《金属的腐蚀和防护》(选修1).ppt
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1、第三章第三章 探索生活材料探索生活材料第二节第二节 金属的腐蚀和防护金属的腐蚀和防护铁锈斑斑铁锈斑斑铁管生锈了铁管生锈了四川省宜宾市城区的南门大桥四川省宜宾市城区的南门大桥钢铁钢铁生锈生锈造成大桥造成大桥断裂断裂!断裂断裂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的铜绿的主要成分是主要成分是Cu2(OH)2CO31、定义:、定义:P49 。一、金属的腐蚀一、金属的腐蚀 指金属或合金与周围接触到的气体指金属或合金与周围接触到的气体或液体进行或液体进行化学反应化学反应而腐蚀损耗的过程而腐蚀损耗的过程2)本质本质3)种类种类电化腐蚀电化腐蚀 (原电池、常见、有电流原电池、常见、有电流)
2、化学腐蚀化学腐蚀 (P54)(不多见、无电流不多见、无电流)金属失去电子被氧化金属腐蚀金属腐蚀的分类的分类化学腐蚀化学腐蚀电化腐蚀电化腐蚀析氢腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀(常见普遍)(常见普遍)金属的化学腐蚀:金属跟接触到的物质直接发生金属的化学腐蚀:金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。化学反应而引起的腐蚀。特点:反应简单、金属与氧化剂之间特点:反应简单、金属与氧化剂之间的氧化还原反应。的氧化还原反应。电电化化学学腐腐蚀蚀 :不不纯纯的的金金属属或或合合金金与与电电解解质质溶溶液液接接触触,会会发发生生原原电电池池反反应应,比比较活泼的金属失电子被氧化的腐蚀。较活泼的金属失电子被氧
3、化的腐蚀。两者往往两者往往同时同时发生,电化腐蚀更普遍发生,电化腐蚀更普遍相互相互联系联系较活泼较活泼金属被氧化金属被氧化金属被氧化金属被氧化本质本质有有微弱电流微弱电流产生产生无电流无电流产生产生有无有无电流电流不纯不纯金属或合金金属或合金跟跟电解质溶液电解质溶液及氧化及氧化剂接触剂接触金属跟氧化性物质金属跟氧化性物质直接接触直接接触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与电化学腐蚀的比较化学腐蚀与电化学腐蚀的比较 2 2、化学腐蚀、化学腐蚀 P49P49金属跟接触到的物质金属跟接触到的物质 (如如O O2 2 2 2、ClCl2 2 2 2 、SOSO2 2 2 2等等)直接
4、直接发生发生化学反应化学反应而引起的腐而引起的腐蚀。蚀。左边家用燃气灶的中心部位很容易生锈,而右边的左边家用燃气灶的中心部位很容易生锈,而右边的食品罐头放在南极食品罐头放在南极9090多年了,却很少生锈多年了,却很少生锈升温可加快升温可加快金属腐蚀金属腐蚀温度对化学腐蚀的影响:温度对化学腐蚀的影响:升温加快升温加快金属腐蚀金属腐蚀降温减慢降温减慢金属腐蚀金属腐蚀铁钉锈蚀的可能条件假设:铁钉锈蚀的可能条件假设:(1)(1)只只与与水水接触,接触,不不与与空气空气接触接触 (2)(2)不不与与水水接触,接触,只只与与空气空气接触接触 (3)(3)既既与与水水接触,接触,又又与与空气空气接触接触 (
5、4)(4)既既与与NaClNaCl溶液接触,溶液接触,又又与与空气空气接触接触 (5)(5)既既与与CHCH3 3COOHCOOH溶液接触,溶液接触,又又与与空气空气接触接触 P P50 50 科学探究科学探究(实验需要在一周前开始做实验需要在一周前开始做):将:将5 5颗洁净无锈的颗洁净无锈的铁钉分别放入以下铁钉分别放入以下5 5支试管中支试管中 A A盛有经煮沸迅速冷却的蒸馏水,铁钉被浸盛有经煮沸迅速冷却的蒸馏水,铁钉被浸 没,再加植物油没,再加植物油 盛干燥剂盛干燥剂CaClCaCl2 2,试管口塞一团棉花,并塞上塞子。,试管口塞一团棉花,并塞上塞子。加入蒸馏水,铁钉被浸没一半加入蒸馏水
6、,铁钉被浸没一半 盛盛NaClNaCl溶液,铁钉被浸没一半。溶液,铁钉被浸没一半。盛盛CHCH3 3COOHCOOH溶液,铁钉被浸没一半。溶液,铁钉被浸没一半。分时间段观察分时间段观察。P P50 50 实验方案实验方案实验探究报告实验探究报告 实验方案实验方案现象记录现象记录结论结论试管试管A A试管试管B B试管试管C C试管试管D D试管试管E E锈蚀由快到慢的顺序为:锈蚀由快到慢的顺序为:E D C B 或或 A 不纯的金属(或合金)跟电解质溶液不纯的金属(或合金)跟电解质溶液接触时,会发生接触时,会发生原电池反应原电池反应,比较活泼,比较活泼的金属失去电子而被氧化,这种腐蚀,的金属失
7、去电子而被氧化,这种腐蚀,叫做电化学腐蚀叫做电化学腐蚀.2 2)、电化学腐蚀(电化腐蚀)、电化学腐蚀(电化腐蚀)P50P50钢铁表面钢铁表面形成的微小形成的微小原电池原电池示意示意图图海边的铁制品比较容易生锈,为什么?海边的铁制品比较容易生锈,为什么?原理原理:原电原电池反应可加池反应可加快金属腐蚀快金属腐蚀请请比较下列现象的差异?比较下列现象的差异?铁与酸铁与酸反应,铁被腐反应,铁被腐蚀。腐蚀速率较慢。蚀。腐蚀速率较慢。铁作铁作负极被腐蚀负极被腐蚀腐蚀速率较快。腐蚀速率较快。原电池的组成条件原电池的组成条件(1)(1)、活泼性不同的两种金属(或金属、活泼性不同的两种金属(或金属 与石墨)构成
8、两个电极与石墨)构成两个电极(2)(2)、电解质溶液、电解质溶液(3)(3)、构成闭合电路、构成闭合电路发生发生氧化氧化反应的是反应的是_极(电极消耗)极(电极消耗)发生发生_反应的是反应的是_极(电极放出气极(电极放出气体或析出金属)体或析出金属)原电池正负极的判断原电池正负极的判断根据金属的活泼性判断根据金属的活泼性判断根据电极反应来判断根据电极反应来判断活泼活泼金属做极金属做极,不活泼不活泼金属金属(或可导电的非金属)做极或可导电的非金属)做极还原还原负负正正负负正正钢铁的电化学腐蚀:钢铁的电化学腐蚀:吸氧腐蚀:吸氧腐蚀:条件:钢铁在很弱的酸性或中性环境下的腐蚀。条件:钢铁在很弱的酸性或
9、中性环境下的腐蚀。条件:钢铁在很弱的酸性或中性环境下的腐蚀。条件:钢铁在很弱的酸性或中性环境下的腐蚀。特点:有氧气参加反应。特点:有氧气参加反应。特点:有氧气参加反应。特点:有氧气参加反应。负极:,电极反应式:负极:,电极反应式:正极:,电极反应式:正极:,电极反应式:总反应式:总反应式:2Fe4e-2Fe2+2H2O+O2+4e-4 OH-2Fe+2H2O+O2 2Fe(OH)2铁铁碳碳钢铁的钢铁的吸氧腐蚀吸氧腐蚀示意示意图图钢铁的电化学腐蚀:钢铁的电化学腐蚀:析氢腐蚀析氢腐蚀:条件:钢铁在潮湿空气中形成条件:钢铁在潮湿空气中形成酸性酸性环境下环境下 的腐蚀。的腐蚀。特点:有氢气产生。特点:
10、有氢气产生。负极:,电极反应式:负极:,电极反应式:正极:,电极反应式:正极:,电极反应式:总反应式:总反应式:Fe2e-Fe2+2H+2e-H2Fe+2H+Fe2+H2铁铁碳碳H2O+CO2 H2CO3H+HCO3-钢铁的钢铁的析氢腐析氢腐蚀蚀示意示意图图注意:注意:(1 1)电化腐蚀是通过构成无数微小的原)电化腐蚀是通过构成无数微小的原电池而发生的,作为负极的较活泼金属将电池而发生的,作为负极的较活泼金属将不断被腐蚀。而不活泼的金属(或非金属不断被腐蚀。而不活泼的金属(或非金属或其它杂质)则被保护。或其它杂质)则被保护。(2 2)电化学腐蚀,只有当金属跟电解质)电化学腐蚀,只有当金属跟电解
11、质溶液接触时,才会发生,并伴有微电流产溶液接触时,才会发生,并伴有微电流产生。生。(3)(3)升温、原电池反应都可加快金属腐蚀升温、原电池反应都可加快金属腐蚀钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较FeFe2 2O O3 3 n nH H2 2O O(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。析氢析氢腐蚀腐蚀吸氧吸氧腐蚀腐蚀条条件件较强较强酸性酸性。中性中性 酸性很弱酸性很弱COCO2 2+H+H2 2O O H H2 2COCO3 3 H H+HCO+HCO 3 3-电电极极反反应应负极负极Fe(-Fe(-)Fe-2e=FeFe-2
12、e=Fe2+2+2Fe-4e=2Fe2Fe-4e=2Fe2+2+正极正极C(+)C(+)2H2H+2e=H+2e=H2 2O O2 2+2H+2H2 2O+4e=4OHO+4e=4OH-总反应总反应:Fe+2HFe+2H+=Fe=Fe2+2+2Fe+2H2Fe+2H2 2O+OO+O2 2=2 Fe(OH)=2 Fe(OH)2 24Fe(OH)4Fe(OH)2 2+2H+2H2 2O+OO+O2 2=4Fe(OH)=4Fe(OH)3 3联联系系生成铁锈:生成铁锈:水膜呈水膜呈_水膜呈水膜呈_或或_思考题:马口铁和白口铁一旦有划痕后,在潮湿的空气中,谁被腐蚀的速度快?ZnFe马口铁SnFe白口铁
13、金属腐蚀的危害 金属的腐蚀对国民经济带来的损失是惊人的,据金属的腐蚀对国民经济带来的损失是惊人的,据7070年代美国的一份统计报告,全世界每年由于腐蚀年代美国的一份统计报告,全世界每年由于腐蚀而报废的金属设备和材料,约相当于金属年产量而报废的金属设备和材料,约相当于金属年产量的的1/31/3,至于因设备腐蚀损坏而引起的停工减产、,至于因设备腐蚀损坏而引起的停工减产、产品质量下降、污染环境、危害人体健康甚至造产品质量下降、污染环境、危害人体健康甚至造成严重事故的损失,就更无法估计了。当前,世成严重事故的损失,就更无法估计了。当前,世界各国都有许多优秀的科学家,从事金属腐蚀理界各国都有许多优秀的科
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