b金属的腐蚀和防护.pptx

铜器表面生成铜绿,主要成分：Cu2(OH)2CO3第1页/共43页金属腐蚀的现象金属腐蚀的现象锈锈蚀蚀的的大大桥桥锈蚀的闸门锈蚀的闸门锈蚀的轮船锈蚀的轮船锈锈蚀蚀的的楼楼梯梯第2页/共43页20072007年8 8月2 2日，美国明尼苏达州一座跨越密西西比河的大桥发生坍塌。事故造成1313人死亡。第3页/共43页 调查人员事后发现造成本次事故的多个因，比如巨大的交通流量、丢失的各类关键螺栓、以及老化生锈的金属结构等等。还有一个不可忽视的因素，就是在大桥桥体内栖息的鸽子在桥梁的关键部位留下了大量的粪便。随着时间的推移，移，鸽子窝及其排泄的粪便加快了大桥金属结构的腐蚀老化度，最终成为本次垮塌事件的帮凶。第4页/共43页金属腐蚀我国作为世界上钢铁产量最多的国家（2005年全国生产钢材37117.02万吨），每年被腐蚀的铁占到我国钢铁年产量的十分之一，因为金属腐蚀而造成的损失占到国内生产总值的2%4%；约合人民币：3000亿元（2005年我国国内生产总值将达15万亿元）。根据各国调查结果，一般说来，金属腐蚀所造成的经济损失大致为该国国民生产总值的4%左右。另据国外统计，金属腐蚀的年损失远远超过水灾、火灾、风灾和地震（平均值）损失的总和，在这里还不包括由于腐蚀导致的停工、减产和爆炸等造成的间接损失。看后：你有何感想？第5页/共43页金属腐蚀的主要害处，不仅在于金属本身的损失，更严重的是金属制品结构损坏所造成的损失比金属本身要大到无法估量。腐蚀不仅造成经济损失，也经常对安全构成威胁。国内外都曾发生过许多灾难性腐蚀事故，如飞机因某一零部件破裂而坠毁；桥梁因钢梁产生裂缝而塌陷；油管因穿孔或裂缝而漏油，引起着火爆炸；化工厂中储酸槽穿孔泄漏，造成重大环境污染；管道和设备跑、冒、滴、漏，破坏生产环境，有毒气体如Cl2、H2S、HCN等的泄漏，更会危及工作人员和附近居民的生命安全。第6页/共43页 面对这样惊人的数据和金属腐蚀危害事实，大家有没有想过，铁怎么会被腐蚀？怎样防腐？第7页/共43页自主探究钢铁及其制品通常为含碳的铁合金，它们在什么条件下易生锈？试设计实验来证明你的结论。活动与探究 P24第8页/共43页实验现象：装置a中的导管中水柱上升，装置b中的导管中水柱下降。讨论：导管中的水柱变化说明什么问题？装置a中的导管中水柱上升，说明大试管内气体压强减小，a装置中有气体参加反应。装置b中的导管中水柱下降，说明大试管内气体生成。第9页/共43页学生活动请大家根据原电池原理，写出电极反应式及电池反应方程式。a装置中：负极：Fe-2e-=Fe2+正极：O2+2H2O+4e-=4OH-电池反应：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2分析：中性或酸性很弱或碱性条件下，易发生吸氧腐蚀。第10页/共43页 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4 Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3nH2O+(3-n)H2Oa装置中：进一步反应：进一步反应：第11页/共43页正极：2H+2e-=H2 负极：Fe-2e-=Fe2+b装置中:电池反应：Fe+2H+=Fe2+H2 分析：当钢铁处于酸性气氛中时，易发生析氢腐蚀。析氢腐蚀和吸氧腐蚀都属于电化学腐蚀。第12页/共43页 纯铁片放入稀纯铁片放入稀H2SO4中也有氢气放出，发生中也有氢气放出，发生的是析氢腐蚀吗？的是析氢腐蚀吗？不是析氢腐蚀而是化学腐蚀，因为没有形成原电池。第13页/共43页 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FeFe2 2O O3 3n nH H2 2O O）。请问这种腐蚀是）。请问这种腐蚀是化学腐蚀还是电化学腐蚀化学腐蚀还是电化学腐蚀?为什么为什么?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,铁锅生锈是铁锅生锈是因为因为Fe-C-NaClFe-C-NaCl形成原电池。铁作负极，失形成原电池。铁作负极，失去电子变成亚铁离子，从而被腐蚀。去电子变成亚铁离子，从而被腐蚀。第14页/共43页知识小结金属阳离子失e-氧化反应3、金属腐蚀的类型化学腐蚀电化学腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀金属原子2、金属腐蚀的本质：1、金属腐蚀：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。M neM ne-MMn+n+第15页/共43页化学腐蚀与电化腐蚀的比较: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联系联系金属跟其他物质直接接触不纯金属或合金跟电解质溶液接触无电流产生有微弱电流产生金属被氧化较活泼金属被氧化两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍第16页/共43页钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较Fe2O3 nH2O（铁锈）通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍。析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜呈酸性。水膜呈中性或酸性很弱或碱性。电极反应负极Fe(-)Fe-2e-=Fe2+2Fe-4e-=2Fe2+正极C(+)2H+2e-=H2O2+2H2O+4e-=4OH-总反应:Fe+2H+=Fe2+H2 2Fe+2H2O+O2=2 Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3联系第17页/共43页科学探究科学探究 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、NaClNaCl溶液、溶液、CHCH3 3COOHCOOH溶液和煮沸后迅速冷却溶液和煮沸后迅速冷却的蒸馏水，你也可以选用其他物品，设计实的蒸馏水，你也可以选用其他物品，设计实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。不同条件下铁钉的腐蚀不同条件下铁钉的腐蚀第18页/共43页实实验验方方案案CHCH3 3COOHCOOH溶溶液液煮沸后迅速煮沸后迅速冷却的蒸馏冷却的蒸馏水水NaClNaCl溶液溶液煮沸后迅速煮沸后迅速冷却的蒸馏冷却的蒸馏水水植物油植物油记记录录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由于无由于无O O2 2，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由于无由于无O O2 2，铁钉未被铁钉未被腐蚀腐蚀无现象无现象由于无由于无O O2 2、H H2 2O O铁钉不铁钉不能被腐蚀能被腐蚀植植物物油油第19页/共43页影响金属腐蚀的因素：影响金属腐蚀的因素：(1)、金属的本性金属的本性：金属越活泼，就越容易失：金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀。去电子而被腐蚀。如果金属中能导电的杂质如果金属中能导电的杂质不如该金属活泼，则容易形成原电池而使金不如该金属活泼，则容易形成原电池而使金属发生电化学腐蚀。属发生电化学腐蚀。(2)、介质介质：遇潮湿空气、腐蚀性气体、电解：遇潮湿空气、腐蚀性气体、电解质溶液等，容易被腐蚀。质溶液等，容易被腐蚀。第20页/共43页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。第21页/共43页 在新疆吐鲁番和海南省两地，哪个地区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？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，易分稀少，而海南地区潮湿多雨，温度高，易发生电化学腐蚀。发生电化学腐蚀。第22页/共43页不会，因为月球上缺少水分和氧气。不会，因为月球上缺少水分和氧气。请你预测一下，铁在月球上会不会生锈？请你预测一下，铁在月球上会不会生锈？为什么？为什么？交流与讨论P25第23页/共43页大家大家讨论讨论1965年冬天，在湖北省荆州市附近的望山楚墓群中，出土了一把锋利无比的宝剑。专家通过对剑身八个鸟篆铭文的解读，证明此剑就是传说中的越王勾践剑。让人惊奇的是，这把青铜宝剑穿越了两千多年的历史长河，但剑身丝毫不见锈斑。它千年不锈的原因是什么呢？第24页/共43页思考与交流思考与交流 请根据生活常识以及下图总结金属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。么可以达到防止金属腐蚀的目的。第25页/共43页健身器材刷油漆以防锈健身器材刷油漆以防锈第26页/共43页衣架和电线的外面衣架和电线的外面包上一层塑料层包上一层塑料层第27页/共43页某些工具的某些工具的“机械转动部位机械转动部位”选用选用油脂来防锈油脂来防锈第28页/共43页给链条涂上机油给链条涂上机油,将钢圈表面镀上一层将钢圈表面镀上一层Cr,给支给支架烤上一层漆架烤上一层漆,将齿轮镀上一层铬并涂上机油。将齿轮镀上一层铬并涂上机油。第29页/共43页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。用牺牲镁块的方法来防止地用牺牲镁块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 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的金属更活泼的金属。要保护的金属更活泼的金属。用牺牲锌块的方法来保护用牺牲锌块的方法来保护船身，锌块必须定期更换船身，锌块必须定期更换锌块锌块第30页/共43页金属的防护方法金属的防护方法1 1、在金属表面覆盖保护层、在金属表面覆盖保护层2 2、改变金属的内部组织结构、改变金属的内部组织结构3 3、在要保护的金属上连接一种比该金属、在要保护的金属上连接一种比该金属更易失去电子的金属更易失去电子的金属刷油漆、涂机油、加塑料层不锈钢、马口铁、白口铁牺牲阳极的阴极保护法第31页/共43页原理：形成原电池反应时，让被保护金属做正极，不反应，起到保护作用；而活泼金属反应受到腐蚀。1.1.牺牲阳极保护法牺牲阳极保护法金属的电化学保护金属的电化学保护 牺牲阳极的阴极保护法示意图第32页/共43页2.2.外加电流法外加电流法 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解池的作为电解池的两个极，使两个极，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，在外加直流电的作用下使阴极得到保护。此法主要用于防止电的作用下使阴极得到保护。此法主要用于防止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。辅助阳极（不溶性）外加电流的阴极保护法示意图第33页/共43页金属防护的几种重要方法在金属表面覆盖保护层。改变金属内部的组织结构，制成合金。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。小结小结第34页/共43页20002000年5 5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：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CuCu2 2(OH)(OH)2 2COCO3 3 这三件17601760年铜铸的国宝在240 240 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A、它们的表面都电镀上了一层耐腐蚀的黄金；B、环境污染日趋严重，它们表面的铜绿被酸雨溶解洗去；C、铜的金属活动性比氢小，因此不宜被氧化；D、它们是含一定比例金、银、锡、锌的合金；D课堂练习第35页/共43页 为了探究金属腐蚀的条件和速率，某课外小组学生用不同金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在图示的三个装置内，并将这些装置在相同的环境中放置相同的一段时间，下列对实验结束时现象的描述不正确的是A实验结束时，装置左侧的液面一定会下降B实验结束时，装置一定比装置左侧液面低C实验结束时，装置中的铁钉腐蚀最严重D实验结束时，装置中的铁钉几乎没被腐蚀B第36页/共43页(2009年高考北京卷)下列叙述不正确的是()A铁表面镀锌，铁作阳极B船底镶嵌锌块，锌作负极，以防船体被腐蚀C钢铁吸氧腐蚀的正极反应：O22H2O4e=4OHD工业上电解饱和食盐水的阳极反应：2Cl-2e=Cl2A第37页/共43页探究一：镀锌铁皮和镀锡铁皮哪个更易被腐蚀？为什么？探究二、纯锌和粗锌哪个更易和酸反应？如果向酸中再加入硫酸铜又会什么现象？第38页/共43页下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是(5)(2)(1)(3)(4)第39页/共43页 在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢可用下列规律来判断：电解池原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防护措施的腐蚀。金属腐蚀快慢的判断第40页/共43页金属腐蚀速率的判断，首先应确定金属所处装置是原电池，还是电解池。其次判断该金属是原电池的正、负极，还是电解池的阴、阳极。最后利用金属腐蚀快慢的规律进行判断。防腐措施由好到差的顺序为：外加电流的阴极保护法防腐牺牲阳极的阴极保护法防腐一般防护条件的防腐无防护条件的防腐。第41页/共43页作业：1、优化2、课本“练习与实践”、“本专题作业”第42页/共43页感谢您的观赏！第43页/共43页