金属电化学腐蚀与防护省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第四章第四章第四章第四章 电化学基础电化学基础电化学基础电化学基础第第4节节 金属电化学腐蚀与防护金属电化学腐蚀与防护第1页请比较以下请比较以下请比较以下请比较以下FeFe腐蚀快慢？腐蚀快慢？腐蚀快慢？腐蚀快慢？铁与酸反应，铁被铁与酸反应，铁被腐蚀。腐蚀。铁与碳形成原电池铁与碳形成原电池铁作负极被腐蚀铁作负极被腐蚀。腐蚀速率较慢。腐蚀速率较慢。腐蚀速率较快。腐蚀速率较快。第2页金属腐蚀现象非常普遍：金属腐蚀现象非常普遍：1 1、钢铁生锈：、钢铁生锈：铁锈主要成份：铁锈主要成份：金属腐蚀不利后果有哪些？金属腐蚀不利后果有哪些？FeFe2 2O O3 3XHXH2 2O OCuCu2 2(OH)(OH)2 2COCO3 32 2、铜器表面生成铜绿：、铜器表面生成铜绿：铜绿主要成份：铜绿主要成份：第3页金属腐蚀现象非常普遍：金属腐蚀现象非常普遍：金属腐蚀不利后果有哪些？金属腐蚀不利后果有哪些？FeFe2 2O O3 3XHXH2 2O OCuCu2 2(OH)(OH)2 2COCO3 32 2、铜器表面生成铜绿：、铜器表面生成铜绿：铜绿主要成份：铜绿主要成份：1 1、钢铁生锈：、钢铁生锈：铁锈主要成份：铁锈主要成份：第4页 8月1日，美国明尼苏达州一座跨越密西西比河大桥发生坍塌。事故造成6人死亡。第5页金属制品腐蚀金属制品腐蚀金属腐蚀给生产生活带来很多不便，金属腐蚀给生产生活带来很多不便金属腐蚀给生产生活带来很多不便，金属腐蚀给生产生活带来很多不便，造成了巨大经济损失。造成了巨大经济损失。造成了巨大经济损失。造成了巨大经济损失。全世界每年因为金属腐蚀造成直接经济损全世界每年因为金属腐蚀造成直接经济损全世界每年因为金属腐蚀造成直接经济损全世界每年因为金属腐蚀造成直接经济损失约达失约达失约达失约达7000700070007000亿美元，是地震、水灾、台风亿美元，是地震、水灾、台风亿美元，是地震、水灾、台风亿美元，是地震、水灾、台风等自然灾害造成损失总和等自然灾害造成损失总和等自然灾害造成损失总和等自然灾害造成损失总和6 6 6 6倍。倍。倍。倍。我国因金属腐蚀造成损失占国民生产总值我国因金属腐蚀造成损失占国民生产总值我国因金属腐蚀造成损失占国民生产总值我国因金属腐蚀造成损失占国民生产总值(GNP)(GNP)(GNP)(GNP)4%4%4%4%，钢铁因腐蚀而报废数量约占钢，钢铁因腐蚀而报废数量约占钢，钢铁因腐蚀而报废数量约占钢，钢铁因腐蚀而报废数量约占钢铁当年产量铁当年产量铁当年产量铁当年产量25%-30%25%-30%25%-30%25%-30%。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。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。资资料料在在线线第6页一、金属腐蚀本质：一、金属腐蚀本质：是金属或合金与周围接触到是金属或合金与周围接触到气体或液体发生氧化还原反应气体或液体发生氧化还原反应而引发损耗过程。而引发损耗过程。M-ne-=Mn+第7页二、金属腐蚀类型：二、金属腐蚀类型：（1）化学腐蚀）化学腐蚀 金属跟接触到物质直接发生化学反应而金属跟接触到物质直接发生化学反应而引发腐蚀叫做引发腐蚀叫做化学腐蚀化学腐蚀。（2）电化学腐蚀）电化学腐蚀 不纯金属跟电解质溶液接触时，会发生不纯金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼金属失电子而被氧原电池反应，比较活泼金属失电子而被氧化腐蚀叫做化腐蚀叫做电化学腐蚀电化学腐蚀。第8页化学腐蚀和电化学腐蚀比较化学腐蚀和电化学腐蚀比较化学腐蚀和电化学腐蚀比较化学腐蚀和电化学腐蚀比较相互相互关系关系反应反应现象现象条件条件电化学腐蚀电化学腐蚀化学腐蚀化学腐蚀化学腐蚀和电化学腐蚀同时发生，化学腐蚀和电化学腐蚀同时发生，但电化学腐蚀更普遍但电化学腐蚀更普遍较活泼金属被氧化较活泼金属被氧化金属被氧化金属被氧化有微弱电流产生有微弱电流产生不产生电流不产生电流不纯金属或合金跟不纯金属或合金跟电解质溶液接触电解质溶液接触金属跟接触物质金属跟接触物质反应反应第9页钢铁在干燥空气里长时间不钢铁在干燥空气里长时间不易被腐蚀易被腐蚀,但在潮湿空气里却很但在潮湿空气里却很快被腐蚀快被腐蚀,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钢铁表面吸附了一层薄薄水膜。水中溶有薄薄水膜。水中溶有O O2 2、COCO2 2、SOSO2 2等气等气体，这么在体，这么在钢铁表面形成了一层电解质钢铁表面形成了一层电解质溶液薄膜溶液薄膜,它跟钢铁里铁和少许它跟钢铁里铁和少许碳组成无碳组成无数微小原电池数微小原电池。第10页钢铁表面钢铁表面形成微小形成微小原电池原电池示意图示意图第11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钢铁在潮湿空气中发生电化学腐蚀原理：钢铁在潮湿空气中发生电化学腐蚀原理：负极（负极（Fe）：）：Fe2e=Fe2+正极（正极（C）：）：2H+2e=H2或或2H2O+O2+4e=4OH第12页4.钢铁析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较钢铁析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较Fe2O3nH2O（铁锈铁锈）通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。析氢腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀条件条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。电极反应电极反应负极负极Fe(-)Fe-2e=Fe2+2Fe-4e=2Fe2+正极正极C(+)2H2O+2e=H2+2OHO2+2H2O+4e=4OH-总反应总反应:Fe+2H2O=Fe(OH)2+H22Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3联络联络第13页金属腐蚀快慢金属腐蚀快慢: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学腐蚀有防护办法腐蚀化学腐蚀有防护办法腐蚀同一金属在不一样物质中腐蚀快慢同一金属在不一样物质中腐蚀快慢:强电解质弱电解质非电解质强电解质弱电解质非电解质第14页5.5.金属腐蚀快慢判断：金属腐蚀快慢判断：金属腐蚀快慢判断：金属腐蚀快慢判断：(1)(1)与组成微电池两极材料相关。两极材料活动性差与组成微电池两极材料相关。两极材料活动性差与组成微电池两极材料相关。两极材料活动性差与组成微电池两极材料相关。两极材料活动性差异异异异越大越大越大越大，氧化还原反应速率越，氧化还原反应速率越，氧化还原反应速率越，氧化还原反应速率越 ，活泼金属被腐蚀，活泼金属被腐蚀，活泼金属被腐蚀，活泼金属被腐蚀速度越速度越速度越速度越 。(2)(2)电解原理引发腐蚀电解原理引发腐蚀电解原理引发腐蚀电解原理引发腐蚀 原电池原理引发腐蚀原电池原理引发腐蚀原电池原理引发腐蚀原电池原理引发腐蚀 化学腐蚀化学腐蚀化学腐蚀化学腐蚀 有防腐办法腐蚀。有防腐办法腐蚀。有防腐办法腐蚀。有防腐办法腐蚀。（3 3）同一个金属腐蚀：在强电解质中）同一个金属腐蚀：在强电解质中）同一个金属腐蚀：在强电解质中）同一个金属腐蚀：在强电解质中 弱电解质弱电解质弱电解质弱电解质中中中中 非电解质中非电解质中非电解质中非电解质中（4 4）普通说来：原电池原理引发腐蚀）普通说来：原电池原理引发腐蚀）普通说来：原电池原理引发腐蚀）普通说来：原电池原理引发腐蚀 化学腐蚀化学腐蚀化学腐蚀化学腐蚀 有防腐办法腐蚀。有防腐办法腐蚀。有防腐办法腐蚀。有防腐办法腐蚀。注意：在钢铁腐蚀过程中，其电化学腐蚀更严重，注意：在钢铁腐蚀过程中，其电化学腐蚀更严重，注意：在钢铁腐蚀过程中，其电化学腐蚀更严重，注意：在钢铁腐蚀过程中，其电化学腐蚀更严重，在电化学腐蚀中，吸氧腐蚀更普遍。在电化学腐蚀中，吸氧腐蚀更普遍。在电化学腐蚀中，吸氧腐蚀更普遍。在电化学腐蚀中，吸氧腐蚀更普遍。快快快快第15页 反反反反馈练习馈练习馈练习馈练习 1.1.以下情况下，海水中以下情况下，海水中以下情况下，海水中以下情况下，海水中铁铁铁铁腐腐腐腐蚀蚀蚀蚀最快是最快是最快是最快是()B第16页2如如图图所表示，甲、乙两所表示，甲、乙两试试管中各放一管中各放一枚枚铁钉铁钉，甲，甲试试管中管中为为NaCl溶液，乙溶液，乙试试管管为为NH4Cl溶液溶液(溶液呈弱酸性溶液呈弱酸性).数天后数天后观观察察到到现现象是象是，甲中正极反甲中正极反应为应为_.乙中正极反乙中正极反应为应为.试试管中残留气体平均相管中残留气体平均相对对分子分子质质量改量改变为变为甲甲，乙，乙.OO22+2H+2H22O+4eO+4e-4OH4OH-2H+2e=H2降低降低降低降低Fe被腐蚀被腐蚀,U型管中甲端液面高于乙端液面型管中甲端液面高于乙端液面第17页思索与交流思索与交流 请依据生活常识以及下列图总请依据生活常识以及下列图总结金属防护惯用方法，并解释这些结金属防护惯用方法，并解释这些方法为何能够到达预防金属腐蚀目方法为何能够到达预防金属腐蚀目标。标。第18页健身器材刷油漆以防锈健身器材刷油漆以防锈第19页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20页一些工具一些工具“机械转动部位机械转动部位”选取油选取油脂来防锈，为何不能用油漆脂来防锈，为何不能用油漆第21页自行车钢圈和车铃是在钢上镀上一自行车钢圈和车铃是在钢上镀上一层既耐腐蚀又耐磨层既耐腐蚀又耐磨Cr第22页三、金属防护三、金属防护三、金属防护三、金属防护 (1)(1)改进金属内部组织结构改进金属内部组织结构改进金属内部组织结构改进金属内部组织结构(内因内因内因内因)制制制制成合金（不锈钢）成合金（不锈钢）成合金（不锈钢）成合金（不锈钢）(2)(2)在金属表面覆盖保护层在金属表面覆盖保护层在金属表面覆盖保护层在金属表面覆盖保护层电镀、油电镀、油电镀、油电镀、油漆、钝化等漆、钝化等漆、钝化等漆、钝化等(3)(3)电化学保护法电化学保护法电化学保护法电化学保护法牺牲阳极阴极保护牺牲阳极阴极保护牺牲阳极阴极保护牺牲阳极阴极保护法、外加直流电源阴极保护法法、外加直流电源阴极保护法法、外加直流电源阴极保护法法、外加直流电源阴极保护法第23页 牺牲阳极阴极保护法牺牲阳极阴极保护法 形形成成原原电电池池反反应应时时，让让被被保保护护金金属属做做正正极极，不不反反应应，起起到到保保护护作作用用；而而活活泼泼金金属属反反应受到腐蚀。应受到腐蚀。第24页 你还知道哪些预防金属腐蚀你还知道哪些预防金属腐蚀方法？请举例说明。方法？请举例说明。用牺牲镁块方法来预防地用牺牲镁块方法来预防地下钢铁管道腐蚀，镁块必下钢铁管道腐蚀，镁块必须定时更换须定时更换 制成不锈钢，在金属表面镀一层比制成不锈钢，在金属表面镀一层比要保护金属耐腐蚀金属。要保护金属耐腐蚀金属。用牺牲锌块方法来保用牺牲锌块方法来保护船身，锌块必须定护船身，锌块必须定时更换时更换锌块锌块第25页外加电流阴极保护法外加电流阴极保护法 将将被被保保护护金金属属与与另另一一附附加加电电极极作作为为电电解解池池两两个个极极，使使被被保保护护金金属属作作为为阴阴极极，在在外外加加直直流流电电作作用用下下使使阴阴极极得得到到保保护护。此此法法主主要要用用于于预预防防土土壤壤、海海水水及及水水中中金金属属设设备备腐蚀。腐蚀。第26页1解释以下现象：解释以下现象：(1)马口铁马口铁(镀镀Sn铁皮铁皮)做罐头，打开后为做罐头，打开后为何极易生锈何极易生锈?(2)轮船船壳水线以下部分，为何要装轮船船壳水线以下部分，为何要装上一定数量上一定数量Zn块块?(3)烧过菜铁锅未及时洗净烧过菜铁锅未及时洗净(残液残液NaCl)，第二天便出现红第二天便出现红褐色褐色锈斑。锈斑。第27页Cc c2.以下制氢气反应速率最快是以下制氢气反应速率最快是()A.纯锌和纯锌和1mol/L 硫酸硫酸 B.纯锌和纯锌和18 mol/L 硫酸硫酸 C.粗锌和粗锌和1mol/L 硫酸硫酸 D.粗锌和粗锌和18mol/L 硫酸硫酸3.以下叙述中可说明金属甲比乙活泼性强是以下叙述中可说明金属甲比乙活泼性强是()A.甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲上有解，甲上有H2气放出气放出；B.在氧化在氧化还原反应中，甲比乙失去电子多还原反应中，甲比乙失去电子多 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.同价态阳离子，甲比乙氧化性强同价态阳离子，甲比乙氧化性强第28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次序_(5)(2)(1)(3)(4)第29页5.5.铜制品上铝质铆钉，在潮湿空气中易腐蚀原铜制品上铝质铆钉，在潮湿空气中易腐蚀原铜制品上铝质铆钉，在潮湿空气中易腐蚀原铜制品上铝质铆钉，在潮湿空气中易腐蚀原因可描述为因可描述为因可描述为因可描述为()()A.A.形成原电池铝作负极形成原电池铝作负极形成原电池铝作负极形成原电池铝作负极 B.B.形成原电池时铜作负极形成原电池时铜作负极形成原电池时铜作负极形成原电池时铜作负极C.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.D.铝质铆钉发生了化学腐蚀铝质铆钉发生了化学腐蚀铝质铆钉发生了化学腐蚀铝质铆钉发生了化学腐蚀6.6.以下现象与电化腐蚀无关是以下现象与电化腐蚀无关是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.A.黄铜黄铜黄铜黄铜(铜锌合金铜锌合金铜锌合金铜锌合金)制作铜锣不易产生铜锈制作铜锣不易产生铜锈制作铜锣不易产生铜锈制作铜锣不易产生铜锈B.B.生铁比软铁芯生铁比软铁芯生铁比软铁芯生铁比软铁芯(几乎是纯铁几乎是纯铁几乎是纯铁几乎是纯铁)轻易生锈轻易生锈轻易生锈轻易生锈C.C.铁质器件附有铜质配件，在接触处易生锈铁质器件附有铜质配件，在接触处易生锈铁质器件附有铜质配件，在接触处易生锈铁质器件附有铜质配件，在接触处易生锈D.D.银质奖牌久置后表面变暗银质奖牌久置后表面变暗银质奖牌久置后表面变暗银质奖牌久置后表面变暗AD第30页7 7钢铁钢铁钢铁钢铁表面表面表面表面镀镀镀镀有以下金属有以下金属有以下金属有以下金属时时时时，当，当，当，当镀层镀层镀层镀层部分被部分被部分被部分被破坏破坏破坏破坏时时时时，铁铁铁铁不易被腐不易被腐不易被腐不易被腐蚀蚀蚀蚀是是是是()()A ASnBSnBZnCZnCCuDCuDAgAg8.8.如如如如图图图图各各各各烧烧烧烧杯中盛有海水，杯中盛有海水，杯中盛有海水，杯中盛有海水，铁铁铁铁在其中被腐在其中被腐在其中被腐在其中被腐蚀蚀蚀蚀由快到慢次序由快到慢次序由快到慢次序由快到慢次序为为为为()()A.A.B.B.C.C.D.D.BC第31页