1、铁锈斑斑铁锈斑斑Life after people被腐蚀的金属被腐蚀的金属四川省宜宾市城区的南门大桥四川省宜宾市城区的南门大桥钢铁钢铁生锈生锈造成大桥造成大桥断裂断裂！断裂断裂因为金属腐蚀而使桥梁坍塌因为金属腐蚀而使桥梁坍塌铜器表面生成一层薄薄的铜器表面生成一层薄薄的铜绿铜绿铜绿的铜绿的主要成分是主要成分是Cu2(OH)2CO3我国每年因金属腐蚀造成的损失占国我国每年因金属腐蚀造成的损失占国民生产总值民生产总值(GNP)(GNP)的的2%2%4%4%，钢铁，钢铁因腐蚀而报废的数量约占钢铁当年产因腐蚀而报废的数量约占钢铁当年产量的量的25%-30%25%-30%。全世界每年因为金属。全世界每年因
2、为金属腐蚀造成的直接经济损失约达腐蚀造成的直接经济损失约达70007000亿亿美元，是地震、水灾、台风等自然灾美元，是地震、水灾、台风等自然灾害造成损失总和的害造成损失总和的6 6倍。倍。资料资料金属的腐蚀与防护金属的腐蚀与防护一、金属腐蚀的概念一、金属腐蚀的概念.指金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反指金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反 应而腐蚀损耗的过程应而腐蚀损耗的过程.1.1.定义：定义：2.2.金属腐蚀后的特征金属腐蚀后的特征.在外形、色泽以及机械性能等方面都发生一定的变在外形、色泽以及机械性能等方面都发生一定的变化化.3.3.金属腐蚀的类别：金属腐蚀的类别：a.a
3、.化学腐蚀化学腐蚀b.b.电化学腐蚀电化学腐蚀 金属跟接触到的物质（如O2、CI2、SO2等）直接直接发生化学反应而引起的腐蚀。1 1、化学腐蚀、化学腐蚀一、金属的腐蚀一、金属的腐蚀（2）原理：（1）定义：（3）影响因素：金属跟氧化剂直接发生氧化还原反应氧化还原反应。金属越活泼，越易被腐蚀；金属所处环境温度越高，腐蚀速率越快；氧化剂浓度越大，腐蚀速率越快。家用燃气灶家用燃气灶放在南极已差不多放在南极已差不多9090年食品罐头年食品罐头升温可加升温可加快金属腐快金属腐蚀蚀温度对化学腐蚀的影响：温度对化学腐蚀的影响：升温加快升温加快金属腐蚀金属腐蚀降温减慢降温减慢金属腐蚀金属腐蚀科学探究科学探究
4、现有洁净无锈的铁钉，试管、植物油、现有洁净无锈的铁钉，试管、植物油、NaClNaCl溶液、溶液、CHCH3 3COOHCOOH溶液和煮沸后迅速冷却溶液和煮沸后迅速冷却的蒸馏水，你也可以选用其他物品，设计实的蒸馏水，你也可以选用其他物品，设计实验探究铁钉锈蚀需要哪些条件，以及在什么验探究铁钉锈蚀需要哪些条件，以及在什么条件下锈蚀速率快。条件下锈蚀速率快。不同条件下铁钉的腐蚀不同条件下铁钉的腐蚀实实验验方方案案CHCH3 3COOHCOOH溶溶液液煮沸后迅速煮沸后迅速冷却的蒸馏冷却的蒸馏水水NaClNaCl溶液溶液煮沸后迅速煮沸后迅速冷却的蒸馏冷却的蒸馏水水植物油植物油记记录录结结论论有气泡产有气
5、泡产生，反应生，反应速率快速率快相当长时相当长时间铁钉未间铁钉未被腐蚀被腐蚀铁钉被腐铁钉被腐蚀最快蚀最快由于无由于无O O2 2，较长时间较长时间铁钉未被铁钉未被腐蚀腐蚀铁钉渐铁钉渐渐生锈渐生锈铁钉被铁钉被腐蚀腐蚀无现象无现象由于无由于无O O2 2，铁钉未被铁钉未被腐蚀腐蚀无现象无现象由于无由于无O O2 2、H H2 2O O铁钉不能铁钉不能被腐蚀被腐蚀植植物物油油总结：铁钉遇到强酸或有O2、H2O存在的情况下，铁均可被腐蚀，遇到电解质时，一般腐蚀速率更快。2 2、电化学腐蚀、电化学腐蚀 不纯不纯的金属（或合金）跟电解质的金属（或合金）跟电解质溶液溶液接触接触时，会时，会发生原电池反应发生
6、原电池反应，比比较活泼较活泼的金属失去电子而被氧化，这的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫做种腐蚀叫做电化学腐蚀电化学腐蚀。原电池的形成条件原电池的形成条件:(1)活泼性不同的两种金属（或金属与石活泼性不同的两种金属（或金属与石墨）墨）构成两个电极构成两个电极(2)电解质溶液电解质溶液(3)构成闭合电路构成闭合电路(4)自发的氧化还原反应自发的氧化还原反应发生发生_反应的是反应的是_极（电极消耗）极（电极消耗）发生发生_反应的是反应的是_极（电极放出气体极（电极放出气体或析出金属）或析出金属）原电池正负极的判断原电池正负极的判断根据金属的活泼性判断根据金属的活泼性判断根据电极反应来判断根据电极反
7、应来判断活泼活泼金属做金属做_极极,不活泼不活泼金属金属(或可导电的或可导电的非金属）做非金属）做_极极还原还原负负正正负负正正氧化氧化钢铁在干燥的空气里长时间不易被钢铁在干燥的空气里长时间不易被腐蚀腐蚀,但在潮湿的空气里却很快被腐但在潮湿的空气里却很快被腐蚀蚀,这是什么原因呢这是什么原因呢?在潮湿的空气里在潮湿的空气里,钢铁表面吸附了一层薄钢铁表面吸附了一层薄薄的水膜。水能电离出少量的薄的水膜。水能电离出少量的H H+和和OH OH-,同时同时由于空气中由于空气中COCO2 2的溶解的溶解,使水里的使水里的H H+增多：增多：H2O+CO2 H2CO3 H+HCO3 -这样在这样在钢铁表面形
8、成了一层电解质溶液的薄膜钢铁表面形成了一层电解质溶液的薄膜,它跟钢铁里的铁和少量的它跟钢铁里的铁和少量的碳构成无数微小的原碳构成无数微小的原电池电池。其中铁作负极其中铁作负极,碳作正极。碳作正极。OH-Fe2+FeCH2Fe2+O2FeCe e-e e-e e-e e-e e-e e-在负极，铁失去电子而被氧化成在负极，铁失去电子而被氧化成Fe2+：Fe 2e-=Fe 2+在正极，有两种情况：在正极，有两种情况：吸氧腐蚀：吸氧腐蚀：2H2O+O2+4e-=4OH 析氢腐蚀：析氢腐蚀：2H+2e-=H2析氢腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀条条件件电电极极反反应应联联系系Fe2O3 nH2O（铁锈）（
9、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。水膜呈水膜呈酸性酸性。水膜呈水膜呈中性中性或碱性或或碱性或酸性酸性很弱很弱。负极负极Fe(-)Fe-2e-=Fe2+2Fe-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 CO2+H2O H2CO3 H+HCO 3-生成铁锈：生成铁锈：注意：注意：（1）电化学腐蚀是通过构成无数微小的原）电化学腐蚀是通过构成无数微小的原电池而发生的，作为负极的较
10、活泼金属将不电池而发生的，作为负极的较活泼金属将不断被腐蚀。而不活泼的金属（或非金属或其断被腐蚀。而不活泼的金属（或非金属或其它杂质）则被保护。它杂质）则被保护。（2）电化学腐蚀，只有当金属跟电解质溶）电化学腐蚀，只有当金属跟电解质溶液接触时，才会发生，并伴有微电流产生。液接触时，才会发生，并伴有微电流产生。（3）原电池反应能加快金属腐蚀原电池反应能加快金属腐蚀化学腐蚀与电化学腐蚀的差异化学腐蚀与电化学腐蚀的差异铁与酸铁与酸反应，铁被腐蚀。反应，铁被腐蚀。腐蚀速率较慢。腐蚀速率较慢。铁作铁作负极被腐蚀负极被腐蚀腐蚀速率较快。腐蚀速率较快。两者往往两者往往同时同时发生，电化学腐蚀更普遍发生，电化
11、学腐蚀更普遍相互相互联系联系较活泼较活泼金属被氧化金属被氧化金属被氧化金属被氧化本质本质有有微弱电流微弱电流产生产生无电流无电流产生产生现象现象不纯不纯金属或合金金属或合金跟跟电解质溶液电解质溶液接触接触金属跟氧化剂直接金属跟氧化剂直接接触接触条件条件电化学腐蚀电化学腐蚀化学腐蚀化学腐蚀化学腐蚀与电化学腐蚀的比较化学腐蚀与电化学腐蚀的比较 化学腐蚀和电化学腐蚀都是化学腐蚀和电化学腐蚀都是铁铁等金属原子失去电子变成阳离子的等金属原子失去电子变成阳离子的过程过程。也就是说。也就是说,金属在腐蚀过程中金属在腐蚀过程中,发生了发生了氧化还原反应氧化还原反应。金属腐蚀的本质金属腐蚀的本质金属阳离子金属阳
12、离子失失e e氧化反应氧化反应金属原子金属原子 烧过菜的铁锅如果未及时烧过菜的铁锅如果未及时洗净（残液中含洗净（残液中含 NaClNaCl），第二），第二天便出现红棕色锈斑（主要成分天便出现红棕色锈斑（主要成分为为Fe Fe 2 2 O O 3 3nHnH2 2O O）。请问这种腐蚀）。请问这种腐蚀是化学腐蚀还是电化学腐蚀是化学腐蚀还是电化学腐蚀?为什为什么么?解析：属于电化学腐蚀。解析：属于电化学腐蚀。因为铁锅是由生铁做成的因为铁锅是由生铁做成的,铁锅生铁锅生锈是因为锈是因为Fe-C-NaClFe-C-NaCl形成原电池。铁作形成原电池。铁作负极，失去电子变成亚铁离子，从而负极，失去电子变成
13、亚铁离子，从而被腐蚀。被腐蚀。不会，不会，因为月球上缺少水分和氧气。因为月球上缺少水分和氧气。请你预测一下，铁在月球上会请你预测一下，铁在月球上会不会生锈？为什么？不会生锈？为什么？在新疆吐鲁番和海南省两地，哪个在新疆吐鲁番和海南省两地，哪个地区铁生锈相对慢一些？为什么？地区铁生锈相对慢一些？为什么？新疆吐鲁番，因为该地区相对干燥，新疆吐鲁番，因为该地区相对干燥，水分稀少，而海南地区潮湿多雨，温度水分稀少，而海南地区潮湿多雨，温度高，易发生电化学腐蚀。高，易发生电化学腐蚀。二、金属的防护二、金属的防护 思考思考:金属腐蚀的防护思路金属腐蚀的防护思路主要从金属的本质和介质两方面考虑，如主要从金属
14、的本质和介质两方面考虑，如:改变金属的内部组织结构，改变金属的内部组织结构，在金属表面覆盖保护层等等在金属表面覆盖保护层等等思考与交流思考与交流 请根据生活常识以及下图总结金属请根据生活常识以及下图总结金属防护常用的方法，并解释这些方法为什防护常用的方法，并解释这些方法为什么可以达到防止金属腐蚀的目的。么可以达到防止金属腐蚀的目的。思考与交流思考与交流 讨论自行车的不同构件如链条、钢圈、讨论自行车的不同构件如链条、钢圈、支架和齿轮等分别采取了什么防锈措施？支架和齿轮等分别采取了什么防锈措施？给链条涂上机油给链条涂上机油,将将钢圈表面镀上一层钢圈表面镀上一层铬铬,给支架烤上一层给支架烤上一层漆漆
15、,将齿轮镀上一层将齿轮镀上一层铬并涂上机油。铬并涂上机油。健身器材刷油漆以防锈健身器材刷油漆以防锈衣架和电线的外面衣架和电线的外面包上一层塑料层包上一层塑料层某些工具的某些工具的“机械传动部位机械传动部位”，能用，能用油漆来防锈吗？油漆来防锈吗？不能用油漆来防锈，而是选用油脂不能用油漆来防锈，而是选用油脂应选用什么呢？应选用什么呢？自行车的钢圈和车铃是在钢上镀自行车的钢圈和车铃是在钢上镀上一层既耐腐蚀又耐磨的上一层既耐腐蚀又耐磨的Cr（三）金属的（三）金属的防护防护方法方法:空气空气水水隔离隔离消除引起金属发生电化学腐蚀的原电池反应消除引起金属发生电化学腐蚀的原电池反应3.电化学防护电化学防护
16、 原理：在被保护的金属上原理：在被保护的金属上连接连接比该金属比该金属_，此金属作此金属作_极反应受到腐蚀，极反应受到腐蚀，被保护的金属作被保护的金属作_极极，不反应，起到保护作用。不反应，起到保护作用。做负极材料常用的有做负极材料常用的有_镁、铝、锌镁、铝、锌你还知道哪些防止金属腐蚀的方法？你还知道哪些防止金属腐蚀的方法？请举例说明。请举例说明。用牺牲镁块的方法来防止地用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块必下钢铁管道的腐蚀，镁块必须定期更换须定期更换 制成不锈钢，在金属表面镀一层比制成不锈钢，在金属表面镀一层比要保护的金属更活泼的金属。要保护的金属更活泼的金属。用牺牲锌块的方法来保
17、护用牺牲锌块的方法来保护船身，锌块必须定期更换船身，锌块必须定期更换锌块锌块 牺牲阳极的阴极保护法 形成原电池反应时，让被保护金属做正极，不反应，起到保护作用；而活泼金属反应受到腐蚀。外加电流的阴极保护法外加电流的阴极保护法通电后，电子被强制流向被保护的钢铁设备，抑制钢铁发生失通电后，电子被强制流向被保护的钢铁设备，抑制钢铁发生失电子作用，从而被保护。电子作用，从而被保护。此法主要用于防止土壤、海水及河水中金属设备的腐蚀。此法主要用于防止土壤、海水及河水中金属设备的腐蚀。答案答案思考：电工操作中规定，不能把铜线和铝线拧在一起连接线路，这是因为:铜线与铝线拧在一起时，铜与铝组成原电池，铝线被腐蚀
18、而失去导电能力P P5858请你当设计师，假设用钢材在杭州西湖内建请你当设计师，假设用钢材在杭州西湖内建造能使用造能使用2020年左右的一座大桥，有三种防锈年左右的一座大桥，有三种防锈措施供选择，你优先选择哪种方法？各种方措施供选择，你优先选择哪种方法？各种方法有什么优、缺点？你还有没有其他的防锈法有什么优、缺点？你还有没有其他的防锈措施？措施？（1 1）涂上油漆）涂上油漆（2 2）使用镀铬的钢）使用镀铬的钢（3 3）使用不锈钢）使用不锈钢如何选用防锈方法如何选用防锈方法-请你决策请你决策2方法方法防腐效果防腐效果价格价格镀塑镀塑差差便宜便宜 涂油漆涂油漆 一般一般便宜便宜 镀锡镀锡 好好中等
19、中等镀铬镀铬好好昂贵昂贵 镀锌镀锌很好很好中等中等使用不锈钢使用不锈钢很好很好昂贵昂贵 铁器烤蓝铁器烤蓝 好好中等中等金属常用防腐蚀方法的比较涂油漆涂油漆的优点是成本较低，缺点是油漆层容易的优点是成本较低，缺点是油漆层容易脱落，保护作用一般，不太适合大桥要使用多脱落，保护作用一般，不太适合大桥要使用多年的要求，而且也不适合在风景区使用。年的要求，而且也不适合在风景区使用。使用镀铬的钢使用镀铬的钢的优点是保护作用优良，外表美的优点是保护作用优良，外表美观，适合在风景区使用。观，适合在风景区使用。使用不锈钢使用不锈钢的用点是保护作用优异，外表美的用点是保护作用优异，外表美观，但成本较高，应酌情考虑
20、。观，但成本较高，应酌情考虑。大家讨论1965年冬天，在湖北省荆州市附近的年冬天，在湖北省荆州市附近的望山楚墓群中，出土了一把锋利无比望山楚墓群中，出土了一把锋利无比的宝剑。专家通过对剑身八个鸟篆铭的宝剑。专家通过对剑身八个鸟篆铭文的解读，证明此剑就是传说中的越文的解读，证明此剑就是传说中的越王勾践剑。让人惊奇的是，这把青铜王勾践剑。让人惊奇的是，这把青铜宝剑穿越了两千多年的历史长河，但宝剑穿越了两千多年的历史长河，但剑身丝毫不见锈斑。它千年不锈的原剑身丝毫不见锈斑。它千年不锈的原因是什么呢？因是什么呢？越王勾践剑主要成分为铜，出土的墓室曾经长期被地下水浸泡，越王勾践剑主要成分为铜，出土的墓室
21、曾经长期被地下水浸泡，剑完全隔绝氧气是其不锈的主要原因。剑完全隔绝氧气是其不锈的主要原因。越王勾践剑的含铜量约为越王勾践剑的含铜量约为80%-83%80%-83%、含锡量约为、含锡量约为16%-17%16%-17%，另外还，另外还有少量的铅和铁，可能是原料中含的杂质。作为青铜剑的主要成有少量的铅和铁，可能是原料中含的杂质。作为青铜剑的主要成分铜，是一种不活泼的金属，在日常条件下一般不容易发生锈蚀。分铜，是一种不活泼的金属，在日常条件下一般不容易发生锈蚀。该墓的墓室几乎成了一个密闭的空间，这么多的密封层基本该墓的墓室几乎成了一个密闭的空间，这么多的密封层基本上隔上隔绝了绝了墓室与外界之间的空气交
22、换。现代科学告诉我们：在完墓室与外界之间的空气交换。现代科学告诉我们：在完全隔全隔绝氧气绝氧气的条件下，即使在中性或微酸性的水中，钢铁都不会的条件下，即使在中性或微酸性的水中，钢铁都不会生锈。生锈。望山一号楚墓处在现代荆州附近的漳河二干渠上，地下水望山一号楚墓处在现代荆州附近的漳河二干渠上，地下水位较位较高，该高，该墓的墓室曾经长期被地下水浸泡，地下水酸碱性不墓的墓室曾经长期被地下水浸泡，地下水酸碱性不大，大，基基本上本上为中为中性。地下水浸泡后，墓室内空气的含量更少。性。地下水浸泡后，墓室内空气的含量更少。通过本节课的学习通过本节课的学习,我们认识到我们认识到金属腐蚀的危害极大金属腐蚀的危害
23、极大,运用化学反应运用化学反应原理能对金属进行有效防护。然而，原理能对金属进行有效防护。然而，在复杂多变的自然环境中并非如此简在复杂多变的自然环境中并非如此简单，单，“金属的腐蚀与防护金属的腐蚀与防护”始终是一始终是一个世界性的异常棘手的科技难题。防个世界性的异常棘手的科技难题。防止金属腐蚀，任重道远！止金属腐蚀，任重道远！1.埋在地下的输油铸铁管道，在下列各种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情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
24、中；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C2.下列装置中四块相同的下列装置中四块相同的Zn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)(2)(1)(3)2.有人设计以有人设计以Pt和和Zn为电极材料，埋入为电极材料，埋入人体内作为某种心脏病人的心脏起搏器人体内作为某种心脏病人的心脏起搏器的能源。它依靠人体内血液种含有一定的能源。它依靠人体内血液种含有一定浓度的溶解氧、浓度的溶解氧、H+和和Zn2+进行工作。它进行工作。它的两极电极反应式分别为：的两极电极反应式分别为：、。（负极：（负极：Zn-2e-=Zn2+,正极：
25、正极：2H2O+O2+4e-=4OH-,）3、烧过菜的铁锅未及时洗净，第二天便出现红棕烧过菜的铁锅未及时洗净，第二天便出现红棕色锈斑（该锈斑为色锈斑（该锈斑为Fe(OH)3失水的产物），试用有失水的产物），试用有关的电极反应式，离子方程式和化学方程式表示关的电极反应式，离子方程式和化学方程式表示Fe(OH)3的生成的生成（1）负极）负极_；（2）正极）正极_；（3）离子方程式）离子方程式_；（4）化学方程式）化学方程式_2Fe4e-2Fe2+2H2O+O2+4e-4 OH-2Fe+2H2O+O2 2 Fe(OH)22Fe+2H2O+O2 2 Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4F
26、e(OH)3 5 5在装有水的容器中，用棉线悬挂一个在在装有水的容器中，用棉线悬挂一个在水中保持平衡的金属棒，该棒由铁和铜焊水中保持平衡的金属棒，该棒由铁和铜焊接而成，棉线系在两种金属接缝处（如图接而成，棉线系在两种金属接缝处（如图），再向水中加入少量），再向水中加入少量CuSOCuSO4 4，经过一段时经过一段时间应看到的现象是间应看到的现象是 ()()A A铁端将附着铜增重下沉；铁端将附着铜增重下沉；B B铜端将附着铜增重下沉；铜端将附着铜增重下沉；C C铁端将变细减重上升；铁端将变细减重上升；D D铜端粗细不变将下沉铜端粗细不变将下沉BC(1)、若液面上升，则溶液呈、若液面上升，则溶液呈
27、_性，性，电极反应式为：负极：电极反应式为：负极：_,正极：正极：_ 6、如图、如图,水槽中试管内有一枚铁水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：钉，放置数天观察：(2)、若液面下降，则溶液呈、若液面下降，则溶液呈_性，性，电极反应式为：电极反应式为：负极：负极：_ 正极：正极：_弱酸性或中性弱酸性或中性2Fe-4e-2Fe2+O2+2H2O+4e-4OH较强酸性较强酸性Fe-2e-Fe2+2H+2e-H2 7.把把a、b、c、d四块金属片浸入稀酸中，用导线两四块金属片浸入稀酸中，用导线两两相连组成原电池。若两相连组成原电池。若a、d相连时，相连时，a为负极；为负极；c、d相连时，电子由相连时，电子由c到到d；a、c相连时，相连时，c极上产生大极上产生大量气泡；量气泡；b、d相连时，相连时，b极上有大量气泡产生。则极上有大量气泡产生。则四种金属的活动性顺序由强到弱为：（四种金属的活动性顺序由强到弱为：（）A.abcd B.acdb C.cabd D.bdca 8、钢铁发生吸氧腐蚀时，正极上发生的电极反应是钢铁发生吸氧腐蚀时，正极上发生的电极反应是：（：（）A.2H+2e-=H2 B.Fe 2+2e-=Fe C.2H2O+O2+4e-=4OH-D.Fe 3+e-=Fe 2+BC
