高二化学 金属的电化学腐蚀与防护 课件选修4

2022年1月25日星期二第四章第四章 电化学基础电化学基础1. 1. 了解金属腐蚀的种类，探究金属发生电了解金属腐蚀的种类，探究金属发生电化学腐蚀的原因。化学腐蚀的原因。2. 2. 认识金属腐蚀的危害及现代防腐措施，认识金属腐蚀的危害及现代防腐措施，感受化学对人类生产和生活的影响。感受化学对人类生产和生活的影响。1. 1. 什么是金属腐蚀？其本质是什么什么是金属腐蚀？其本质是什么? ?2. 2. 金属腐蚀有哪些种类？金属腐蚀有哪些种类？3. 3. 什么是电化学腐蚀？什么是电化学腐蚀？ 是指金属或合金跟接触的气体或是指金属或合金跟接触的气体或液体发生氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。液体发生氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。金属阳离子金属阳离子失失e e- -金属腐蚀的类型金属腐蚀的类型化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀一、金属的电化学腐蚀一、金属的电化学腐蚀金属原子金属原子金属腐蚀的本质金属腐蚀的本质： 将经过酸洗除锈的铁钉，用将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放入下图具支试饱和食盐水浸泡一下，放入下图具支试管中，观察导管中水柱变化，并思考引管中，观察导管中水柱变化，并思考引起变化的原因？起变化的原因？ 吸氧腐蚀吸氧腐蚀中性中性或或酸性很弱酸性很弱条件下条件下2Fe - 4e2Fe - 4e- - = 2Fe = 2Fe2+2+OO2 2 + 2H + 2H2 2O + 4eO + 4e- -= 4OH= 4OH- -2Fe+2Fe+ O O2 2+2H+2H2 2O O =2Fe(OH)=2Fe(OH)2 24Fe(OH)2 +O2 + 2H2O = 4 Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O+(3-x) H2O进一步反应：进一步反应：负极：负极：正极：正极：电池反应：电池反应：2H2H+ + 2e+ 2e- - =H =H2 2 Fe - 2eFe - 2e- - = Fe = Fe2+2+Fe + 2HFe + 2H+ + =Fe=Fe2+ 2+ + H+ H2 2负极：负极：正极：正极：电池反应：电池反应：当钢铁处于当钢铁处于酸性酸性环境中环境中 析氢腐蚀析氢腐蚀和和吸氧腐蚀吸氧腐蚀都属于都属于电化学腐蚀电化学腐蚀。化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀条件条件现象现象本质本质影响影响因素因素联系联系金属跟干燥气体或非金属跟干燥气体或非电解质液体直接接触电解质液体直接接触不纯金属或合金不纯金属或合金跟电解质溶液接触跟电解质溶液接触无电流产生无电流产生有有微弱电流微弱电流产生产生金属被氧化金属被氧化较活泼金属被氧化较活泼金属被氧化与接触物质的氧化性与接触物质的氧化性及温度有关及温度有关与电解质溶液的酸碱与电解质溶液的酸碱性及金属活性有关性及金属活性有关两者往往同时发生，两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍电化学腐蚀更普遍 下列各情况下，其中下列各情况下，其中FeFe片腐蚀由片腐蚀由快快到到慢慢的顺序是的顺序是 。(5)(2) (1)(3)(4)结论：结论：原电池原电池正极正极、电解池、电解池阴极阴极受到保护。受到保护。例例1 1： 下列装置中四块相同的下列装置中四块相同的ZnZn片，放置一段时间后片，放置一段时间后腐蚀速率由腐蚀速率由慢慢到到快快的顺序是的顺序是(4)(4) (2)(2) (1)(1) (3)(3) 结论结论 在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下：律如下：电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀防腐措施的腐蚀化学腐蚀防腐措施的腐蚀原理原理 ：形成原电池时，让形成原电池时，让被保护金属被保护金属作作正极正极( (阴极阴极) )，不反应受到保护；而，不反应受到保护；而活泼金活泼金属属作作负极负极( (阳极阳极) )，反应受到腐蚀。，反应受到腐蚀。1.1.牺牲阳极的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法二、金属的电化学防护二、金属的电化学防护 验证牺牲阳极的阴极保验证牺牲阳极的阴极保护法护法 辅助阳极辅助阳极（不溶性）（不溶性）2.2.外加电流的阴极保护法外加电流的阴极保护法原理原理 ：将将被保护金属被保护金属与另一与另一附加电极附加电极作为电作为电解池的两个极，使解池的两个极，使被保护的金属被保护的金属作为作为阴极阴极，在外加直流电的作用下使阴极，在外加直流电的作用下使阴极得到保护。此法主要用于防止土壤、得到保护。此法主要用于防止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。海水及水中金属设备的腐蚀。除此以外还有哪些防护方法？金属防护的几种重要方法金属防护的几种重要方法: :在金属表面覆盖保护层。在金属表面覆盖保护层。 改变金属内部的组成结构，制成合金。改变金属内部的组成结构，制成合金。电化学保护法，即将金属作为原电池的电化学保护法，即将金属作为原电池的正极或电解池的阴极而受到保护。正极或电解池的阴极而受到保护。1 1、如图、如图, , 水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：（1 1）若液面上升，则溶液呈若液面上升，则溶液呈 性，发生性，发生 腐蚀，电极反应式为：负极：腐蚀，电极反应式为：负极： 正极：正极：若液面下降，则溶液呈若液面下降，则溶液呈 性，性，发生腐蚀，电极反应式为：发生腐蚀，电极反应式为：负极：负极： 正极：正极： （2 2）中性或碱性中性或碱性 吸氧吸氧Fe2eFe2e- -FeFe2+2+OO2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e- -4OH4OH酸性酸性析氢析氢Fe2eFe2e- -FeFe2+2+2H2H+ +2e+2e- -HH2 2 2 2、20002000年年5 5月，保利集团在香港拍卖会上花费月，保利集团在香港拍卖会上花费30003000多万港币购回在火烧圆明园时流失的国宝：多万港币购回在火烧圆明园时流失的国宝：铜铸的牛首、猴首和虎首，普通铜器时间稍久容易铜铸的牛首、猴首和虎首，普通铜器时间稍久容易出现铜绿，其主要成分是出现铜绿，其主要成分是CuCu2 2(OH)(OH)2 2COCO3 3 这三件这三件17601760年铜铸的国宝在年铜铸的国宝在240240年后看上去仍然熠熠生年后看上去仍然熠熠生辉不生锈，下列对起原因的分析，最可能的是（辉不生锈，下列对起原因的分析，最可能的是（ ）A A、它们的表面都电镀上了一层耐腐蚀的黄金；、它们的表面都电镀上了一层耐腐蚀的黄金；B B、环境污染日趋严重，它们表面的铜绿被酸雨溶、环境污染日趋严重，它们表面的铜绿被酸雨溶解洗去；解洗去；C C、铜的金属活动性比氢小，因此不宜被氧化；、铜的金属活动性比氢小，因此不宜被氧化；DD、它们是含一定比例金、银、锡、锌的合金；、它们是含一定比例金、银、锡、锌的合金；D 改变金属的内部组织结构改变金属的内部组织结构 防腐防腐4 4、有、有MM、N N两种金属，分别与盐酸反应，产生两种金属，分别与盐酸反应，产生H H2 2速率速率相近，试相近，试设计一个实验比较设计一个实验比较MM、N N两种金属的活泼性。两种金属的活泼性。3 3、下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是、下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是 A. A. 甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲 上有上有HH2 2气放出气放出； B. B. 在氧化在氧化还原反应中，甲比乙失去的电子多还原反应中，甲比乙失去的电子多； C. C. 将甲乙作电极组成原电池时甲是负极；将甲乙作电极组成原电池时甲是负极； D. D. 同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强；同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强；（ C C ）