1、第四章第四章 电化学基础电化学基础第四节 金属的电化学腐蚀与防腐 被腐蚀的金属被腐蚀的金属钢铁生锈钢铁生锈铜器生锈铜器生锈铜器表面生成铜绿铜器表面生成铜绿2007年8月1日，美国明尼苏达州一座跨越密西西比河的大桥发生坍塌。事故造成6人死亡。金属腐蚀的严重性和危害性金属腐蚀的严重性和危害性一、金属的电化学腐蚀一、金属的电化学腐蚀 1 1、金属腐蚀、金属腐蚀2 2、金属腐蚀类型、金属腐蚀类型是指金属或合金跟接触的气体或液体发生氧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化还原反应而腐蚀损耗的过程。化学腐蚀化学腐蚀金属与金属与接触到的接触到的干燥气体干燥气体(O(O2 2、Cl
2、Cl2 2、SOSO2 2)或或非电非电解质液体解质液体(石油石油)等发生化学反应而引起的等发生化学反应而引起的腐蚀腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀不纯金属不纯金属与与电解质溶液电解质溶液接触，接触，形成原电池形成原电池，比较活泼的金属失去电子被氧化的腐蚀。比较活泼的金属失去电子被氧化的腐蚀。无电流产生无电流产生有电流产生有电流产生请比较下列请比较下列Fe腐蚀的快慢？腐蚀的快慢？铁与酸反应，铁与酸反应，铁被腐蚀。铁被腐蚀。铁与碳形成原电池铁与碳形成原电池铁作负极被腐蚀铁作负极被腐蚀。腐蚀速率较慢。腐蚀速率较慢。腐蚀速率较快。腐蚀速率较快。钢铁的钢铁的析氢腐蚀析氢腐蚀意图意图钢铁的钢铁的吸氧腐蚀吸氧腐蚀
3、示图示图3 3、金属的电化学腐蚀类型、金属的电化学腐蚀类型条件：条件：水膜呈水膜呈酸性酸性负极负极(Fe)：Fe-2e=Fe2+正极正极(C)：2H+2e=H2条件：条件：水膜呈水膜呈中性中性或或弱酸性弱酸性负极负极(Fe)：2Fe-4e=2Fe2+正极正极(C)：O2+2H2O+4e=4OH-总反应总反应:Fe+2H+=Fe2+H2 总反应总反应:2Fe+2H2O+O2=2 Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3Fe2O3 nH2O（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，但后者更普遍后者更普遍。将用酸洗除锈的铁钉，在饱和食盐水浸泡后将用酸洗除锈
4、的铁钉，在饱和食盐水浸泡后放在如图所示的装置中，几分钟后观察导管放在如图所示的装置中，几分钟后观察导管中水柱的变化中水柱的变化实验现象：实验现象：几分钟后几分钟后,装置中的装置中的导管中水柱上升导管中水柱上升结论结论：说明装置中有气体参加反应。说明装置中有气体参加反应。思考：思考：该气体是什么呢？该气体是什么呢？几天之后发现铁钉表面生锈，发生的是吸氢腐蚀还是吸氧腐蚀？几天之后发现铁钉表面生锈，发生的是吸氢腐蚀还是吸氧腐蚀？P85实验实验4-3 烧过菜的铁锅如果未及时洗烧过菜的铁锅如果未及时洗净（残液中含净（残液中含 NaCl），第二天），第二天便出现红棕色锈斑（主要成分为便出现红棕色锈斑（主要
5、成分为Fe2O3nH2O）。请问这种腐蚀是化）。请问这种腐蚀是化学腐蚀还是电化学腐蚀学腐蚀还是电化学腐蚀?为什么为什么?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-NaCl形成原电池。铁形成原电池。铁作负极，失去电子变成亚铁离子，从作负极，失去电子变成亚铁离子，从而被腐蚀。而被腐蚀。课堂练习课堂练习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：
6、正极：若液面下降，则溶液呈若液面下降，则溶液呈 性，发生腐蚀，电极反应式为：性，发生腐蚀，电极反应式为：负极：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 金属的锈蚀很严重，金属的锈蚀很严重，为了防止金属的锈蚀，为了防止金属的锈蚀，你知道可采取哪些方法？你知道可采取哪些方法？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“机械转动部位机械转动部位”选选用油脂来防锈，为什么不能用油用油脂来防锈，为什么不能用油漆漆 自
7、行车的钢圈和车铃是在钢上镀上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一层既耐腐蚀又耐磨的Cr 你还知道哪些防止金属腐蚀你还知道哪些防止金属腐蚀的方法？请举例说明。的方法？请举例说明。制成不锈钢；或在金属表面镀一层比制成不锈钢；或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用牺牲镁块的方法来防止用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁地下钢铁管道的腐蚀，镁块必须定期更换块必须定期更换镁镁原理原理 ：形成原电池反应时，让形成原电池反应时，让被保护金属被保护金属做做
8、正极正极，不反应，起到保护作用；而，不反应，起到保护作用；而活活泼金属反应受到腐蚀泼金属反应受到腐蚀。二、金属的电化学防腐二、金属的电化学防腐 1 1、牺牲阳极法、牺牲阳极法辅助阳极辅助阳极（不溶性）（不溶性）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解池的作为电解池的两个极，使两个极，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，在外加直流电的作用下使阴极得到保护。此法主要用于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。防止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。外加电流外加电流的的阴极保护法阴极保护法示意图示意图2 2、外加电流法、外加电流法
9、2023-5-1021规律规律在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下：慢规律如下：电解原理引起的阳极腐蚀原电池原电解原理引起的阳极腐蚀原电池原理引起的负极腐蚀化学腐蚀原电池理引起的负极腐蚀化学腐蚀原电池原理的防护原理的防护电解原理的防护电解原理的防护下列各情况，在其中下列各情况，在其中Fe片腐蚀由片腐蚀由快快到到慢慢的顺序的顺序_(5)(2)(1)(3)(4)拓展练习拓展练习1解释下列现象：解释下列现象：(1)马口铁马口铁(镀镀Sn铁皮铁皮)做的罐头，打开后做的罐头，打开后为什么极易生锈为什么极易生锈?(2)轮船船壳的水线以下部分，为什么轮船船壳的水线以下部
10、分，为什么要装上一定数量要装上一定数量Zn块块?(3)烧过菜的铁锅未及时洗净烧过菜的铁锅未及时洗净(残液残液NaCl)，第二天便出现红褐色锈斑。第二天便出现红褐色锈斑。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式：_2Fe+2H2O+O2=2 Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3O2+2H2O+4e-4OH-2Fe4e-2Fe2+3.铜制品上的铝质铆钉，在潮湿空气中易
11、腐铜制品上的铝质铆钉，在潮湿空气中易腐蚀的原因可描述为蚀的原因可描述为()A.形成原电池铝作负极形成原电池铝作负极 B.形成原电池时铜作负极形成原电池时铜作负极C.形成原电池时，电流由铝经导线流向铜形成原电池时，电流由铝经导线流向铜D.铝质铆钉发生了化学腐蚀铝质铆钉发生了化学腐蚀4.以下现象与电化腐蚀无关的是以下现象与电化腐蚀无关的是()A.黄铜黄铜(铜锌合金铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜锈制作的铜锣不易产生铜锈B.生铁比软铁芯生铁比软铁芯(几乎是纯铁几乎是纯铁)容易生锈容易生锈C.铁质器件附有铜质配件，在接触处易生锈铁质器件附有铜质配件，在接触处易生锈D.银质奖牌久置后表面变暗银质奖牌久置后
12、表面变暗AD5.下列说法正确的是下列说法正确的是 （）A钢铁因含杂质而容易发生电化腐蚀，所以钢铁因含杂质而容易发生电化腐蚀，所以合金都不耐腐蚀合金都不耐腐蚀B原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因，原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因，故不能用来减缓金属的腐蚀故不能用来减缓金属的腐蚀C钢铁电化腐蚀的两种类型主要区别在于水钢铁电化腐蚀的两种类型主要区别在于水膜的膜的pH不同，引起的正极反应不同不同，引起的正极反应不同D无论哪种类型的腐蚀，其实质都是金属被无论哪种类型的腐蚀，其实质都是金属被氧化氧化CD作业：作业：P87-882 2、外加电流的阴极保护法、外加电流的阴极保护法将被保护金属与另一附加电极作
13、为电解池的两个极，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使被保护的金属作为阴极，在外加直流电的作用下使，在外加直流电的作用下使阴阴极极得到保护。此法主要用于防止土壤、海水及水中金属得到保护。此法主要用于防止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。设备的腐蚀。烤蓝烤蓝涂机油涂机油烤漆烤漆涂凡士林涂凡士林镀锌镀锌镀铬镀铬你知道自行车的金属部件采用了什么样的防护措施吗你知道自行车的金属部件采用了什么样的防护措施吗?2 2、金属的电化学腐蚀类型、金属的电化学腐蚀类型析氢腐蚀析氢腐蚀发生条件：发生条件：酸性酸性负极负极Fe：Fe-2e-=Fe2+正极正极C：2H+2e-=H2总反应总反应:Fe+2H+=Fe2+H2 吸氧腐蚀吸氧腐蚀发生条件：发生条件：中性、碱性中性、碱性常见常见Fe2O3 nH2O（铁锈铁锈）2Fe-4e-=2Fe2+O2+2H2O+4e-=4OH2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3负极负极Fe：正极正极C：总反应总反应:
