金属的腐蚀和防护课件.pptx

高中化学人教版选修13.2 金属的腐蚀和防护辽宁省鞍山市岫岩高中 于 霞 钢铁生锈，铁锈的主要成分：FeFe2 2O O3 3XHXH2 2O O铜器表面生成一层薄薄的铜器表面生成一层薄薄的铜绿铜绿铜绿铜绿的主要成分是的主要成分是 Cu2(OH)2CO3钢铁钢铁生锈生锈,大桥大桥断裂断裂！金属腐蚀的危害 据有关专家介绍，全球每一分钟就有1吨钢腐蚀成铁锈，目前我国由于金属材料的腐蚀损失每年大约5000亿元人民币，约占我国国民生产总值的6%左右。金属原子的结构特征大部分金属最外层电子数较_，容易_电子，表现出较强的_性，通常发生_反应。少失去还原氧化一、金属的腐蚀1 1、定义：2、本质：3、分类：M-ne-=Mn+金属或合金与周围接触到的气体或液体金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。进行化学反应而腐蚀损耗的过程。金属腐蚀金属腐蚀化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀金属失去电子被氧化。金属失去电子被氧化。介质介质化学原理化学原理根据接触的根据接触的 和和 不同不同一、金属的腐蚀一、金属的腐蚀 金属跟接触到的物质（如金属跟接触到的物质（如OO2 2、CICI2 2、SOSO2 2等）等）直接发生化学反应而引起的腐蚀。直接发生化学反应而引起的腐蚀。（2 2）影响因素：）影响因素：环境的温度环境的温度金属的活泼性金属的活泼性氧化剂浓度等氧化剂浓度等1 1、化学腐蚀、化学腐蚀（1 1）定义：）定义：家用燃气灶家用燃气灶放在南极已差不多放在南极已差不多9090年食品罐头年食品罐头 一般情况下，温度的升高会加快化学反应速一般情况下，温度的升高会加快化学反应速率。因此，温度对化学腐蚀的影响较明显。率。因此，温度对化学腐蚀的影响较明显。在潮湿的空气中，纯铁腐蚀得快，还在潮湿的空气中，纯铁腐蚀得快，还是生铁腐蚀得快？为什么？是生铁腐蚀得快？为什么？2 2、电化学腐蚀、电化学腐蚀 不纯不纯的金属（或合金）跟电解质的金属（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，比较活泼的金属失去电子而被氧化，这较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫做种腐蚀叫做电化学腐蚀电化学腐蚀。构成原电池的条件:（一般负极与电解质发生氧化还原反应）（一般负极与电解质发生氧化还原反应）3 3、两极材料均插入电解质溶液中。、两极材料均插入电解质溶液中。4 4、两极相连形成闭合回路。、两极相连形成闭合回路。复习回忆1 1、自发进行的氧化还原反应、自发进行的氧化还原反应2 2、有两种活动性不同的金属（或一、有两种活动性不同的金属（或一种是非金属导体如碳棒）做电极。种是非金属导体如碳棒）做电极。科学探究科学探究 现有洁净无锈的铁钉，试管、植物油、现有洁净无锈的铁钉，试管、植物油、干燥剂干燥剂C CaClaCl2 2、NaClNaCl溶液、溶液、CHCH3 3COOHCOOH溶液和煮溶液和煮沸后迅速冷却的蒸馏水，你也可以选用其他沸后迅速冷却的蒸馏水，你也可以选用其他物品，设计实验物品，设计实验探究铁钉锈蚀需要哪些条件探究铁钉锈蚀需要哪些条件，以及以及在什么条件下锈蚀速率快在什么条件下锈蚀速率快。（本实验需。（本实验需要一周前开始做）要一周前开始做）不同条件下铁钉的腐蚀不同条件下铁钉的腐蚀实实验验方方案案记记录录结结论论铁钉被腐铁钉被腐蚀最快蚀最快由于无由于无O O2 2，较长时间较长时间铁钉未被铁钉未被腐蚀腐蚀铁钉被铁钉被腐蚀腐蚀由于无由于无O O2 2，铁钉未被铁钉未被腐蚀腐蚀由于无由于无O O2 2、H H2 2O O铁钉不能铁钉不能被腐蚀被腐蚀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渐铁钉渐渐生锈渐生锈无现象无现象无现象无现象无现象无现象由于无由于无H H2 2O O，铁钉不能被铁钉不能被腐蚀腐蚀实验总结：铁钉遇到强酸或有铁钉遇到强酸或有O O2 2、H H2 2O O存在的情况下，铁均可被腐蚀，存在的情况下，铁均可被腐蚀，遇到电解质时，一般腐蚀速率更快。遇到电解质时，一般腐蚀速率更快。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？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？在新疆吐鲁番和海南省两地，哪个地区铁生锈相对慢一些？为什么？新疆吐鲁番，因为该地区相对干燥，水分稀少，而海南地区潮湿多雨，温度高，易发生电化学腐蚀。钢铁表面形成的微小原电池示意图钢铁在干燥的空气里长时间不易被腐钢铁在干燥的空气里长时间不易被腐蚀蚀,但在潮湿的空气里却很快被腐蚀但在潮湿的空气里却很快被腐蚀,这是什么原因呢这是什么原因呢?钢铁的析氢腐蚀示意图析氢腐蚀析氢腐蚀有关方程式：有关方程式：负极：负极：；正极：正极：；总反应：总反应：。Fe2e=Fe22H2e=H2 Fe2H=Fe2H2钢铁的吸氧腐蚀示意图吸氧腐蚀吸氧腐蚀有关方程式：有关方程式：负极：负极：；正极：正极：；总反应：总反应：。最终生成铁锈最终生成铁锈(主要成分为主要成分为Fe2O3xH2O)，反应如下：反应如下：，2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O+(3-x)H2O.2Fe4e=2Fe22H2OO24e=4OH2FeO22H2O=2Fe(OH)2 4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3化学腐蚀与电化学腐蚀的比较类型化学腐蚀电化学腐蚀条件金属跟氧化剂(如O2、Cl2、SO2等)直接接触不纯的金属(或合金)跟电解质溶液接触本质金属被氧化的过程较活泼的金属被氧化的过程现象_电流产生_电流产生相互关系化学腐蚀与电化学腐蚀往往_发生，但_比_要普遍得多同时电化学腐蚀化学腐蚀无有微弱吸氧腐蚀与析氢腐蚀的比较(以钢铁腐蚀为例)类型吸氧腐蚀析氢腐蚀条件水膜呈_或_水膜呈_（pH4.3）正极反应(C)O24e2H2O 4OH2H2e H2负极反应(Fe)2Fe4e 2Fe2Fe2e Fe2电池总反应2FeO22H2O 2Fe(OH)2Fe2H Fe2H2其他反应4Fe(OH)22H2OO2 4Fe(OH)3Fe(OH)3失水转化为铁锈(Fe2O3xH2O)联系酸性中性弱酸性吸氧腐蚀更普遍 烧过菜的铁锅如果未及时烧过菜的铁锅如果未及时洗净（残液中含洗净（残液中含 NaClNaCl），第二），第二天便出现红棕色锈斑（主要成分天便出现红棕色锈斑（主要成分为为Fe Fe 2 2 O O 3 3nHnH2 2O O）。请问这种腐蚀）。请问这种腐蚀是化学腐蚀还是电化学腐蚀是化学腐蚀还是电化学腐蚀?为什为什么么?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的因为铁锅是由生铁做成的,铁锅生铁锅生锈是因为锈是因为Fe-C-NaClFe-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。格林太太是位漂亮、开朗、乐观的妇女。当她开怀大笑的时候，人们可以发现她一口整齐洁白的牙齿中详有两颗假牙：其中一颗是黄金的，这是她富有的标志；另一颗是不锈钢的，这是一次车祸后留下的痕迹。令人百思不得其解的是，自从车祸以后，格林太太经常头痛、夜间失眠、心情烦躁医生搅尽了脑汁，格林太太的病情仍未好转 一位年轻的化学家来看望格林太太，并为格林太太揭开了病因。化学家发现了什么？你能为格林太太开一个药方吗？化学家发现了什么？你能为格林太太开一个药方吗？请你当医生请你当医生 由于金与铁（钢的主要成分）是活动性不同的两种金属，唾液中含有电解质，故构成了原电池，产生了微小的电流，使得格林太太头痛，因此必须换掉其中的一颗牙。（1 1）、金属的本性：）、金属的本性：金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀。金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀。（2 2）、介质：）、介质：金属在金属在潮湿潮湿的空气中、接触的空气中、接触腐蚀性腐蚀性气体或气体或电电解质解质溶液，都容易被腐蚀。溶液，都容易被腐蚀。二、金属的防护二、金属的防护1、影响金属腐蚀的因素 自行车如何防生锈？为了防止自行车的金属构件生锈，主要采取在金属为了防止自行车的金属构件生锈，主要采取在金属构件的表面上加防护层的方法。例如：在链条和齿构件的表面上加防护层的方法。例如：在链条和齿轮上涂机油，在车架和挡泥板上烤一层漆，将车座轮上涂机油，在车架和挡泥板上烤一层漆，将车座弹簧用一层弹簧用一层“烤蓝烤蓝”（Fe3O4保护层）保护，将车把、保护层）保护，将车把、钢圈和车辐条进行电镀（车把、钢圈一般采用三层钢圈和车辐条进行电镀（车把、钢圈一般采用三层电镀：底层镀铜，中间镀镍，表层镀铬，车辐条表电镀：底层镀铜，中间镀镍，表层镀铬，车辐条表面一般镀锌），等等。面一般镀锌），等等。此外，用不锈钢制作此外，用不锈钢制作车辐条，用铝合金代车辐条，用铝合金代替钢铁制作一些构件替钢铁制作一些构件也是防止自行车的金也是防止自行车的金属构件生锈的常用方属构件生锈的常用方法。法。思考与交流 请根据生活常识以及下图总结金属防护常用的方法，并解释这些方法为什么可以达到防止金属腐蚀的目的。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的外面包上一层塑料层某些工具的“机械转动部位”选用油脂来防锈，为什么不能用油漆自行车的钢圈和车铃是在钢上镀上一层既耐腐蚀又耐磨的Cr你还知道哪些防止金属腐蚀的方法你还知道哪些防止金属腐蚀的方法？请举例说明。？请举例说明。用牺牲用牺牲镁块镁块的方法来防止地的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块必下钢铁管道的腐蚀，镁块必须定期更换须定期更换用牺牲用牺牲锌块锌块的方法来保护的方法来保护船身，锌块必须定期更换船身，锌块必须定期更换锌块锌块（2 2）、在金属表面覆盖保护层）、在金属表面覆盖保护层（1 1）、改变金属的内部组织结构）、改变金属的内部组织结构（3 3）、电化学防护）、电化学防护刷油漆、涂机油、加塑料层、电镀等不锈钢等合金2、金属的防护方法牺牲阳极的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法原理：应用原理：应用_原理，让被保护的金属做原理，让被保护的金属做_极，找另极，找另一种活泼性较强的金属做一种活泼性较强的金属做_极极原电池原电池正正负负外加电流的阴极保护法外加电流的阴极保护法原理：应用原理：应用_原理，将被保护的钢铁设备做原理，将被保护的钢铁设备做_极，用惰性极，用惰性电极做辅助电极做辅助_极，在外加直流电的作用下，电子被迫流向被保护极，在外加直流电的作用下，电子被迫流向被保护的钢铁设备，使钢铁表面的腐蚀电流降至零或接近等于零的钢铁设备，使钢铁表面的腐蚀电流降至零或接近等于零。电解池电解池阴阴阳阳金属腐蚀的防护措施金属腐蚀的防护措施原理原理方法方法适用对象适用对象防化学防化学腐蚀腐蚀使氧化剂与使氧化剂与金属隔离金属隔离包覆塑料层包覆塑料层工具或车把工具或车把涂油漆涂油漆户外铁制设备户外铁制设备涂矿物油涂矿物油机械运转部分机械运转部分电镀电镀精密仪器或设备精密仪器或设备改变金属改变金属内部结构内部结构制成不锈钢制成不锈钢精密仪器或设备精密仪器或设备防电化防电化学腐蚀学腐蚀牺牲锌牺牲锌(镁镁)块块牺牲锌牺牲锌(镁镁)保护铁保护铁大型门闸与舰船大型门闸与舰船与外接电源负极相连与外接电源负极相连铁作阴极被保护铁作阴极被保护大型水上设施大型水上设施金属的腐蚀与防护金属的腐蚀金属的防护本质类型金属失去电子，被氧化化学腐蚀电化学腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀本质方法防止金属被氧化改变金属内部的结构在金属表面覆盖保护层应用电化学原理防护牺牲阳极的阴极保护法外加电流的阴极保护法小结小结练习练习1 1下列方法可用于金属防护的是（下列方法可用于金属防护的是（）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 A B B C C D D全部全部D2 2有关金属腐蚀的论述，正确的是（有关金属腐蚀的论述，正确的是（）A A金属的腐蚀一定伴有电流产生金属的腐蚀一定伴有电流产生B BFeFe在干燥的氯气里比在潮湿的空气里更易在干燥的氯气里比在潮湿的空气里更易被腐蚀被腐蚀C C发生化学能转变为电能的腐蚀时较活泼的发生化学能转变为电能的腐蚀时较活泼的金属总是作正极而被腐蚀金属总是作正极而被腐蚀D D发生电化腐蚀时都有能量的转变，且被腐发生电化腐蚀时都有能量的转变，且被腐蚀的金属总是失电子蚀的金属总是失电子D3 3、如图、如图,水槽中试管内有一枚铁钉，水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：放置数天观察：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：腐蚀，电极反应式为：负极：负极：_，正极：正极：_（1）（2）若液面上升，则溶液呈若液面上升，则溶液呈_性，性，发生发生_腐蚀腐蚀,电极反应式为：电极反应式为：负极：负极：_,_,正极：正极：_中或碱中或碱 吸氧吸氧Fe2e Fe2+O2+2H2O+4e 4OH酸酸析氢析氢Fe2e-Fe2+2H+2e H2 金属腐蚀快慢的判断1 1、与构成微电池的两极的材料有关。两极材料的活动、与构成微电池的两极的材料有关。两极材料的活动性差别越性差别越大大，氧化还原反应的速率越，氧化还原反应的速率越_，活泼金属被，活泼金属被腐蚀的速度越腐蚀的速度越_。2 2、电解原理引起的腐蚀、电解原理引起的腐蚀_原电池原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀_化学腐蚀化学腐蚀_有防腐措施的腐蚀。有防腐措施的腐蚀。3 3、同一种金属的腐蚀：在强电解质中、同一种金属的腐蚀：在强电解质中_弱电解质弱电解质中中_非电解质中。非电解质中。快快快快 4.4.下列各情况，其中，铁片腐蚀的速率由快到慢的顺序：下列各情况，其中，铁片腐蚀的速率由快到慢的顺序：_（5）（2）（1）（3）（4）祝您