金属的电化学腐蚀与防护省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第四节第四节金属电化学腐蚀与防护金属电化学腐蚀与防护第1页被腐蚀金属被腐蚀金属第2页第3页第4页第5页第6页因为金属腐蚀而使桥梁坍塌因为金属腐蚀而使桥梁坍塌第7页我国每年因金属腐蚀造成损失占国民生产总值我国每年因金属腐蚀造成损失占国民生产总值(GNP)(GNP)2%2%4%4%，钢铁因腐蚀而报废数量约占钢铁当，钢铁因腐蚀而报废数量约占钢铁当年产量年产量25%-30%25%-30%。全世界每年因为金属腐蚀造成。全世界每年因为金属腐蚀造成直接经济损失约达直接经济损失约达70007000亿美元，是地震、水灾、台亿美元，是地震、水灾、台风等自然灾害造成损失总和风等自然灾害造成损失总和6 6倍。倍。资料资料第8页金属被腐蚀后有什么危害？金属被腐蚀后有什么危害？思索与归纳：思索与归纳：（1）外形、色泽、机械性能发生改变；）外形、色泽、机械性能发生改变；（2）影响机器、仪表设备精度和灵敏度，以至报废；）影响机器、仪表设备精度和灵敏度，以至报废；（3）桥梁、建筑物强度降低而坍塌；）桥梁、建筑物强度降低而坍塌；（4）地下金属管道泄漏；）地下金属管道泄漏；（5）轮船船体损坏；）轮船船体损坏；（6）金属腐蚀还可能造成环境污染。）金属腐蚀还可能造成环境污染。损耗金属 损坏机械设备 造成经济损失 造成严重事故（1）外形、色泽、机械性能发生改变；）外形、色泽、机械性能发生改变；（2）影响机器、仪表设备精度和灵敏度，以至报废；）影响机器、仪表设备精度和灵敏度，以至报废；（3）桥梁、建筑物强度降低而坍塌；）桥梁、建筑物强度降低而坍塌；（1）外形、色泽、机械性能发生改变；）外形、色泽、机械性能发生改变；（2）影响机器、仪表设备精度和灵敏度，以至报废；）影响机器、仪表设备精度和灵敏度，以至报废；（4）地下金属管道泄漏；）地下金属管道泄漏；（3）桥梁、建筑物强度降低而坍塌；）桥梁、建筑物强度降低而坍塌；（1）外形、色泽、机械性能发生改变；）外形、色泽、机械性能发生改变；（2）影响机器、仪表设备精度和灵敏度，以至报废；）影响机器、仪表设备精度和灵敏度，以至报废；（5）轮船船体损坏；）轮船船体损坏；（4）地下金属管道泄漏；）地下金属管道泄漏；（3）桥梁、建筑物强度降低而坍塌；）桥梁、建筑物强度降低而坍塌；（1）外形、色泽、机械性能发生改变；）外形、色泽、机械性能发生改变；（2）影响机器、仪表设备精度和灵敏度，以至报废；）影响机器、仪表设备精度和灵敏度，以至报废；（6）金属腐蚀还可能造成环境污染。）金属腐蚀还可能造成环境污染。（5）轮船船体损坏；）轮船船体损坏；（4）地下金属管道泄漏；）地下金属管道泄漏；（3）桥梁、建筑物强度降低而坍塌；）桥梁、建筑物强度降低而坍塌；（1）外形、色泽、机械性能发生改变；）外形、色泽、机械性能发生改变；（2）影响机器、仪表设备精度和灵敏度，以至报废；）影响机器、仪表设备精度和灵敏度，以至报废；第9页一、金属电化学腐蚀一、金属电化学腐蚀一、金属电化学腐蚀一、金属电化学腐蚀金属与周围气体或液体物质发生氧化还原反应而引发金属与周围气体或液体物质发生氧化还原反应而引发损耗现象。损耗现象。2 2、金金金金属属属属腐腐腐腐蚀蚀蚀蚀类类类类型型型型（1）化学腐蚀）化学腐蚀（2）电化学腐蚀）电化学腐蚀（更普遍且危害大）（更普遍且危害大）1、金属腐蚀：、金属腐蚀：实质：实质：发生氧化还原反应发生氧化还原反应 M-ne-=M n+第10页金属与接触到干燥气体（如金属与接触到干燥气体（如O2,Cl2,SO2）或非电解质）或非电解质液体液体(石油石油)等直接发生化学反应引发腐蚀叫做化学腐等直接发生化学反应引发腐蚀叫做化学腐蚀。蚀。3、化学腐蚀、化学腐蚀（2）原理）原理：（1）定义：）定义：（3）影响原因：）影响原因：金属跟氧化剂金属跟氧化剂直接直接发生氧化还原反应。发生氧化还原反应。金属越活泼，越易被腐蚀；金属越活泼，越易被腐蚀；金属所处环境温度越高，腐蚀速率越快金属所处环境温度越高，腐蚀速率越快氧化剂浓度越大，腐蚀速率越快。氧化剂浓度越大，腐蚀速率越快。第11页4 4、电化学腐蚀、电化学腐蚀 不纯金属（或合金）跟电解质不纯金属（或合金）跟电解质溶液接触时，会溶液接触时，会发生原电池反应发生原电池反应，比较活泼金属失去电子而被氧化，比较活泼金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫做这种腐蚀叫做电化学腐蚀电化学腐蚀。不纯金属（或合金）不纯金属（或合金）发生原电池反应发生原电池反应负极金属失电子被氧化第12页科学探究 现有洁净无锈铁钉，试管、植物油、现有洁净无锈铁钉，试管、植物油、NaCl溶液、溶液、CH3COOH溶液和煮沸后快速冷溶液和煮沸后快速冷却蒸馏水，你也能够选取其它物品，设计试却蒸馏水，你也能够选取其它物品，设计试验探究铁钉锈蚀需要哪些条件，以及在什么验探究铁钉锈蚀需要哪些条件，以及在什么条件下锈蚀速率快。条件下锈蚀速率快。不一样条件下铁钉腐蚀不一样条件下铁钉腐蚀第13页试验方案CH3COOH溶液溶液煮沸后快速冷却蒸馏水NaCl溶液溶液煮沸后快速冷却蒸馏水植物油植物油统计结结论论有气泡产有气泡产生，反应生，反应速率快速率快相当长时相当长时间铁钉未间铁钉未被腐蚀被腐蚀铁钉被腐铁钉被腐蚀最快蚀最快因为无因为无O2，较长时间铁较长时间铁钉未被腐蚀钉未被腐蚀铁钉渐铁钉渐渐生锈渐生锈铁钉被铁钉被腐蚀腐蚀无现象无现象因为无因为无O2，铁钉未，铁钉未被腐蚀被腐蚀无现象无现象因为无因为无O2、H2O铁钉不铁钉不能被腐能被腐蚀蚀植植物物油油第14页钢铁在干燥空气里长时间不易被腐钢铁在干燥空气里长时间不易被腐蚀蚀,但在潮湿空气里却很快被腐蚀但在潮湿空气里却很快被腐蚀,这是什么原因呢这是什么原因呢?在潮湿空气里在潮湿空气里,钢铁表面吸附了一层薄薄水膜。水膜中溶钢铁表面吸附了一层薄薄水膜。水膜中溶解有来自大气中解有来自大气中CO2、SO2、H2S等气体等气体 使水膜中含有一定量使水膜中含有一定量H+H2O+CO2 H2CO3 H+HCO3 -H2O H+OH-这么在钢铁表面形成了一层电解质溶液薄膜这么在钢铁表面形成了一层电解质溶液薄膜,它跟钢它跟钢铁里铁和少许碳组成无数微小原电池。铁里铁和少许碳组成无数微小原电池。第15页钢铁钢铁析氢腐蚀析氢腐蚀示意图示意图钢铁钢铁吸氧腐蚀吸氧腐蚀示意图示意图负极（负极（Fe）：Fe2e=Fe2+正极（正极（C）：）：水膜酸性较强 2H+2e=H2 水膜酸性很弱或呈中性水膜酸性很弱或呈中性 2H2O+O2+4e=4OH电解质溶液电解质溶液钢铁钢铁 其中铁作负极其中铁作负极,碳作正极碳作正极第16页析氢腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀条件条件电电极极反反应应负极负极Fe(-)正极正极C(+)总反应总反应联络钢铁钢铁析氢腐蚀析氢腐蚀和和吸氧腐蚀吸氧腐蚀比较比较水膜呈水膜呈酸性酸性水膜酸性很弱或呈中性水膜酸性很弱或呈中性2H +2e=H2+_2Fe-4e=2Fe2+_ Fe-2e=Fe2+_O2+2H2O+4e=4OH_2Fe+2H2O+O2=2 Fe(OH)2Fe+2H =+Fe +H22+深入反应深入反应4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3Fe2O3 xH2O铁锈成份铁锈成份通常两种腐蚀同时存在，但以吸氧腐蚀为主。通常两种腐蚀同时存在，但以吸氧腐蚀为主。第17页 烧过菜铁锅假如未及时洗净烧过菜铁锅假如未及时洗净（残液中含（残液中含 NaCl），第二天便），第二天便出现红棕色锈斑（主要成份为出现红棕色锈斑（主要成份为Fe 2 O 3nH2O）。请问这种腐蚀是化）。请问这种腐蚀是化学腐蚀还是电化学腐蚀学腐蚀还是电化学腐蚀?为何为何?解析：属于电化学腐蚀。解析：属于电化学腐蚀。因为铁锅是由生铁做成因为铁锅是由生铁做成,铁锅生锈铁锅生锈是因为是因为Fe-C-NaCl形成原电池。铁作形成原电池。铁作负极，失去电子变成亚铁离子，从而负极，失去电子变成亚铁离子，从而被腐蚀。被腐蚀。第18页思索：思索：将用酸洗除锈铁钉，在饱和食盐水浸泡后将用酸洗除锈铁钉，在饱和食盐水浸泡后放在如图所表示装置中，几分钟后观察导管中水柱改放在如图所表示装置中，几分钟后观察导管中水柱改变变试验现象：试验现象：几分钟后几分钟后,装置中装置中导管中水柱上升导管中水柱上升结论结论：说明装置中有气体参加反应。说明装置中有气体参加反应。思索：思索：该气体是什么呢？该气体是什么呢？几天之后发觉铁钉表面生锈，发生是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀？几天之后发觉铁钉表面生锈，发生是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀？第19页1铜制品上铝质铆钉，在潮湿空气中易腐蚀原因可铜制品上铝质铆钉，在潮湿空气中易腐蚀原因可描述为（描述为（）A形成原电池时铝作负极形成原电池时铝作负极 B形成原电池时铜作负极形成原电池时铜作负极 C形成原电池时，电流由铝经导线流向铜形成原电池时，电流由铝经导线流向铜 D铝铆钉发生了化学腐蚀铝铆钉发生了化学腐蚀2以下现象与电化腐蚀无关是（以下现象与电化腐蚀无关是（）A黄铜（铜锌合金）制作铜锣不易产生铜绿黄铜（铜锌合金）制作铜锣不易产生铜绿 B生铁比软铁蕊（几乎是纯铁）轻易生锈生铁比软铁蕊（几乎是纯铁）轻易生锈 C铁质器件附着铜质配件，在接触处易生铁锈铁质器件附着铜质配件，在接触处易生铁锈 D银质奖牌久置后表面变暗银质奖牌久置后表面变暗练练 习习AD第20页3以下装置中四块相同以下装置中四块相同Zn片，放置一段时间后腐蚀速片，放置一段时间后腐蚀速率由率由快快到到慢慢次序是次序是(4)(2)(1)(3)Cu第21页4 如图如图,水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：观察：（1）（2）中性或碱性中性或碱性或弱酸性或弱酸性 吸氧吸氧Fe2e-Fe2+O2+2H2O+4e-4OH酸性酸性析氢析氢Fe2e-Fe2+2H+2e-H2 若液面上升，则溶液呈若液面上升，则溶液呈 性，发生性，发生 腐蚀腐蚀,电极反应式为：负极：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，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：。第22页影响金属腐蚀原因：影响金属腐蚀原因：1、金属本性金属本性：金属越活泼，就越轻易：金属越活泼，就越轻易失去电子而被腐蚀。失去电子而被腐蚀。假如金属中能导电杂假如金属中能导电杂质不如该金属活泼，则轻易形成原电池而质不如该金属活泼，则轻易形成原电池而使金属发生电化学腐蚀。使金属发生电化学腐蚀。2、介质介质：遇潮湿空气、腐蚀性气体、电：遇潮湿空气、腐蚀性气体、电解质溶液，轻易被腐蚀解质溶液，轻易被腐蚀第23页思索与交流思索与交流 请依据生活常识以及下列图总结金请依据生活常识以及下列图总结金属防护惯用方法，并解释这些方法属防护惯用方法，并解释这些方法为何能够到达预防金属腐蚀目标。为何能够到达预防金属腐蚀目标。第24页健身器材刷油漆以防锈健身器材刷油漆以防锈衣架和电线外面包衣架和电线外面包上一层塑料层上一层塑料层第25页一些工具一些工具“机械转动部机械转动部位位”选取油脂来防锈选取油脂来防锈自行车钢圈和车铃是自行车钢圈和车铃是在钢上镀上一层既耐在钢上镀上一层既耐腐蚀又耐磨腐蚀又耐磨Cr第26页用牺牲锌块方法来保护船用牺牲锌块方法来保护船身，锌块必须定时更换身，锌块必须定时更换锌块锌块你还知道哪些预防金属腐蚀方法？你还知道哪些预防金属腐蚀方法？请举例说明。请举例说明。制成不锈钢合金；或在金属表面电镀制成不锈钢合金；或在金属表面电镀一层比要保护金属更活泼金属。一层比要保护金属更活泼金属。用牺牲镁块方法来预防地下钢铁管用牺牲镁块方法来预防地下钢铁管道腐蚀，镁块必须定时更换道腐蚀，镁块必须定时更换镁镁牺牲阳极（负极）阴极（正极）保护法牺牲阳极（负极）阴极（正极）保护法第27页二、金属防护方法二、金属防护方法1、在金属表面覆盖保护层：油、油漆、塑、在金属表面覆盖保护层：油、油漆、塑料、搪瓷、镀一层金属料、搪瓷、镀一层金属2、改变金属内部组织结构：如制成合金、改变金属内部组织结构：如制成合金 3、电化学保护法、电化学保护法（1）牺牲阳极阴极保护）牺牲阳极阴极保护法法（原电池原理）（原电池原理）(例：轮船船身上锌块、地下钢铁管道接镁块例：轮船船身上锌块、地下钢铁管道接镁块)（2）外加电流阴极保护法）外加电流阴极保护法 第28页（2）外加电源阴极保护法）外加电源阴极保护法 辅助阳极辅助阳极（不溶性）（不溶性）（1）牺牲阳极阴极保护法）牺牲阳极阴极保护法第29页规律小结规律小结 在同一电解质溶液中，金属腐蚀快慢规律以下：在同一电解质溶液中，金属腐蚀快慢规律以下：电解原理引发腐蚀原电池原理引发腐蚀电解原理引发腐蚀原电池原理引发腐蚀 化化学腐蚀有防腐办法腐蚀学腐蚀有防腐办法腐蚀 防腐办法由好到坏次序以下：防腐办法由好到坏次序以下：外接电源阴极保护法牺牲阳极阴极保护法外接电源阴极保护法牺牲阳极阴极保护法有普通防腐条件保护无防腐条件有普通防腐条件保护无防腐条件第30页练练 习习1以下方法可用于金属防护是（以下方法可用于金属防护是（）原电池反应原电池反应 涂油漆涂油漆 电镀电镀 置于干燥环境置于干燥环境 A B C D全部全部D 2相关金属腐蚀叙述，正确是（相关金属腐蚀叙述，正确是（）A金属腐蚀一定伴有电流产生金属腐蚀一定伴有电流产生 BFe在干燥氯气里比在潮湿空气里更易被腐蚀在干燥氯气里比在潮湿空气里更易被腐蚀 C发生化学能转变为电能腐蚀时较活泼金属总是发生化学能转变为电能腐蚀时较活泼金属总是 作正极而被腐蚀作正极而被腐蚀 D发生电化腐蚀时都有能量转变，且被腐蚀金属发生电化腐蚀时都有能量转变，且被腐蚀金属 总是失电子总是失电子D 第31页4 以下各情况，在其中以下各情况，在其中Fe片腐蚀由片腐蚀由快快到到慢慢次序是次序是(5)(2)(1)(3)(4)第32页5.5.右图装置中，右图装置中，U U型管内为红墨水，型管内为红墨水，a a、b b试管内分试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一段时间。以下相关描述错误是段时间。以下相关描述错误是()()A A生铁块中碳是原电池正极生铁块中碳是原电池正极 B B红墨水柱两边液面变为左低右高红墨水柱两边液面变为左低右高C C两试管中相同电极反应式是：两试管中相同电极反应式是：Fe-2eFe-2e-FeFe2+2+D Da a试管中发生了吸氧腐蚀，试管中发生了吸氧腐蚀，b b试管中发生了析氢试管中发生了析氢 腐蚀腐蚀6.以下相关金属腐蚀与防护说法正确是（以下相关金属腐蚀与防护说法正确是（）A.纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗B.当镀锡铁制品镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用当镀锡铁制品镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用C.在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采取了牺牲阳极在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采取了牺牲阳极阴极保护法阴极保护法D.可将地下输油钢管与外加直流电源正极相连以保护它不受可将地下输油钢管与外加直流电源正极相连以保护它不受腐蚀腐蚀BAC 第33页