資源簡介

(共22張PPT)
專題1　化學反應與能量變化
/ 金屬的腐蝕與防護 /
學習目標
1.從電化學角度理解金屬腐蝕的本質，正確書寫析氫腐蝕和吸氧腐蝕的電極反應式。
2. 結合實例，理解原電池和電解池原理在金屬防護中的應用。
課堂導入
設備損壞
輪船船體損壞
每年因金屬腐蝕造成的經濟損失遠遠超過因自然災害和各類事故造成的經濟損失的總和。那么，造成金屬腐蝕的原因是什么？有哪些防止金屬腐蝕的措施？
一、金屬的腐蝕
金屬腐蝕：金屬表面因與周圍的物質發生氧化還原反應而遭到破壞的現象。
化學腐蝕
電化學腐蝕
(通過發生電化學反應產生的腐蝕)
(金屬與化學物質直接接觸發生反應而腐蝕)
化學腐蝕
電化學腐蝕
空氣中的氧氣和水蒸氣是怎樣使鋼鐵生銹的呢？
思考交流
在潮濕的空氣中,鋼鐵表面吸附了一薄層水膜。水膜中溶有O2、CO2、SO2等氣體，這樣在鋼鐵表面形成了一層電解質溶液的薄膜,它跟鋼鐵中的鐵和少量的單質碳構成無數微小的原電池。
實驗探究
向鐵粉中加入少量炭粉，混合均勻后，撒入內壁分別用氯化鈉溶液和稀醋酸潤濕過的兩支具支試管（分別標記為 a、b）中，按圖1-29組裝好儀器。幾分鐘后，打開止水夾，觀察、比較導管中水柱（在水中滴加幾滴紅墨水）的變化和試管中的現象，思考下列問題：
1. 向鐵粉中加入炭粉的作用是什么？
2. 兩個實驗的現象有何差異？產生差異的可能原因是什么？
條件 水膜呈弱酸性、中性或堿性
負極反應
正極反應
總反應式
生成鐵銹的反應
Fe - 2e- === Fe2+
O2 + 2H2O + 4e- === 4OH-
2Fe + O2 + 2H2O === 2Fe(OH)2
2 Fe(OH)3 =Fe2O3 · xH2O+（3-x）H2O
4Fe(OH)2+2H2O+O2 = 4Fe(OH)3
吸氧腐蝕
析氫腐蝕
條件 水膜呈較強酸性
負極反應
正極反應
總反應式
Fe - 2e- === Fe2+
2H+ + 2e- === H2↑
Fe + 2H+ === Fe2+ + H2↑
通常兩種腐蝕同時存在，但吸氧腐蝕更普遍
鐵生銹除了必須有空氣及水的參與之外，還受其他一些因素的影響。請解釋下列有關鐵生銹現象的原因。
1. 相對于在內河行駛的輪船來說，海輪
更容易被腐蝕。
2. 1910年遺留在南極的食品罐頭盒，其
表面至今很少有鐵銹出現。
3. 用于固定銅板的鐵螺絲容易生銹。
4. 當化工廠排出的廢氣為酸性時，工廠
附近的鐵制品容易生銹。
交流討論
金屬腐蝕
原理
現象
區別 　
速率 實質與 聯系　 化學腐蝕與電化學腐蝕的比較
化學腐蝕
電化學腐蝕
直接接觸而反應
不純金屬或合金發生原電池反應
金屬被腐蝕
較活潑金屬被腐蝕
　無電流產生
微弱電流產生
電化學腐蝕>化學腐蝕
(1)實質：都是金屬原子失去電子被氧化而損耗；
(2)化學腐蝕與電化學腐蝕往往同時發生，但電化學更普遍
1.如何防止金屬腐蝕？
我國每年因腐蝕而造成的經濟損失占國民生產總值的5%左右。金屬材料使用量的90% 以上是鋼鐵，由鋼鐵造成的損失約 7 000 億美元。
——《中國腐蝕調查報告》
2.你了解哪些金屬防護的方法？
二、金屬的防護
1.改變金屬材料的組成
在金屬中添加其他金屬或非金屬可以制成性能優異的合金。
例如：在鋼鐵中加入一定比例的鉻和鎳，改變鋼鐵內部的組成和結構，可極大程度地提高鋼鐵抗腐蝕性能，這就是常見的“不銹鋼”(合金)。
2.在金屬表面覆蓋保護層
汽車表面噴涂油漆
電鍍
覆蓋搪瓷
塑料包裹
二、金屬的防護
在金屬表面覆蓋保護層：噴油漆、涂油脂、表面鈍化、電鍍等。
學以致用：自行車中用到哪些金屬腐蝕的防護方法呢？
③電化學保護法
金屬在發生電化學腐蝕時，總是作為原電池負極（陽極）的金屬被腐蝕，作為正極（陰極）的金屬不被腐蝕，如果能使被保護的金屬成為陰極，則該金屬就不易被腐蝕。
1.犧牲陽極保護法
陰極保護法
2.外加電流陰極保護法
二、金屬的防護
原理 ________原理
電極 要求 被保護的金屬作______極，
活潑性更強的金屬作______極
應用
原電池
正
負
鍋爐內壁、船舶外殼安裝鎂合金或鋅塊
1.犧牲陽極保護法
船身上裝鋅塊
二、金屬的防護
原理 ________原理
電極 要求 被保護的金屬作為_____極，
與電源的____極相連
應用
電解池
陰
負
鋼鐵閘門，地下管道連接電源負極
2.外加電流陰極保護法
二、金屬的防護
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
課堂總結
1.如圖裝置中，小試管內為紅墨水，具支試管內盛有pH＝4的雨水和生鐵片。觀察到：開始導管內液面下降，一段時間后導管內液面回升，略高于小試管液面。
(1)導管內液面下降時，發生__________(填“析氫腐蝕”或“吸氧腐蝕”，下同)。
(2)紅墨水回升時，發生_________，此時正極反應式為________________________。
析氫腐蝕
吸氧腐蝕
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
(3)析氫腐蝕時消耗____(填“H＋”或“OH－”，下同)，吸氧腐蝕時產生_____，具支試管中溶液pH逐漸____(填“增大”或“減小”)。
H＋
OH－
增大
提升訓練
2.利用如圖裝置，可以模擬鐵的電化學防護。
(1)若X為銅，為減緩鐵的腐蝕，開關K應置于_____處，鐵棒上發生的電極反應為__________________，該種防護方法稱為_____________。
(2)若X為鋅棒，開關K置于M處，鐵棒上的電極反應為___________
_______________，該電化學防護法稱為_______________。
N
2H＋＋2e－===H2↑
陰極電保護法
O2＋4e－＋
犧牲陽極保護法
2H2O===4OH－
提升訓練
3.如圖所示的各容器中均盛有海水，鐵在其中被腐蝕時由快到慢的順序是______________。
④>②>①>③
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
提升訓練
金屬腐蝕快慢的判斷方法
(1)在同一電解質溶液中，同一種金屬腐蝕由快到慢的順序為電解池的陽極＞原電池的負極＞化學腐蝕＞原電池的正極>電解池的陰極。
(2)同一種金屬在不同介質中腐蝕由快到慢的順序為強電解質溶液＞弱電解質溶液＞非電解質溶液。
(3)對同一種電解質溶液來說，電解質溶液濃度越大，金屬腐蝕越快。
(4)金屬活動性差別越大，活潑性強的金屬腐蝕越快。
歸納總結

展開更多......

收起↑