資源簡介

第三節 金屬的腐蝕與防護
第四章 化學反應與電能
金屬的腐蝕在生活中非常普遍
鋼鐵生銹
鐵銹的主要成分：
Fe2O3·XH2O
銅器生銹
銅器表面生成銅綠,主要成分：Cu2(OH)2CO3
meiyangyang8602
你知道嗎?
金屬腐蝕的危害
使橋梁、建筑物的金屬構架強度降低而造成坍塌
機器設備、儀器、儀表的精度和靈敏度降低，直至報廢
使地下金屬管道發生泄漏、輪船船體損壞等
[閱讀教材P107，并回答]
1、什么是金屬的腐蝕？
2、金屬的腐蝕可分為哪幾類？
一、金屬的腐蝕
1.定義：
金屬陽離子
失e-
,氧化反應
金屬原子
2.本質：
金屬跟周圍接觸到的氣體或液體發生氧化還原反應而腐蝕損耗的過程。
一、金屬的腐蝕
M – ne- → Mn+
3.分類：
化學腐蝕
電化學腐蝕
[主要]
:金屬跟接觸到的干燥氣體(如O2、Cl2、SO2)或非電解質液體(如石油)等直接發生化學反應引起的腐蝕叫做化學腐蝕。
①Fe在高溫下直接被O2氧化
②化工廠Fe與Cl2直接反應
③鋼管被原油中的含S化合物腐蝕
:不純的金屬跟電解質溶液接觸時，發生原電池反應，
比較活潑的金屬失電子而被氧化的腐蝕叫做電化學腐蝕。
析氫腐蝕
吸氧腐蝕
[主要]
一、金屬的腐蝕
化學腐蝕
電化學腐蝕
條件
現象
本質
聯系
化學腐蝕與電化腐蝕的比較:
金屬跟氧化劑直接接觸
不純金屬或合金
跟電解質溶液接觸
無電流產生
有微弱電流產生
金屬被氧化(直接反應)
較活潑金屬被氧化(原電池反應)
兩者往往同時發生，電化學腐蝕更普遍，速率更快
meiyangyang8602
meiyangyang8602
金屬的腐蝕
化學腐蝕
電化學腐蝕
金屬與其表面接觸的一些物質（如O2、Cl2、SO2）直接反應而引起的腐蝕。
高溫條件被腐蝕的燃氣灶
當不純的金屬與電解質溶液接觸時會發生原電池反應，比較活潑的金屬發生氧化還原反應而被腐蝕。
電化學腐蝕的過程是如何發生的呢？
P108 【實驗4-3 】金屬的吸氧腐蝕和析氫腐蝕
P108 【實驗4-3 】金屬的吸氧腐蝕和析氫腐蝕
實驗探究(1)——鐵釘的吸氧腐蝕
實驗操作
實驗現象
實驗解釋
導管中液面上升
裝置中鐵、碳、飽和食鹽水構成原電池，鐵釘發生吸氧腐蝕，導致壓強變小
P108 【實驗4-3 】金屬的吸氧腐蝕和析氫腐蝕
實驗探究(2)——鋅粒的析氫腐蝕
實驗操作
實驗現象
實驗解釋
兩只試管均冒出氣泡，且①試管中產生氣泡的速率更快
Zn置換出Cu，Zn、Cu、稀鹽酸構成原電池，形成電化學腐蝕，能加快反應速率
鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較
條件
電極反應
聯系
析氫腐蝕
吸氧腐蝕
水膜呈較強 性(pH≤4.3)
負極Fe(- )
Fe-2e-=Fe2+
正極C(+)
2H++2e-=H2↑
總反應:
Fe+2H+=Fe2++H2↑
酸
其他
鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較
條件
電極反應
聯系
Fe2O3 · nH2O
(鐵銹)
通常兩種腐蝕同時存在，但吸氧腐蝕更普遍。
析氫腐蝕
吸氧腐蝕
水膜呈較強 性(pH≤4.3)
水膜呈 性或 性
負極Fe(- )
Fe-2e-=Fe2+
正極C(+)
2H++2e-=H2↑
O2+2H2O+4e-=4OH-
總反應:
Fe+2H+=Fe2++H2↑
2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2
4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
Fe-2e-=Fe2+
2Fe-4e-=2Fe2+
酸
中
弱酸
其他
(1)化學腐蝕和電化學腐蝕同時發生，電化學腐蝕更普遍，速率更大。
(2)析氫腐蝕和吸氧腐蝕取決于溶液的酸堿性，以吸氧腐蝕為主。
(3)鋼鐵發生析氫腐蝕或吸氧腐蝕時，負極都是鐵，失電子生成Fe2＋。
注：①只有位于氫前的金屬才可能發生析氫腐蝕，氫后的金屬不能發生
②氫前和氫后的金屬都可發生吸氧腐蝕
【思考討論】連接銅板的鐵制品更容易生銹？
鐵與銅及潮濕的空氣構成原電池，鐵作負極，因此更容易被腐蝕。
1、如圖, 水槽中試管內有一枚鐵釘，放置數天觀察：
①若液面上升，則溶液呈 性，
發生 腐蝕,電極反應式為：
負極： ,
正極： 。
②若液面下降，則溶液呈 性，發生　　　腐蝕，電極反應式為：
負極： ，
正極： 。
中性或弱酸
吸氧
Fe–2e-=Fe2+
O2+2H2O+4e-=4OH－
酸
析氫
Fe–2e-=Fe2+
2H++2e-=H2↑
2.下列現象與電化學腐蝕無關的是:( )
A.黃銅(銅鋅合金)制作的銅鑼不易產生銅綠
B.生鐵比純鐵更易生銹
C.鐵質器件附有銅質配件,在接觸處易生銹
D.銀質獎牌久置表面變暗
E.鋁片不用特殊方法保護
DE
[化學腐蝕]
二、金屬的腐蝕的快慢規律
[達標檢測1]如圖所示，各燒杯中均盛的是海水，鐵在其中被腐蝕的速率由快到慢的順序為(　　)
A．②①③④⑤⑥
B．⑤④③①②⑥
C．⑤④②①③⑥
D．⑤③②④①⑥
C
二、金屬的防護
①改變金屬材料的組成
②在金屬表面覆蓋保護層
③電化學防護
——合金（不銹鋼、鈦合金）
利用“原電池”和“電解池”保護金屬
——電鍍(鍍Zn、鍍Sn、鍍Cr等)、涂油脂、鈍化等
交流與討論
:請大家根據鐵生銹的原理，
思考應采取什么措施防止鐵生銹？
請大家閱讀課本Ｐ108-111
二、金屬的防護
衣架和電線的外面包上一層塑料層
生活中常見的一些防護措施
給鏈條涂上機油, 給支架烤上一層漆,將齒輪鍍上一層鉻并涂上機油。
健身器材刷油漆以防銹
鋼圈和車鈴是在鋼上鍍上一層既耐腐蝕又耐磨的Cr
圖
課本P109頁
白鐵皮
馬口鐵
白鐵皮（鍍鋅鐵）
負極：2Zn – 4e- = 2Zn2+
正極：O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-
總反應： 2Zn +O2 + 2H2O = 2Zn(OH)2
結論：犧牲鋅保護鐵
-
+
馬口鐵（鍍錫鐵）
負極：2Fe – 4e- = 2Fe2+
正極：O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-
總反應： 2Fe +O2 + 2H2O = 2Fe(OH)2
結論：犧牲鐵保護錫
-
+
III_電化學保護法
[1-犧牲陽極的陰極保護法]
犧牲陽極的陰極保護法
用犧牲鎂塊的方法來防止地下鋼鐵管道的腐蝕，鎂塊須定期更換
【實驗4-4】
實驗裝置
電流表
陽極
陰極
現象
有關反應
偏轉
鋅片逐漸溶解
鐵電極上有氣泡冒出
Zn-2e- =Zn2＋
2H＋＋2e=H2↑
【現象】試管中滴入2滴K3[Fe(CN)6] (鐵氰化鉀)溶液，無明顯變化，即溶液中無Fe2+
【實驗4-4(1)】
【結論】Fe電極被保護，不發生反應。Fe、Zn和經過酸化的NaCl溶液構成原電池；Zn作負極被腐蝕，Fe作正極被保護。
Fe2+與鐵氰化鉀（K3[Fe(CN)6]）溶液（黃色） 反應生成帶有特征藍色的鐵氰化亞鐵（ FeK [Fe(CN)6] ）沉淀
Fe2+的檢驗
實驗裝置
實驗現象
實驗解釋及結論
裹有銅絲的鐵釘，鐵釘逐漸溶解，鐵釘附近溶液中產生藍色固體。
裹有鋅片的鐵釘，鋅片逐漸溶解，鐵釘附近溶液變紅色。
鐵作負極，發生反應：Fe-2e-=Fe2+；
銅作正極，發生反應：
O2+2H2O+4e-=4OH-
Fe2+與[Fe(CN)6]3－反應生成帶有特征藍色的鐵氰化亞鐵沉淀
鐵作負極，發生氧化反應，被腐蝕
鋅作負極，發生反應：Zn-2e-=Zn2+；
鐵作正極，發生反應：
O2+2H2O+4e-=4OH-
鐵作正極，不反應，被保護
【實驗4—4(2)】
書P110 犧牲陽極法的實驗探究
【資料卡片】Fe2＋的檢驗方法：Fe2＋與黃色K3[Fe(CN)6] (鐵氰化鉀)溶液反應生成特征藍色沉淀。
科學實驗表明，實驗過程中，可以看到溶液中產生了藍色沉淀。你知道這是為什么嗎？
∵ Fe+2H+=Fe2++H2↑
說明化學腐蝕和電化學腐蝕同時發生。
課堂練習1、結合如圖判斷，下列敘述正確的是(　　)
?



A．Ⅰ和Ⅱ中正極均被保護
B．Ⅰ和Ⅱ中負極反應均是Fe－2e－===Fe2＋
C．Ⅰ和Ⅱ中正極反應均是O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．Ⅰ和Ⅱ中分別加入少量K3[Fe(CN)6]溶液，均有藍色沉淀
A　
[2-外加電流的陰極保護法]
通電后，強制電子流向被保護的鋼鐵設備，使鋼鐵表面的腐蝕電流降至零或接近等于零。在這個系統中，鋼鐵設備被迫成為陰極而受到保護。
用外加電流方法防止地下鋼鐵管道的腐蝕
課本P111頁
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}比較
犧牲陽極法
外加電流法
原理
輔助陽極的
化學性質
輔助陽極發生的電極反應類型
原電池原理
電解原理
活潑
惰性
氧化反應
氧化反應
金屬的防護
改變金屬的內部組織結構。
金屬表面覆蓋保護層。
犧牲陽極法
外加電流法
金屬材料
與金屬接觸的物質
被保護金屬成為陰極
電化學保護法
課堂小結
防腐措施由好到壞的順序如下：
在同一電解質溶液中，金屬腐蝕的快慢：
規律小結
&電解原理引起的腐蝕＞原電池原理引起的腐蝕＞化學腐蝕＞有防腐措施的腐蝕
&外接電源的陰極保護法(電解池)＞犧牲陽極的陰極保護法(原電池)＞有一般防腐條件保護＞無防腐條件
meiyangyang8602
1、下面各容器中盛有海水，鐵在其中被腐蝕時由快到慢的順序是 　 　.
⑤
④>②>①>③>⑤
電解池陽極腐蝕>原電池負極腐蝕>化學腐蝕>原電池的正極>電解池的陰極
2、海港、碼頭的鋼制管樁會受到海水的長期侵襲，常用外加電流法對其進行保護（如下圖所示，其中高硅鑄鐵為惰性輔助陽極），下列有關敘述中錯誤的是（ ）
A. 高硅鑄鐵是作為損耗陽極材料發揮作用的
B. 通電后外電路的電子被強制流向鋼制管樁
C. 保護電流應該根據環境條件變化進行調整
D. 通電后使鋼制管樁表面的腐蝕電流接近零
A
3、將金屬M連接在鋼鐵設施表面，可減緩水體中鋼鐵設施的腐蝕。在題圖所示的情境中，下列有關說法正確的是（ ）
A．陰極的電極反應式為
B．金屬M的活動性比Fe的活動性弱
C．鋼鐵設施表面因積累大量電子而被保護
D．鋼鐵設施在河水中的腐蝕速率比在海水中的快
Fe – 2e- = Fe2+
C
陰極(正極)得電子發生還原反應
改為強
改為慢
4、利用如圖裝置進行實驗，開始時，a、b兩處液面相平，密封好，放置一段時間，下列說法不正確的是
A．a管發生吸氧腐蝕，b管發生析氫腐蝕
B．一段時間后，a管液面高于b管液面
C．a、b處溶液的pH增大
D．a、b兩處具有相同的電極反應式：Fe-3e-=Fe3+
D
5.家用炒菜鐵鍋用水清洗放置后，出現紅棕色的銹斑，在此變化過程中不發生的化學反應是( )
A.4Fe(OH)2＋2H2O＋O2= 4Fe(OH)3↓
B.2Fe＋2H2O＋O2= 2Fe(OH)2↓
C.2H2O＋O2＋4e－= 4OH－
D.Fe－3e－= Fe3＋

展開更多......

收起↑