資源簡介

(共26張PPT)
第4節 金屬的腐蝕與防護
第1章 物質的性質與轉化
1.能從概念、本質上認識金屬腐蝕及其分類，以鋼鐵腐蝕為例，了解金屬腐蝕的危害；
2.掌握金屬的析氫腐蝕和吸氧腐蝕；
3.了解金屬腐蝕的防護措施。
聯想·質疑
聯想·質疑
鋼鐵生銹
銅器生銹
機器設備靈敏度降低
輪船船體損壞
金屬腐蝕的現象普遍存在。每年，因金屬腐蝕造成的經濟損失比所有的自然災害和各類事故還要多。
了解金屬腐蝕的原因，并采取有效措施防止金屬腐蝕具有重要意義。
一、金屬的腐蝕
1.定義
2.本質
金屬與周圍的氣體或液體物質發生氧化還原反應而引起損耗的現象。
金屬原子失去電子被氧化的過程。
M－ne－→Mn+
3.分類
金屬其表面接觸的一些物質（如O2、Cl2、SO2等）直接反應而引起的腐蝕。
（1）化學腐蝕
例如：氧化性氣體在高溫條件下使鋼材表面生成鐵的氧化物。
（2）電化學腐蝕
不純的金屬跟電解質溶液接觸時，會發生原電池反應，比較活潑的金屬失去電子而被氧化
例如：鐵在潮濕的空氣中生成鐵銹
Fe2O3·nH2O
有微電流產生
交流 · 研討
交流 · 研討
鐵生銹的現象隨處可見。為什么鐵在潮濕的環境中比在干燥的環境中更容易生銹？為什么當一塊銅板上有鐵鉚釘時，鐵鉚釘特別容易銹？
H2O
Fe
Cu
負極：
Fe－2e－＝Fe2＋
正極反應物？
4.吸氧腐蝕（水膜酸性很弱或呈中性）
負極：
正極：
Fe－2e－＝Fe2＋
O2＋4e－＋2H2O＝4OH－
總反應：
2Fe+O2+2H2O===2Fe(OH)2
Fe(OH)3
Fe2O3·nH2O
O2
5.析氫腐蝕（水膜酸性較強）
負極：
正極：
Fe－2e－＝Fe2＋
2H＋＋2e－＝H2↑
總反應：
Fe+2H+===Fe2++H2↑
注意：只有位于金屬活動性順序中氫前的金屬才可能發生析氫腐蝕，
氫后的金屬不能發生。
鋼鐵等金屬的腐蝕主要是吸氧腐蝕。
思考與交流
為什么鋼鐵在潮濕的環境中比在干燥的環境中更容易生銹？
鋼鐵吸氧腐蝕原理示意圖
Fe
C
二、金屬的防護
汽車表面噴涂油漆
覆蓋搪瓷
塑料包裹
電鍍
鋼鐵進行發藍處理
在金屬表面覆蓋保護層
交流 · 研討
交流 · 研討
不同金屬鍍層對金屬的保護作用一樣嗎？如果在鐵制品表面鍍上鋅保護層或錫保護層，請根據鐵、鋅、錫三種金屬的原子失電子能力分析：當鍍層局部破壞時，鋅鍍層或錫鍍層還能對鐵制品起保護作用嗎？
白鐵皮（鍍鋅鐵）
馬口鐵（鍍錫鐵）
Zn > Fe > Sn
白鐵皮
負極：2Zn – 4e- = 2Zn2+
正極：O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-
總反應： 2Zn +O2 + 2H2O = 2Zn(OH)2
犧牲鋅保護鐵
馬口鐵
負極：2Fe – 4e- = 2Fe2+
正極：O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-
總反應： 2Fe +O2 + 2H2O = 2Fe(OH)2
犧牲鐵保護錫
交流 · 研討
交流 · 研討
不同金屬鍍層對金屬的保護作用一樣嗎？如果在鐵制品表面鍍上鋅保護層或錫保護層，請根據鐵、鋅、錫三種金屬的原子失電子能力分析：當鍍層局部破壞時，鋅鍍層或錫鍍層還能對鐵制品起保護作用嗎？
不一樣。鋅的金屬活動性比鐵強，鍍層局部破損時，鐵作正極材料
被保護；錫的金屬活動性比鐵弱，鍍層局部破損時，鐵作負極反應物
加速腐蝕。由此可以看到要想保護鐵，需要選用比鐵更活潑的金屬。
1.犧牲陽極保護法
(1)原理——原電池原理：
正極：被保護金屬
負極：活潑金屬
需要定期更換
正極
該法主要用來保護一些鋼鐵設備，如船體外殼上或鐵管道裝上鋅塊。
2.外加電流陰極保護法
(1)原理——電解池原理：
陰極：被保護金屬
陽極：惰性電極作輔助陽極
廢鐵
鐵管道
陰極
思路：避免被保護金屬失電子
3.陽極保護法
作陽極
鈍化
被保護金屬與外加電源的正極相連，使其成為陽極，并使電壓維持在可使金屬發生鈍化作用的范圍內，就能防止其腐蝕。
三、電化學腐蝕原理的應用
鐵腐蝕
快速測定空氣中氧氣的含量
食品包裝中的雙吸劑
一次性保暖貼
交流 · 研討
交流 · 研討
請仔細閱讀某品牌保暖貼使用說明書，思考以下問題：
1.保暖貼在發熱過程中，其主要成分分別起什么作用？
鐵粉——負極材料，發生氧化反應；食鹽溶于水——離子導體；活性炭——正極材料；蛭石——保溫材料；吸水性樹脂——提供反應需要的水。
2.為什么保暖貼能較持久而又穩定地提供熱量？
鐵粉和氧氣通過無數個微小的原電池發生反應且進行得很快將發熱袋加熱，蛭石做良好的隔熱保溫材料，吸水性樹脂能吸收自身重量的數百倍或上千倍的水分子，以維持持久反應。
3.保暖貼使用的是雙層包裝。外層由不透氣的明膠層制成，內層由微孔透氣膜制成，為什么要這樣設計？
放熱時間的長短和溫度高低是通過透氣膜的透氧速率進行控制的。
4.為什么保暖貼使用后會變得較硬？
反應后的主要成分為炭粉、氯化鈉固體、三氧化二鐵固體以及含鎂和鋁的鹽，因而變得較硬。
微電解技術處理工業廢水
該技術利用鐵屑中的鐵和碳形成微小的原電池，廢水作為離子導體，新生成的電極反應產物能與廢水中的某些污染物發生氧化還原反應，從而達到去除污染物的目的。
電鍍行業產生的酸性含鉻Cr(VI)廢水對環境有污染，可采用該處理：
①
焦炭-鐵屑
②
堿
酸性
含鉻廢水
( )
Cr3+
負極：
Fe－2e－＝Fe2＋
正極：
2H＋＋2e－＝H2↑
＋6e－+14H+＝2Cr3++7H2O
＋6Fe2＋+14H+＝2Cr3++7H2O+6Fe3+
Cr(OH)3↓
Fe(OH)3↓
【練一練】
1.判斷下列說法是否正確,正確的打“√”,錯誤的打“×”。
(1)鋼鐵發生析氫腐蝕或吸氧腐蝕時,負極反應均是Fe－3e－ === Fe3+。(　　)
(2)鋼鐵在潮濕的空氣中發生電化學腐蝕時,正極發生的主要反應是
O2+2H2O+4e－ === 4OH－。(　　)
(3)發生吸氧腐蝕時正極放出O2,發生析氫腐蝕時正極放出H2。 (　　)
(4)純鐵在稀硫酸中發生析氫腐蝕。(　　)
(5)現實生活中電化學腐蝕比化學腐蝕更普遍。(　　)
(6)金屬作為原電池的負極或電解池的陰極時均被保護。(　　)
2.下列敘述錯誤的是(　　)
A.生鐵中含有碳,抗腐蝕能力比純鐵弱
B.用錫焊接的鐵質器件,焊接處易生銹
C.在鐵制品上鍍銅時,鍍件為陽極,銅鹽溶液為離子導體
D.鐵管上鑲嵌鋅塊,鐵管不易被腐蝕
C
3.右圖裝置中,U形管內為紅墨水,a、b試管內分別盛有食鹽水和氯化銨溶液(呈酸性),各加入生鐵塊,放置一段時間。下列有關描述錯誤的是(　　)
A.生鐵塊中的碳是原電池的正極
B.紅墨水水柱兩邊的液面變為左低右高
C.兩試管中相同的電極反應是Fe－2e－=== Fe2+
D.a試管中發生了吸氧腐蝕,b試管中發生了析氫腐蝕
B
4.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(　　)
A.④>②>①>③ B.②>①>③>④
C.④>②>③>① D.③>②>④>①
A
金屬腐蝕快慢的判斷
電解原理（陽極腐蝕）＞原電池原理（負極腐蝕）＞化學腐蝕＞有防護措施的腐蝕
金屬的腐蝕與防護
金屬的腐蝕
金屬的防護
定義
本質
分類
電化學腐蝕
化學腐蝕
吸氧腐蝕
析氫腐蝕
無電流產生
犧牲陽極法
外加電流法
改變金屬內部組織結構
在金屬表面覆蓋防護層
被保護金屬作原電池正極
被保護金屬作電解池陰極
制成合金等
涂油漆、電鍍等

展開更多......

收起↑