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(共28張PPT)
第三節(jié)
金屬的腐蝕與防護
第2課時
化學(xué)反應(yīng)與電能
第四章
電化學(xué)防護法
2
改變結(jié)構(gòu) 加保護層
1
本節(jié)重點
本節(jié)難點
黃河鐵牛，是唐朝時期為了固定浮橋所制，千百年來仍沒有被河水侵蝕，被完好保存。為了保護鐵牛不受侵蝕，鐵匠們將鐵牛的表面涂了一層厚膜。而在這層鍍膜的保護下，鐵牛就算經(jīng)歷了風(fēng)吹日曬、河流侵蝕，它仍然還能基本保持原來的樣子。
千年“鐵牛”之謎
啥原理吖
？
切斷原
電池反應(yīng)
1
電化學(xué)
保護
2
改變金屬
材料組成
金屬的防護
溫故知新
金屬腐蝕的實質(zhì)
M-ne- = Mn+
阻止 M-ne- = Mn+ 的發(fā)生
金屬防護的本質(zhì)
措 施
金屬的防護
在金屬中添加其他金屬或非金屬，以此來改變金屬的組成結(jié)構(gòu)，使其具有較強的抗腐蝕性能，制成性能優(yōu)異的合金
鋁合金是以鋁為基添加一定量其他合金化元素的合金，其主要合金元素為銅、硅、鎂、鋅或錳，其次為鎳、鐵、鈦或鉻等，由于鋁的比重小，因此鋁合金中單位重量的強度高的接近于優(yōu)質(zhì)鋼
切斷原電池反應(yīng)
改變金屬材料組成
鋁合金
在金屬表面
覆蓋保護層
切斷原
電池反應(yīng)
1
電化學(xué)
保護
2
改變金屬
材料組成
金屬的防護
溫故知新
金屬腐蝕的實質(zhì)
M-ne- = Mn+
阻止 M-ne- = Mn+ 的發(fā)生
金屬防護的本質(zhì)
措 施
金屬的防護
切斷原電池反應(yīng)
在金屬表面覆蓋保護層
刷油漆
涂黃油
鍍金屬
涂搪瓷
烤藍
支架涂油漆
自行車的構(gòu)件如支架、鏈條、鋼圈等，分別采取了什么防銹措施？
支架和車圈也可采用鋁合金、不銹鋼等其他耐腐蝕的合金材料
鏈條涂油
車圈鍍鉻
犧牲陽極法
(原電池原理應(yīng)用)
改變金屬
材料組成
在金屬表面
覆蓋保護層
金屬的防護
溫故知新
金屬防護的本質(zhì)
金屬腐蝕的實質(zhì)
M-ne- = Mn+
阻止 M-ne- = Mn+ 的發(fā)生
切斷原
電池反應(yīng)
1
電化學(xué)
保護
2
措 施
犧牲陽極法
，什么原理呢？
金屬的防護
犧牲陽極法
犧牲陽極法示意圖
e-
e-
形成原電池反應(yīng)時，讓被保護金屬作正極，不反應(yīng)，起到保護作用；而活潑金屬作負極，參加反應(yīng)受到腐蝕。這種保護法犧牲了陽極(原電池負極)，保護了陰極(原電池的正極)
船體上鑲嵌的鋅塊
為什么叫犧牲陽極保護陰極法？而不叫犧牲負極保護正極法？
正極表示電勢高的電極，負極表示電勢低的電極，陽極永遠發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極永遠發(fā)生還原反應(yīng)。
電化學(xué)中原電池和電解池都是電池，兩種情況是不分開的——發(fā)生氧化反應(yīng)是陽極，發(fā)生還原反應(yīng)是陰極。在放電時陽極相當(dāng)于負極，陰極相當(dāng)于正極。
而在充電時，陽極相當(dāng)于正極，陰極相當(dāng)于負極，這是電池領(lǐng)域的一個普遍規(guī)律。也就是說陽極、陰極與電極的正或負沒有必然的關(guān)系
金屬的防護
實驗驗證：犧牲陽極法
實驗步驟
步驟一
Fe作保護電極，Zn作輔助電極，以經(jīng)過酸化的3%NaCl溶液作電解質(zhì)溶液，按圖所示連接好裝置。觀察電流表指針的變化，以及燒杯中兩個電極附近發(fā)生的現(xiàn)象。
步驟二
過一段時間，用膠頭滴管從和Fe電極區(qū)域取少量溶液于試管中，再向試管中滴入2滴K3[Fe(CN)6] (鐵氰化鉀)溶液，觀察試管中溶液顏色變化？
注意：Fe2+與K3[Fe(CN)6]溶液(黃色)反應(yīng)生成帶有特征藍色的鐵氰化亞鐵KFe[Fe(CN)6]沉淀
金屬的防護
實驗驗證：犧牲陽極法
實驗現(xiàn)象
實驗結(jié)論
實驗1 電流表 陽極 陰極
現(xiàn)象
有關(guān)反應(yīng)
實驗2 偏轉(zhuǎn)
鋅片逐漸溶解
鐵電極上有氣泡冒出
Zn-2e- = Zn2＋
2H＋＋2e- = H2↑
Fe電極被保護，不發(fā)生反應(yīng)。Fe、Zn和經(jīng)過酸化的NaCl溶液構(gòu)成原電池；Zn作負極被腐蝕，F(xiàn)e作正極被保護
試管中滴入2滴K3[Fe(CN)6] (鐵氰化鉀)溶液，無明顯變化
金屬的防護
實驗驗證：犧牲陽極法
實驗步驟
步驟三
將1 g瓊脂加入250 mL燒杯中，再加入50 mL飽和食鹽水和150 mL水。攪拌、加熱煮沸，使瓊脂溶解。稍冷后，趁熱把瓊脂溶液分別倒入兩個培養(yǎng)皿中，各滴入5～6滴酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液，混合均勻。
取兩個2～3 cm的鐵釘，用砂紙擦光。如圖(a)所示，將裹有鋅皮的鐵釘放入上述的一個培養(yǎng)皿中；如圖(b)所示，將纏有銅絲的鐵釘放入另一個培養(yǎng)皿中。觀察并解釋實驗現(xiàn)象。
步驟四
金屬的防護
實驗驗證：犧牲陽極法
實驗現(xiàn)象
實驗結(jié)論
鋅作負極，發(fā)生反應(yīng)：_____________________
鐵作正極，發(fā)生反應(yīng)：_____________________
O2+2H2O+4e-=4OH-
Zn-2e-=Zn2+
鐵作正極，不反應(yīng)，被保護
裹有鋅片的鐵釘，鋅片逐漸溶解，鐵釘附近溶液變紅色
金屬的防護
實驗驗證：犧牲陽極法
實驗現(xiàn)象
鐵釘?shù)穆懵恫糠种車霈F(xiàn)特征藍色，銅絲附近變紅
實驗結(jié)論
鐵作負極，發(fā)生反應(yīng)：_____________________
銅作正極，發(fā)生反應(yīng)：_____________________
O2+2H2O+4e-=4OH-
Fe-2e- =Fe2+
相對活潑的 Fe作負極被消耗，Cu作正極
改變金屬
材料組成
在金屬表面
覆蓋保護層
金屬的防護
溫故知新
金屬防護的本質(zhì)
金屬腐蝕的實質(zhì)
M-ne- = Mn+
阻止 M-ne- = Mn+ 的發(fā)生
切斷原
電池反應(yīng)
1
電化學(xué)
保護
2
犧牲陽極法
(原電池原理應(yīng)用)
外加電流法
(電解池原理應(yīng)用)
措 施
金屬的防護
外加電流法
外加電流法是把被保護的鋼鐵設(shè)備(如鋼閘門)作為陰極，用惰性電極作為輔助陽極，兩者均放在電解質(zhì)溶液(如海水)里，外接直流電源。通電后，調(diào)整外加電壓，強制電子流向被保護的鋼鐵設(shè)備，使鋼鐵表面腐蝕電流降至零或接近零，鋼鐵設(shè)備被迫成為陰極而受到保護。
外加電流法示意圖
鋼閘門的防腐
犧牲陽極法和外加電流法都要采用輔助陽極，將被保護的金屬作為陰極。在這兩種方法中，輔助陽極發(fā)生的電極反應(yīng)類型是否相同？對于用作輔助陽極的金屬的化學(xué)性質(zhì)各有什么要求？
犧牲陽極法和外加電流法采用的輔助陽極，在電極上發(fā)生的反應(yīng)類型是相同的，都是發(fā)生氧化反應(yīng)。采用的輔助陽極在化學(xué)性質(zhì)上要求是不同的，犧牲陽極法采用的輔助陽極金屬材料的活動性必須比被保護的金屬的活動性要強，外加電流法的輔助陽極只起導(dǎo)電作用，惰性電極和金屬均可作輔助陽極，但最好選用惰性電極。
千年不銹之謎
1965年冬天，在湖北省望山楚墓群中，出土了傳說中的越王勾踐劍。越王勾踐劍的含銅量約為80%-83%、含錫量約為16%-17%。該劍出土?xí)r插在髹漆的木質(zhì)劍鞘內(nèi)。這座墓葬深埋在數(shù)米的地下，墓室四周用白膏泥填塞，其下部采用的還是經(jīng)過人工淘洗過的白膏泥，致密性更好。加上墓坑上部填土夯實，墓室?guī)缀醭闪艘粋€密閉的空間。墓處在現(xiàn)代荊州附近的漳河二干渠上，地下水位較高，該墓的墓室曾經(jīng)長期被地下水浸泡，地下水酸堿性不大，基本上為中性，這從該墓出土的大量精美的漆木器保存情況較好而得到證實。讓人驚奇的是，這把青銅寶劍穿越了兩千多年的歷史長河，但劍身幾乎不見銹斑。
1．下列有關(guān)金屬鐵的腐蝕與防護，說法正確的是(　　)
A．在鋼鐵表面進行發(fā)藍處理，生成四氧化三鐵薄膜保護金屬
B．當(dāng)鍍錫鐵和鍍鋅鐵鍍層破損時，后者更易被腐蝕
C．鐵與電源正極連接可實現(xiàn)電化學(xué)保護
D．陽極氧化處理鋁制品生成致密的保護膜屬于電化學(xué)保護法
答案　A
解析　A項，四氧化三鐵的致密保護膜可防止腐蝕，正確；B項，由于金屬活動性Zn>Fe>Sn，所以鍍錫鐵鍍層破損時，F(xiàn)e作原電池的負極首先被腐蝕，而鍍鋅鐵鍍層破損時，由于Fe作正極，被腐蝕的是活動性強的Zn，F(xiàn)e被保護起來，因此當(dāng)鍍錫鐵和鍍鋅鐵鍍層破損時，前者更易被腐蝕，錯誤；C項，鐵與電源負極連接可實現(xiàn)電化學(xué)保護，錯誤。
2．下列防護措施中屬于電化學(xué)保護法的是(　　)
A．用氧化劑使金屬表面生成致密穩(wěn)定的氧化物保護膜
B．在金屬中加入一些鉻或鎳制成合金
C．在輪船的船殼水線以下部分，裝上一鋅錠
D．在金屬表面噴漆
答案　C
解析　在輪船的船殼水線以下部分裝上鋅錠，能形成鐵鋅原電池，鋅為負極，被腐蝕，鐵被保護。
3．埋在地下的鋼管常用如圖所示的方法加以保護，使其免受腐蝕。下列說法正確的是(　　)
A．金屬棒X的材料可能為銅
B．金屬棒X的材料可能為鈉
C．鋼管附近土壤的pH可能會上升
D．這種方法稱為外加電流法
答案　C
解析　圖中沒有外加電源，故為犧牲陽極法，D項錯誤；X的活潑性應(yīng)大于鐵的活潑性，但金屬鈉的活潑性太強，能與土壤中的H2O直接反應(yīng)，故X的材料不可能是銅、鈉，A、B項錯誤；O2在鋼管處得電子，發(fā)生還原反應(yīng)：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，故鋼管附近土壤的pH可能會上升，C項正確。
4．我國有多條高壓直流電線路的瓷絕緣子出現(xiàn)鐵帽腐蝕現(xiàn)象，在鐵帽上加鋅環(huán)能有效防止鐵帽的腐蝕，防護原理如圖所示。下列說法錯誤的是(　　)
A．通電時，鋅環(huán)是陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)
B．通電時，陰極上的電極反應(yīng)為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
C．?dāng)嚯姇r，鋅環(huán)上的電極反應(yīng)為Zn2＋＋2e－===Zn
D．?dāng)嚯姇r，仍能防止鐵帽被腐蝕
答案　C
解析　鋅環(huán)與電源的正極相連，為陽極，A項正確；斷電時，Zn比鐵活潑，作負極，電極反應(yīng)為Zn－2e－===Zn2＋，C項錯誤。
5．下列對如圖所示的實驗裝置的判斷錯誤的是(　　)
A．若X為碳棒，開關(guān)K置于A處可減緩鐵的腐蝕
B．若X為鋅棒，開關(guān)K置于A或B處均可減緩鐵的腐蝕
C．若X為鋅棒，開關(guān)K置于B處時，為犧牲陽極法
D．若X為碳棒，開關(guān)K置于B處時，鐵電極上發(fā)生的反應(yīng)為2H＋＋2e－===H2↑
答案　D
解析　若X為碳棒，開關(guān)K置于A處，F(xiàn)e為電解池的陰極，屬于外加電流法，A項正確；若X為碳棒，開關(guān)K置于B處，F(xiàn)e為原電池的負極，電極反應(yīng)為Fe－2e－===Fe2＋，D項不正確；若X為鋅棒，K置于A處，F(xiàn)e為電解池的陰極，屬于外加電流法，K置于B處時，F(xiàn)e為原電池的正極，屬于犧牲陽極法，B項和C項均正確。
犧牲陽極法
外加電流法
改變金屬材料的組成
在金屬表面覆蓋保護層
第三節(jié)
金屬的腐蝕與防護
第2課時
改變結(jié)構(gòu) 加保護層
電化學(xué)防護法

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