1、第第4节：金属的电化学腐蚀与防护节：金属的电化学腐蚀与防护选修选修4 第四章第四章 电化学基础电化学基础石器时代石器时代材料与人类文明材料与人类文明铜器时代铜器时代铁器时代铁器时代今天的材料趋向于今天的材料趋向于向功能型、复合型向功能型、复合型方向发展！方向发展！生活中的金属生活中的金属一、金属腐蚀的危害一、金属腐蚀的危害钢架桥钢架桥青铜文物青铜文物轮船轮船链条链条一、金属腐蚀的危害一、金属腐蚀的危害汽车刹车盘汽车刹车盘配电箱配电箱汽车油箱汽车油箱输水管道输水管道锅炉表面锅炉表面液化气管道液化气管道 看看这些，有何感想？看看这些，有何感想？【视频视频】中国航天工业总公司第三十一研究所近日公布了
2、一中国航天工业总公司第三十一研究所近日公布了一组数据：组数据：1、全球、全球每一分钟每一分钟就有就有1吨吨钢腐蚀成铁锈。钢腐蚀成铁锈。2、全球、全球每年每年钢铁腐蚀的钢铁腐蚀的经济损失约经济损失约10000亿美元亿美元，占，占 各国国民生产总值各国国民生产总值GDP的的2%4%。3、在美国，每年因钢铁腐蚀造成的损失就占国内生产、在美国，每年因钢铁腐蚀造成的损失就占国内生产 总值的总值的3%，大约，大约三分之一三分之一的化学设备因局部腐蚀而的化学设备因局部腐蚀而 停工。停工。4、在我国，钢铁腐蚀经济损失高达、在我国，钢铁腐蚀经济损失高达2800亿人民币亿人民币，约，约 占国民生产总值的占国民生产
3、总值的4%，每年约有，每年约有30%的钢铁因腐蚀的钢铁因腐蚀 而报废。而报废。二、金属腐蚀的本质二、金属腐蚀的本质【问题讨论问题讨论1】我们通常使用的金属是纯金属我们通常使用的金属是纯金属 么？成分如何？么？成分如何？【问题讨论问题讨论2】你了解铁锈、铜锈的主要成分么？你了解铁锈、铜锈的主要成分么？【问题探究问题探究3】用氧化还原的观点看，金属腐蚀的本质是什么？用氧化还原的观点看，金属腐蚀的本质是什么？铁锈成分：铁锈成分：FeFe2 2O O3 3xHxH2 2O O铜绿成分：铜绿成分：CuCu2 2(OH)(OH)2 2COCO3 3纯金属、合金。纯金属、合金。如：钢铁（如：钢铁（FeFe、
4、C C等）；铜合金：等）；铜合金：(Cu(Cu、ZnZn、SnSn等）等）二、金属腐蚀的本质二、金属腐蚀的本质【实验探究实验探究1】金属腐蚀的条件是什么？金属腐蚀的条件是什么？二、金属腐蚀的本质二、金属腐蚀的本质2、金属腐蚀的条件：、金属腐蚀的条件：1、金属腐蚀的本质：、金属腐蚀的本质：M-ne-=Mn+（失电子，被氧化）（失电子，被氧化）金属或合金金属或合金与接触的与接触的气体或液体气体或液体物质发生物质发生氧化还原反应氧化还原反应而腐蚀损耗的现象。而腐蚀损耗的现象。三、金属腐蚀的分类三、金属腐蚀的分类1、化学腐蚀：、化学腐蚀：【问题讨论问题讨论1】Fe在在Cl2条件下反应？铁是否被腐蚀？条
5、件下反应？铁是否被腐蚀？Mg在在O2中燃烧，中燃烧，Mg是否被腐蚀？是否被腐蚀？石油管道内壁被原油中的石油管道内壁被原油中的含硫化合物严重腐蚀含硫化合物严重腐蚀在南极存放在南极存放8080多年的多年的食品罐头，很少生锈食品罐头，很少生锈家用燃气灶的家用燃气灶的中心部位很容易生锈中心部位很容易生锈【问题讨论问题讨论2】以上事实，说明化学腐蚀受什么因素影响较大？以上事实，说明化学腐蚀受什么因素影响较大？【金属金属+气体或非电解质气体或非电解质】三、金属腐蚀的分类三、金属腐蚀的分类2、电化学腐蚀：、电化学腐蚀：【不纯金属不纯金属+电解质溶液电解质溶液】【思考思考】为什么钢铁在干燥的空气中不易生锈，在
6、潮湿空气中却易生锈？为什么钢铁在干燥的空气中不易生锈，在潮湿空气中却易生锈？电化学腐蚀电化学腐蚀（1）析氢腐蚀）析氢腐蚀正极：正极：负极：负极：电池反应：电池反应：条件：水膜呈强酸性（溶有：条件：水膜呈强酸性（溶有：CO2、SO2、H2S）Fe-2e-=Fe2+2H+2e-=H2Fe+2H+=Fe2+H2电化学腐蚀电化学腐蚀（2）吸氧腐蚀）吸氧腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀【问题探究问题探究1】右侧改进实验的优点有哪些？右侧改进实验的优点有哪些？（Fe粉粉+C粉）替代铁钉；粉）替代铁钉；锥形瓶替代具支试管锥形瓶替代具支试管（2）吸氧腐蚀）吸氧腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀（2）吸氧腐蚀）吸氧腐蚀负极：负极
7、：正极：正极：电池反应：电池反应：进一步：进一步：条件：水膜呈中性或弱酸性或碱性条件：水膜呈中性或弱酸性或碱性2Fe-4e-=2 Fe2+O2+4e-+2H2O=4OH-2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O=4 Fe(OH)3 Fe(OH)3 Fe2O3xH2O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 xH2O（铁锈铁锈）通常两种腐蚀同时存在，但通常两种腐蚀同时存在，但吸氧腐蚀吸氧腐蚀更普遍。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较强水膜呈较强酸性酸性水膜呈水膜呈中性中性或或弱酸性弱酸性电极反应电极反应负极负极Fe(
8、-)Fe-2e-=Fe2+Fe-2e-=Fe2+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联系联系金属的化学腐蚀与电化腐蚀的比较金属的化学腐蚀与电化腐蚀的比较类型类型化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀发生的发生的条件条件电流电流本质本质相互相互关系关系金属与接触金属与接触物直接反应物直接反应不纯金属或合金与电不纯金属或合金与电解质溶液形成原电池解质溶液形成原电池无电流产生无电流产生有电流产生有电流产生金属被腐蚀金属被腐蚀较活泼金属被腐蚀
9、较活泼金属被腐蚀四、金属的防护四、金属的防护【问题讨论问题讨论】鉴于金属发生腐蚀的原因，我们可以从哪些方面设想解鉴于金属发生腐蚀的原因，我们可以从哪些方面设想解 决问题的思路决问题的思路？1、隔离法：、隔离法：喷涂漆；喷涂漆；涂油脂；涂油脂；表面钝化；表面钝化；电镀电镀(铬等耐腐蚀性较强的金属镀层铬等耐腐蚀性较强的金属镀层)2、加入其他金属改变其组成、加入其他金属改变其组成 不锈钢等不锈钢等四、金属的防护四、金属的防护健身器材刷油漆健身器材刷油漆电线外面包塑料电线外面包塑料餐具做成不锈钢餐具做成不锈钢转动部位涂油脂转动部位涂油脂四、金属的防护四、金属的防护烤蓝烤蓝涂机油涂机油烤漆烤漆涂凡士林涂
10、凡士林镀锌镀锌镀铬镀铬四、金属的防护四、金属的防护3、电化学防护、电化学防护（1）牺牲阳极（负极）的阴极（正极）保护法）牺牲阳极（负极）的阴极（正极）保护法四、金属的防护四、金属的防护船舶、输水管道装上（连上）船舶、输水管道装上（连上）Zn块或块或Mg合金合金 3、电化学防护、电化学防护（2）外加电流的阴极保护法）外加电流的阴极保护法四、金属的防护四、金属的防护规律小结规律小结1、在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢：、在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢：电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防腐措施的腐蚀蚀化学腐蚀有防腐措施的腐蚀外接电源的阴极保护
11、法牺牲阳极的阴极保护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保护无防腐条件法有一般防腐条件保护无防腐条件2、防腐措施由好到坏的顺序如下：、防腐措施由好到坏的顺序如下：习题反馈习题反馈1.下列现象与电化学腐蚀无关的是（下列现象与电化学腐蚀无关的是（）A黄铜（黄铜（Cu、Zn合金）制作的铜锣不易产生铜绿合金）制作的铜锣不易产生铜绿 B生铁（含生铁（含C较多）比软铁芯（几乎是纯铁）容易较多）比软铁芯（几乎是纯铁）容易 生锈生锈 C铁制器件附有铜制配件，在接触处易生铁锈铁制器件附有铜制配件，在接触处易生铁锈 D银质奖章久置表面变暗银质奖章久置表面变暗D（1）相对于在内河行驶的轮船来说，海
12、轮更容易被）相对于在内河行驶的轮船来说，海轮更容易被 腐蚀。腐蚀。（2）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。（3）当化工厂派出的废气为酸性气体时）当化工厂派出的废气为酸性气体时,工厂附近的工厂附近的 铁制品容易生锈。铁制品容易生锈。习题反馈习题反馈2.解释下列事实。解释下列事实。习题反馈习题反馈3.埋在地下的输油铸铁管道，在下列各种情埋在地下的输油铸铁管道，在下列各种情况下被腐蚀速率最慢的是况下被腐蚀速率最慢的是()A在潮湿疏松的土壤中；在潮湿疏松的土壤中；B在含铁元素较多的酸性土壤中；在含铁元素较多的酸性土壤中；C在干燥致密不透气的土壤中；在干燥致密不透气的土壤中；
13、D在含碳较多的潮湿透气的中性土壤在含碳较多的潮湿透气的中性土壤C4.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)习题反馈习题反馈习题反馈习题反馈5 5、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出现铜绿，其主要成分是通铜器时间稍久容易出现铜绿，其主要成分是CuCu2 2(OH)(OH)2 2COCO3 3 这这三件三
14、件17601760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辉不生锈，年后看上去仍然熠熠生辉不生锈，下列对其原因的分析，最可能的是下列对其原因的分析，最可能的是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、环境污染日趋严重，它们表面的铜绿被酸雨溶解洗去；、环境污染日趋严重，它们表面的铜绿被酸雨溶解洗去；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；D、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）谢谢！谢谢！1.我公司将积极配合监理工程师及现场监理工程师代表履行他
15、们的职责和权力。2.我公司在开工前，将根据合同中明确规定的永久性工程图纸，施工进度计划，施工组织设计等文件及时提交给监理工程师批准。以使监理工程师对该项设计的适用性和完备性进行审查并满意所必需的图纸、规范、计算书及其他资料；也使招标人能操作、维修、拆除、组装及调整所设计的永久性工程。3.在施工全过程中，严格按照经招标人及监理工程师批准的“施工组织设计”进行工程的质量管理。在分包单位“自检”和总承包专检的基础上，接受监理工程师的验收和检查，并按照监理工程师的要求，予以整改。、4.贯彻总包单位已建立的质量控制、检查、管理制度，并据此对各分包施工单位予以检控，确保产品达到优良。总承包对整个工程产品质
16、量负有最终责任，任何分包单位工作的失职、失误造成的严重后果，招标人只认总承包方，因而总承包方必须杜绝现场施工分包单位不服从总承包方和监理工程师监理的不正常现象。5.所有进入现场使用的成品、半成品、设备、材料、器具，均主动向监理工程师提交产品合格证或质保书，应按规定使用前需进行物理化学试验检测的材料，主动递交检测结果报告，使所使用的材料、设备不给工程造成浪费。1.我公司将积极配合监理工程师及现场监理工程师代表履行他们的职责和权力。2.我公司在开工前，将根据合同中明确规定的永久性工程图纸，施工进度计划，施工组织设计等文件及时提交给监理工程师批准。以使监理工程师对该项设计的适用性和完备性进行审查并满
17、意所必需的图纸、规范、计算书及其他资料；也使招标人能操作、维修、拆除、组装及调整所设计的永久性工程。3.在施工全过程中，严格按照经招标人及监理工程师批准的“施工组织设计”进行工程的质量管理。在分包单位“自检”和总承包专检的基础上，接受监理工程师的验收和检查，并按照监理工程师的要求，予以整改。、4.贯彻总包单位已建立的质量控制、检查、管理制度，并据此对各分包施工单位予以检控，确保产品达到优良。总承包对整个工程产品质量负有最终责任，任何分包单位工作的失职、失误造成的严重后果，招标人只认总承包方，因而总承包方必须杜绝现场施工分包单位不服从总承包方和监理工程师监理的不正常现象。5.所有进入现场使用的成品、半成品、设备、材料、器具，均主动向监理工程师提交产品合格证或质保书，应按规定使用前需进行物理化学试验检测的材料，主动递交检测结果报告，使所使用的材料、设备不给工程造成浪费。
