資源簡介

(共31張PPT)
第三節
金屬的腐蝕與防護
第1課時
化學反應與電能
第四章
金屬腐蝕的主要類型
2
金屬腐蝕的本質及其原因
1
本節重點
本節難點
金屬腐蝕的速率快慢
3
生銹
生銹
生銹
金屬材料在人類社會發展中發揮著重要的作用，但在使用過程中若保護不當，會出現什么現象呢？
金屬銹蝕給人類帶來了巨大的損失，你知道金屬銹蝕的原因是什么嗎？對此應采取怎樣的防護措施？
金屬腐蝕的現象
鐵生銹
Fe2O3·xH2O
(化合態)
Fe
(游離態)
0
+3
金屬腐蝕的現象
銅生銹
Cu2(OH)2CO3
(化合態)
Cu
(游離態)
0
+2
金屬腐蝕的實質
金屬原子失去電子，被氧化 ( M - ne- = Mn+)
使橋梁、建筑物的金屬構架強度降低而造成坍塌
金屬腐蝕的危害
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
金屬腐蝕
由于與金屬接觸的氣體或液體不同，發生腐蝕的情況也不同
化學腐蝕和電化學腐蝕
定義：金屬或合金與周圍的氣體或液體發生氧化還原反應而引起損耗的現象
金屬腐蝕
化學腐蝕
定義
金屬跟其表面接觸到的一些物質(如O2、Cl2、SO2等)直接反應而引起的腐蝕
鐵與氯氣直接反應而腐蝕
輸油、輸氣的鋼管被原油、天然氣中的含硫化合物腐蝕
高溫條件被腐蝕的燃氣灶
注意：無電流產生
金屬腐蝕
電化學腐蝕
定義：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反應而被腐蝕
思考：電化學腐蝕的過程是如何發生的呢？
金屬的腐蝕
電化學腐蝕
如果鋼鐵表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性且溶有一定量的氧氣，此時就會發生吸氧腐蝕。鋼鐵等金屬的腐蝕主要是吸氧腐蝕
2Fe-4e-=2Fe2+
O2+4e-+2H2O=4OH-
2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2
負極
正極
總反應
空氣中， Fe(OH)2進一步被氧化為Fe(OH)3，Fe(OH)3失去部分水生成Fe2O3· xH2O
[4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3]
[2Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O+(3-x)H2O]
鋼鐵的吸氧腐蝕示意圖
金屬的腐蝕
實驗驗證：吸氧腐蝕的過程
實驗步驟
將經過酸洗除銹的鐵釘用飽和食鹽水浸泡一下，放入具支試管中。幾分鐘后，觀察導管中水柱的變化，解釋引起這種變化的原因
步驟一
分析：裝置中Fe、C、飽和食鹽水構成原電池，Fe作負極，C作正極，飽和食鹽水為電解質溶液，反應中消耗氧氣使具支試管壓強減小，水柱上升
幾分鐘后，導管內水柱的液面上升
金屬的腐蝕
實驗驗證：吸氧腐蝕的過程
實驗現象
吸氧腐蝕
金屬的腐蝕
電化學腐蝕
在酸性環境中，由于在腐蝕過程中不斷有H2放出，故叫做析氫腐蝕
2Fe - 4e- = 2Fe2+
2H+ + 2e- = H2↑
2Fe + O2 + 2H2O = 2Fe(OH)2
負極
正極
總反應
鋼鐵的析氫腐蝕示意圖
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
金屬的腐蝕
實驗驗證：析氫腐蝕的過程
實驗步驟
取兩支試管，分別放入兩顆鋅粒和等體積、等濃度的稀鹽酸，觀察現象。然后，向其中一支試管中滴加1~2滴硫酸銅溶液，再觀察現象。解釋產生不同現象的原因。
步驟二
分析：CuSO4與Zn發生置換反應，生成Cu單質，覆蓋在Zn的表面，二者與稀鹽酸，構成了原電池，發生電化學反應，電化學反應的速率大于普通的化學反應速率
金屬的腐蝕
實驗驗證：析氫腐蝕的過程
實驗現象
滴入硫酸銅溶液的試管中產生氣泡的速率更大
析氫腐蝕
電化學
化學腐蝕與電化學腐蝕兩者往往同時發生，__________腐蝕更普遍；而析氫腐蝕和吸氧腐蝕中，__________腐蝕更普遍。
析氫腐蝕和吸氧腐蝕的比較
金屬的腐蝕
水膜酸性較強
c(H+)較大
氧化性：H+＞O2
析氫腐蝕
2H+ + 2e- = H2↑
氧化性：H+＜O2
水膜酸性較弱或呈中性
c(H+)較小
吸氧腐蝕
O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-
吸氧
我們知道：相對干燥的地區，水分少，金屬不易腐蝕，而潮濕多雨的地區，溫度高，易發生電化學腐蝕。
思考：金屬腐蝕快慢與哪些因素有關呢？如何比較呢？
金屬腐蝕的速率快慢
影響金屬化學腐蝕速率的因素
金屬越活潑，越易被腐蝕
本 性
環境溫度越高，腐蝕速率越快
溫 度
氧化劑濃度越大，腐蝕速率越快
濃 度
判斷金屬腐蝕快慢的規律
金屬腐蝕的速率快慢
(兩極材料的活動性差別越大，氧化還原反應的速率越快，活潑金屬被腐蝕的速度越快)
與構成原電池兩極的材料有關
(電解池的陽極 > 原電池的負極 > 化學腐蝕 > 原電池的正極 > 電解池的陰極)
同一電解質溶液中
(強電解質中>弱電解質中>非電解質中)
同一種金屬在相同濃度不同介質中
(無保護措施的金屬腐蝕>有一定保護措施的金屬腐蝕>犧牲陽極的陰極保護法引起的金屬腐蝕>有外加電流的陰極保護法引起的金屬腐蝕)
有無保護措施的腐蝕快慢順序
同一種電解質溶液來說，電解質溶液濃度越大，腐蝕速率越快
【例1】下列各情況下，其中Fe片腐蝕由快到慢的順序是________________________
(5)
(2)
(1)
(3)
(4)
世界腐蝕日
2009年經過WCO各成員的討論并一致通過了在世界范圍內確立每年的4月24日作為”世界腐蝕日“，其宗旨是喚醒政府、工業界以及我們每個人認識到腐蝕的存在，認識到每年由于腐蝕引起的經濟損失在各國的 GDP 中平均超過3%
1．下列關于金屬腐蝕的說法正確的是(　　)
A．金屬在潮濕空氣中腐蝕的實質是：M＋nH2O===M(OH)n＋n/2 H2↑
B．金屬的化學腐蝕的實質是：M－ne－===Mn＋，電子直接轉移給氧化劑
C．金屬的化學腐蝕必須在酸性條件下進行
D．在潮濕的環境中，金屬的電化學腐蝕一定是析氫腐蝕
答案　B
2.如圖裝置中，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，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式是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
答案　B
解析　a試管中為中性環境，發生吸氧腐蝕，氧氣被消耗，氣體壓強減小；b試管中酸性較強，發生析氫腐蝕，有氫氣放出，氣體壓強增大，所以紅墨水柱兩邊的液面變為左高右低，故B項錯。
3．銅板上鐵鉚釘的吸氧腐蝕原理如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A．正極反應式為2H＋＋2e－===H2↑
B．此過程中還涉及反應4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3
C．此過程中Fe、Cu均被腐蝕
D．此過程中電流從Fe流向Cu
答案　B
解析　鐵鉚釘吸氧腐蝕的正極反應式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，銅作正極不被腐蝕，電子從負極通過導線流向正極。
4．相同材質的鐵在圖中的四種情況下最不易被腐蝕的是(　　)
答案　C
解析　A項，食醋提供電解質溶液環境，鐵勺和銅盆是相互接觸的兩個金屬電極，形成原電池，鐵是活潑金屬作負極；B項，食鹽水提供電解質溶液環境，鐵炒鍋和鐵鏟都是鐵碳合金，符合原電池形成的條件，鐵是活潑金屬作負極，碳作正極；D項，酸雨提供電解質溶液環境，鐵鉚釘和銅板分別作負、正極，形成原電池；在上述三種情況中，都是鐵作負極，鐵容易被腐蝕；C項，銅鍍層將鐵球覆蓋，使鐵被保護，所以鐵不易被腐蝕。
5．寶雞被譽為“青銅器之鄉”，出土了大盂鼎、毛公鼎、散氏盤等五萬余件青銅器。研究青銅器(含Cu、Sn等)在潮濕環境中發生的腐蝕對于文物保護和修復有重要意義。下圖為青銅器在潮濕環境中發生電化學腐蝕的原理示意圖，下列說法不正確的是(　　)
A．青銅器發生電化學腐蝕，圖中c作負極
B．潮濕環境中Cl－濃度大時有利于多孔粉狀銹的生成
C．若生成0.2 mol Cu2(OH)3Cl，則消耗的O2體積為4.48 L
D．環境中的Cl－與正、負兩極反應的產物作用生成a的離子方程式為2Cu2＋＋3OH－＋Cl－===Cu2(OH)3Cl↓
答案　C
解析　根據題圖知，氧氣得電子生成氫氧根離子、Cu失電子生成銅離子，發生吸氧腐蝕，腐蝕過程中c作負極，A項正確；潮濕環境中的Cl－與正極反應產物氫氧根離子和負極反應產物銅離子作用生成多孔粉狀銹Cu2(OH)3Cl，離子方程式為2Cu2＋＋3OH－＋Cl－===Cu2(OH)3Cl↓，潮濕環境中Cl－濃度大時，有利于多孔粉狀銹的生成，B、D項正確；未指明是否為標準狀況，無法計算消耗的O2體積，C項錯誤。
第三節
金屬的腐蝕與防護
第1課時
金屬腐蝕的本質及其原因
金屬腐蝕的主要類型
現象
本質
吸氧腐蝕
析氫腐蝕
危害
金屬腐蝕的速率快慢
影響因素
規律
THANKS
謝謝聆聽

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