腐蚀属于_腐蚀。腐蚀。(2)若试管内液面上升，则原溶液是若试管内液面上升，则原溶液是_ _性，性，发生发生_腐蚀，电极反应：负极：腐蚀，电极反应：负极：_，正极：正极：_。(3)若试管内液面下降，则原溶液呈若试管内液面下降，则原溶液呈_ _性，发生性，发生_
21、腐蚀，腐蚀，电极反应：负极：电极反应：负极：_；正极：；正极：_(4)(4)若水槽中液体甲为水，液体乙为海水，则铁钉在若水槽中液体甲为水，液体乙为海水，则铁钉在_(_(填填“甲甲”或或“乙乙”)”)溶液中腐蚀的速率快。溶液中腐蚀的速率快。2H2e=H2电化学电化学碱性、弱酸性或中碱性、弱酸性或中吸氧吸氧2Fe4e=2Fe2O24e2H2O=4OH较强的酸较强的酸析氢析氢Fe2e=Fe2乙乙例题例题11、用铝制饭盒盛放醋酸，一段时间后，饭盒被腐蚀，该用铝制饭盒盛放醋酸，一段时间后，饭盒被腐蚀，该种腐蚀属种腐蚀属_ _，反应的化学方程式表示，反应的化学方程式表示为为_ _；若用铝；若用铝制饭盒盛放食盐制饭盒盛放食盐(含水时含水时)，一段时间后，饭盒被腐蚀，这种腐蚀，一段时间后，饭盒被腐蚀，这种腐蚀叫叫_，反应原理是，反应原理是(写电极反应式和离子方程式写电极反应式和离子方程式)_。负极：负极：Al3e=Al3，正极：，正极：2H2OO24e=4OH， 总反应：总反应：Al33OH=Al(OH)3化学腐蚀化学腐蚀2Al6CH3COOH=2Al(CH3COO)33H2电化学腐蚀电化学腐蚀
