金属的腐蚀和防护.ppt

1.金属腐金属腐蚀蚀我国作我国作为为世界上世界上钢铁产钢铁产量最多的国家（量最多的国家（2005年全国生年全国生产钢产钢材材37117.02万吨）万吨），每年被腐，每年被腐蚀蚀的的铁铁占到我国占到我国钢钢铁铁年年产产量的十分之一，因量的十分之一，因为为金属腐金属腐蚀蚀而造成的而造成的损损失占失占到国内生到国内生产总值产总值的的2%4%；约约合人民合人民币币：3000亿亿元（元（2005年我国国内生年我国国内生产总值产总值将达将达15万万亿亿元）元）。根据各国根据各国调查结调查结果，一般果，一般说说来，金属腐来，金属腐蚀蚀所造成的所造成的经经济损济损失大致失大致为该为该国国民生国国民生产总值产总值的的4%左右。左右。另据国外另据国外统计统计，金属腐，金属腐蚀蚀的年的年损损失失远远远远超超过过水灾、火水灾、火灾、灾、风风灾和地震（平均灾和地震（平均值值）损损失的失的总总和和，在，在这这里里还还不不包括包括由于腐由于腐蚀导蚀导致的停工、减致的停工、减产产和爆炸等造成的和爆炸等造成的间间接接损损失。失。看后：你有何感想？看后：你有何感想？2.金属腐金属腐蚀蚀的主要害的主要害处处，不不仅仅在在于金属本身的于金属本身的损损失，更失，更严严重的重的是金属制品是金属制品结结构构损损坏所造成的坏所造成的损损失比金属本身要大到无法估失比金属本身要大到无法估量。量。腐腐蚀蚀不不仅仅造成造成经济损经济损失，也失，也经经常常对对安全构成威安全构成威胁胁。国内外都曾国内外都曾发发生生过许过许多灾多灾难难性腐性腐蚀蚀事故，如事故，如飞飞机因某一零部机因某一零部件破裂而件破裂而坠坠毁毁；桥桥梁因梁因钢钢梁梁产产生裂生裂缝缝而而塌陷塌陷；油管因穿孔或；油管因穿孔或裂裂缝缝而漏油，引起着火而漏油，引起着火爆炸爆炸；化工厂中；化工厂中储储酸槽穿孔泄漏，造酸槽穿孔泄漏，造成重大成重大环环境境污污染染；管道和；管道和设备设备跑、冒、滴、漏，破坏生跑、冒、滴、漏，破坏生产环产环境，有毒气体如境，有毒气体如Cl2、H2S、HCN等的泄漏，更会危及工作等的泄漏，更会危及工作人人员员和附近居民的和附近居民的生命安全生命安全。3.4.在潮湿的空气中，在潮湿的空气中，纯铁纯铁腐腐蚀蚀得快，得快，还还是生是生铁铁腐腐蚀蚀得快？得快？为为什么？什么？5.思考思考:构成原构成原电电池的条件是什么池的条件是什么?1 1、活、活泼泼性不同的两个性不同的两个电电极；极；2 2、电电解解质质溶液；溶液；3 3、形成、形成闭闭合回路。合回路。1、电电化学腐化学腐蚀蚀（1 1）定）定义义：不不纯纯的金属（或合金）跟的金属（或合金）跟电电解解质质溶液接触溶液接触时时，会，会发发生原生原电电池反池反应应，比，比较较活活泼泼的金属失去的金属失去电电子而被氧化。子而被氧化。6.正极：正极：2H+2e-=H2 负负极：极：Fe-2e-=Fe2+a:电电池反池反应应：Fe+2H+=Fe2+H2 分析：当分析：当钢铁处钢铁处于于酸性酸性环环境境中中时时，易，易发发生生析析氢氢腐腐蚀蚀；请请根据原根据原电电池原理，写出池原理，写出电电极反极反应应式式及及电电池反池反应应方程式。方程式。7.b：负负极：极：2Fe-4e-=2 Fe2+正极：正极：O2+2H2O+4e-=4OH-电电池反池反应应：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2分析：分析：中性中性或或酸性很弱酸性很弱或或碱性碱性条件下，易条件下，易发发生生吸氧腐吸氧腐蚀蚀。8.4Fe(OH)2+O2+2H2O=4 Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O+(3-x)H2OFe(OH)3脱去一部分水生成的脱去一部分水生成的铁锈铁锈(Fe2O3xH2O)b：进进一步反一步反应应：析析氢氢腐腐蚀蚀和和吸氧腐吸氧腐蚀蚀都都属于属于电电化学腐化学腐蚀蚀。9.金属跟接触到的物金属跟接触到的物质质（如（如O O2 2、CICI2 2、SOSO2 2等）等）直接直接发发生化学反生化学反应应而引起的腐而引起的腐蚀蚀。2、化学腐、化学腐蚀蚀（1 1）定）定义义：（2 2）影响因素：）影响因素：金属的活金属的活泼泼性性环环境的温度境的温度氧化氧化剂浓剂浓度等度等石油管道内壁的石油管道内壁的严严重腐重腐蚀蚀10.知知识总结识总结金属阳离子金属阳离子失失e-氧化反氧化反应应3、金属腐、金属腐蚀蚀的的类类型型化学腐化学腐蚀蚀电电化学腐化学腐蚀蚀析析氢氢腐腐蚀蚀吸氧腐吸氧腐蚀蚀（常常见见普遍普遍）一、金属的一、金属的电电化学腐化学腐蚀蚀金属原子金属原子2、金属腐、金属腐蚀蚀的本的本质质：1、金属腐、金属腐蚀蚀：是指金属或合金跟接触的气体或液体是指金属或合金跟接触的气体或液体发发生氧化生氧化还还原反原反应应而腐而腐蚀损蚀损耗的耗的现现象。象。M neM ne-MMn+n+11.化学腐化学腐蚀蚀与与电电化学腐化学腐蚀蚀的比的比较较:化学腐化学腐蚀蚀电电化学腐化学腐蚀蚀条件条件现现象象本本质质联联系系金属跟非金属金属跟非金属单质单质或非或非电电解解质质液体直接接触液体直接接触不不纯纯金属或合金金属或合金跟跟电电解解质质溶液接触溶液接触无无电电流流产产生生有有微弱微弱电电流流产产生生金属被氧化金属被氧化较较活活泼泼金属被氧化金属被氧化两者往往同两者往往同时发时发生，生，电电化腐化腐蚀蚀更普遍更普遍12.钢铁钢铁的析的析氢氢腐腐蚀蚀和吸氧腐和吸氧腐蚀蚀比比较较Fe2O3 nH2O（铁锈铁锈）通常两种腐通常两种腐蚀蚀同同时时存在，但以后者更普遍。存在，但以后者更普遍。析析氢氢腐腐蚀蚀吸氧腐吸氧腐蚀蚀条条件件水膜呈水膜呈酸性酸性。水膜呈水膜呈中性中性或或酸性很弱酸性很弱或或碱性碱性。电电极极反反应应负负极极Fe(-)Fe-2e-=Fe2+2Fe-4e-=2Fe2+正极正极C(+)2H+2e-=H2O2+2H2O+4e-=4OH-总总反反应应:Fe+2H+=Fe2+H2 2Fe+2H2O+O2=2 Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3联联系系13.交流与交流与讨论讨论铁铁生生锈锈除了必除了必须须有空气及水的参与外，有空气及水的参与外，还还受其他一些因素受其他一些因素的影响。的影响。请请解解释释下列有关下列有关铁铁生生锈现锈现象的原因。象的原因。1.相相对对于在内河行于在内河行驶驶的的轮轮船来船来说说，海，海轮轮更容易被腐更容易被腐蚀蚀。因因为为海水中含有海水中含有较较多的多的氯氯化化钠钠等等盐类盐类，导电导电能力比内河的水能力比内河的水更更强强，而在，而在电电解解质质溶液溶液中，中，电电化学腐化学腐蚀蚀更容易更容易进进行。行。2.用于用于连连接接铜铜板的板的铁铁螺螺丝丝容易生容易生锈锈。是由于是由于铁铁与与铜铜及空气中的水蒸汽构成了原及空气中的水蒸汽构成了原电电池，池，铁铁作作原原电电池的池的负负极极，因此，因此铁铁易被腐易被腐蚀蚀而生而生锈锈。14.请请大家根据大家根据铁铁生生锈锈的原理，思考的原理，思考应应采取什么措施防止采取什么措施防止铁铁生生锈锈？交流与交流与讨论讨论15.金属的防金属的防护护1、影响金属腐、影响金属腐蚀蚀的因素的因素2、金属防、金属防护护的常用方法的常用方法改改变变金属的内部金属的内部结结构：如将构：如将钢铁钢铁制成不制成不锈钢锈钢。在金属表面覆盖保在金属表面覆盖保护层护层：如涂油漆，：如涂油漆，镀镀Zn、Sn等。等。在要保在要保护护的金属上的金属上连连接一种比接一种比该该种金属更易失去种金属更易失去 电电子的金属（形成原子的金属（形成原电电池保池保护护）。）。本性本性本身的性本身的性质质和和杂质杂质的活的活动动性；性；外界条件外界条件温度及介温度及介质质排除造成腐排除造成腐蚀蚀的因素的因素16.除此以外除此以外还还有其它防有其它防护护方法？方法？17.原理原理：形成原形成原电电池反池反应时应时，让让被保被保护护金属金属做做正正极极(阴极阴极)，不反，不反应应，起到保，起到保护护作用；而作用；而活活泼泼金属反金属反应应受到腐受到腐蚀蚀。1.1.牺牺牲阳极的阴极保牲阳极的阴极保护护法法二、金属的二、金属的电电化学防化学防护护 18.牺牺牲阳极牲阳极的的阴极保阴极保护护法法示意示意图图19.船身如何防腐船身如何防腐蚀蚀的？的？用用牺牺牲牲锌块锌块的方法来保的方法来保护护船身上装船身上装锌块锌块20.2.2.外加外加电电流的阴极保流的阴极保护护法法 将将被保被保护护金属金属与另一与另一附加附加电电极极作作为电为电解池的解池的两个极，使两个极，使被保被保护护的金属的金属作作为为阴极阴极，在外加直流，在外加直流电电的作用下使阴极得到保的作用下使阴极得到保护护。此法主要用于防止。此法主要用于防止土壤、海水及水中金属土壤、海水及水中金属设备设备的腐的腐蚀蚀。辅辅助阳极助阳极（不溶性）（不溶性）外加外加电电流流的的阴极保阴极保护护法法示意示意图图21.小小结结：三、金属的防：三、金属的防护护1）金属腐）金属腐蚀蚀快慢的判断快慢的判断电电电电解原理引起的腐解原理引起的腐解原理引起的腐解原理引起的腐蚀蚀蚀蚀 原原原原电电电电池原理引起的腐池原理引起的腐池原理引起的腐池原理引起的腐蚀蚀蚀蚀 化学腐化学腐化学腐化学腐蚀蚀蚀蚀 有防腐有防腐有防腐有防腐蚀蚀蚀蚀措施的腐措施的腐措施的腐措施的腐蚀蚀蚀蚀同一种金属的腐同一种金属的腐同一种金属的腐同一种金属的腐蚀蚀蚀蚀：强强强强电电电电解解解解质质质质 弱弱弱弱电电电电解解解解质质质质 非非非非电电电电解解解解质质质质2）金属的防）金属的防护护方法方法改改改改变变变变金属内部金属内部金属内部金属内部结结结结构构构构:合金合金合金合金覆盖保覆盖保覆盖保覆盖保护层护层护层护层:漆漆漆漆 镀镀镀镀 电电电电化学保化学保化学保化学保护护护护法法法法外加外加电电源的阴极保源的阴极保护护法法牺牺牲阳极的阴极保牲阳极的阴极保护护法法22.金属防金属防护护的几种重要方法的几种重要方法在金属表面覆盖保在金属表面覆盖保护层护层。改改变变金属内部的金属内部的组织结组织结构，制成合金。构，制成合金。电电化学保化学保护护法，即将金属作法，即将金属作为为原原电电池的池的正极或正极或电电解池的阴极而受到保解池的阴极而受到保护护。小小结结23.探究一：探究一：镀锌铁镀锌铁皮和皮和镀锡铁镀锡铁皮哪个更易被腐皮哪个更易被腐蚀蚀？为为什么？什么？探究二、探究二、纯锌纯锌和粗和粗锌锌哪个更易和酸反哪个更易和酸反应应？如？如果向酸中再加入硫酸果向酸中再加入硫酸铜铜又会什么又会什么现现象？象？24.1下列叙述中正确的是（）锌跟稀硫酸制取氢气，加入少量硫酸铜溶液能加快反应速率 镀层破坏后，白铁（镀锌的铁）比马口铁（镀锡的铁）更易腐蚀 钢铁表面常易锈蚀生成 Fe2O3 H2O A.都正确 B.C.D.2埋在地下的铸铁输油管道，在下列各种情况下被腐蚀的速度最慢的是（）A.在含铁元素较多的酸性土壤中 B.在潮湿疏松透气的土壤中C.在干燥致密不透气的土壤中 D.含碳粒较多、潮湿透气的中性土壤中25.3为了防止钢铁锈蚀，下列防护方法中正确的是（）A.在精密机床的铁床上安装铜螺钉B.在排放海水的钢铁阀门上用导线连接一块石墨，一同浸入海水中C.在海轮舷上用铁丝系住锌板浸在海水里D.在地下输油的铸铁管上接直流电源的负极4白铁皮（镀锌）发生析氢腐蚀时，若有0.2mol电子发生转移，下列说法正确的是（）A.有6.5g锌被腐蚀 B.在标准状况下有22.4L氢气放出C.有2.8g铁被腐蚀D.在标准状况下有2.24L气体放出26.下列装置暴露空气中一段下列装置暴露空气中一段时间时间,铁铁的腐的腐蚀蚀由快到慢由快到慢 顺顺序序 .FeFeCFeZnFeZnFeSnA(海水海水)B(海水海水)C(海水海水)D(海水海水)FeSnF(天然水天然水)E(海水海水)DE F AC B拓展拓展练习练习27.镀件（件（铁钉）锌 饱和和氯化化锌溶液溶液28.课课堂堂练习练习如如图图,水槽中水槽中试试管内有一枚管内有一枚铁钉铁钉，放置数天，放置数天观观察：察：（1）若液面上升，若液面上升，则则溶液呈溶液呈 性，性，发发生生 腐腐蚀蚀,电电极反极反应应式式为为：负负极：极：,正极：正极：若液面下降，若液面下降，则则溶液呈溶液呈 性，性，发发生腐生腐蚀蚀，电电极反极反应应式式为为：负负极：极：正极：正极：。（2）酸性很弱或酸性很弱或中性或碱性中性或碱性 吸氧吸氧Fe2e-Fe2+O2+2H2O+4e-4OH酸性酸性析析氢氢Fe2e-Fe2+2H+2e-H2 29.