高中化學 3.2金屬的腐蝕和防護課件 新人教版選修1.ppt

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1．能描述金屬腐蝕的類型和化學原理。 2．了解影響金屬腐蝕的快慢因素。 3．知道金屬防護的常用方法。 4．認識防止金屬腐蝕的重要意義。,第二節(jié) 金屬的腐蝕和防護,金屬的腐蝕是指金屬或合金與周圍接觸到的氣體或液體進行_________而_________的過程。金屬的腐蝕一般分為化學腐蝕和電化學腐蝕。 化學腐蝕 金屬跟接觸到的物質_________________而引起的腐蝕。 電化學腐蝕 (1)電化學腐蝕的概念：不純的金屬(或合金)跟______溶液接觸時，會發(fā)生_______反應，比較活潑的金屬_____電子而被_____，這種腐蝕叫做電化學腐蝕。,化學反應,腐蝕損耗,直接發(fā)生化學反應,電解質,原電池,失去,氧化,1．,2．,(2)電化學腐蝕的類型 在潮濕的空氣里，鋼鐵表面吸附了一層薄薄的水膜。水能電離出少量的H＋和OH－，同時由于空氣中CO2的溶解，使水里的 H＋增多：H2O＋CO2 H2CO3 ____________。這樣在鋼鐵表面形成了一層電解質溶液的薄膜，它跟鋼鐵里的鐵和少量的碳構成無數(shù)微小的原電池。___是負極，電極反應為： ________________。 ①鋼鐵表面的水膜酸性很弱或者呈中性，在正極上是溶解在水膜中的O2得到電子而被還原(鋼鐵的腐蝕主要是這種情況)： 。 ②如果水膜的酸性較強，在正極，則是溶液中的H＋得到電子而被還原：2H＋＋2e－===H2↑。,H＋＋HCO3－,Fe,Fe－2e－===Fe2＋,2H2O＋O2＋4e－===4OH－,1.影響金屬腐蝕的因素 (1)金屬的本性：金屬_______越易被腐蝕。 (2)介質的影響：在_____的空氣中接觸腐蝕性氣體或電 解質溶液，都容易被腐蝕。 2．金屬的防護方法,越活潑,潮濕,加保護層法,涂油漆,包塑料層,電鍍,電化學法,失電子,改變金屬內部結構,為什么說電化學腐蝕是造成鋼鐵腐蝕的主要原因？ 提示 由于鋼鐵直接接觸化學物質而發(fā)生化學腐蝕的機會并不多，而接觸電解質溶液的機會卻比較多，且鋼鐵本身又是鐵碳合金。因此，易于形成原電池而發(fā)生電化學腐蝕。 為什么鋼鐵在潮濕的環(huán)境中比在干燥的環(huán)境中更容易生銹？ 提示 不純的金屬或合金，在潮濕的空氣中形成微小原電池發(fā)生電化學腐蝕，主要發(fā)生吸氧腐蝕，加快了反應速率。,【慎思1】,【慎思2】,如圖，各燒杯中盛有海水，鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序為________。 提示 ④②①③ ②③④實質均為原電池裝置。③中Fe為正極，被保護；②④中Fe為負極，均被腐蝕，但相對來說Fe和Cu的金屬活動性之間的差別比Fe和Sn的差別大，故Fe－Cu原電池中Fe被腐蝕得快；①中因鐵不純而發(fā)生原電池反應。,【慎思3】,(1)吸氧腐蝕：鋼鐵表面的水膜酸性很弱或者呈中性或堿性。 負極(Fe)：2Fe－4e－===2Fe2＋ 正極(C)：O2＋2H2O＋4e－===4OH－,鋼鐵的電化學腐蝕示意圖,(2)析氫腐蝕：鋼鐵表面的水膜酸性較強。 負極(Fe)：Fe－2e－===Fe2＋ 正極(C)：2H＋＋2e－===H2↑ 在溶液中： Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 2Fe(OH)3===Fe2O3＋3H2O (Fe2O3是鐵銹的主要成分),下圖是鐵釘在某溶液中被腐蝕的實驗(開始時試管中液面和試管外液面等高)。 (1)甲、乙兩圖溶液中呈酸性的是________(填“甲”或“乙”)。 (2)甲圖中電極反應式：正極________，負極________。 (3)乙圖中發(fā)生反應的離子方程式是_____________________ __________________________________________________。,【例1】?,解析 從兩圖中液面的高度可以看出，甲圖試管內液面上升，說明氣體體積減小，有氧氣被吸收，發(fā)生吸氧腐蝕。乙圖試管內液面下降，說明氣體體積增大，有氫氣生成，發(fā)生析氫腐蝕。 答案 (1)乙 (2)O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 2Fe－4e－===2Fe2＋ (3)Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 點評 判斷析氫腐蝕還是吸氧腐蝕，可以看溶液的酸堿性或氣體體積的變化。,如圖裝置中，小試管內為紅墨水，具支試管內盛有pH＝4久置的雨水和生鐵片。實驗時觀察到：開始時導管內液面下降，一段時間后導管內液面回升，略高于小試管內液面。下列說法正確的是( )。 A．生鐵片中的碳是原電池的陽極，發(fā)生還原反應 B．雨水酸性較強，生鐵片僅發(fā)生析氫腐蝕 C．墨水回升時，碳電極反應式為 O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．具支試管中溶液pH逐漸減小,【體驗1】?,解析 生鐵片中的碳是原電池的正極，A錯；雨水酸性較強，開始時鐵片發(fā)生化學腐蝕和析氫腐蝕，產生氫氣，導管內液面下降，一段時間后鐵片發(fā)生吸氧腐蝕，吸收氧氣，導管內液面回升，B錯；墨水回升時，鐵片發(fā)生吸氧腐蝕，碳極為正極，電極反應為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C對；鐵片無論是發(fā)生析氫腐蝕還是吸氧腐蝕，具支試管內溶液pH均增大，D錯。 答案 C,根據(jù)不同的用途選擇不同的材料組成耐蝕合金，或在金屬中添加合金元素，提高其耐蝕性，可以防止或減緩金屬的腐蝕。 形成保護層 在金屬表面覆蓋各種保護層，把被保護金屬與腐蝕性介質隔開，是防止金屬腐蝕的有效方法。工業(yè)上普遍使用的保護層有非金屬保護層和金屬保護層兩大類。它們是用化學方法、物理方法和電化學方法實現(xiàn)的。,1．改善金屬的內部結構,2．,(1)金屬的氧化處理 如將鋼鐵制品加到NaOH和NaNO2的混合溶液中，加熱處理，其表面即可形成一層厚度為0.5～1.5 μm的藍色氧化膜(主要成分為Fe3O4)，以達到鋼鐵防腐蝕的目的，此過程稱為發(fā)藍處理，簡稱發(fā)藍。 (2)非金屬涂層 用非金屬物質如油漆、塑料、搪瓷、礦物性油脂等涂覆在金屬表面上形成保護層，稱為非金屬涂層，也可達到防腐蝕的目的。 (3)金屬保護層 它是以一種金屬鍍在被保護的另一種金屬制品表面上所形成的保護鍍層。,(4)電化學保護法 電化學保護法是根據(jù)電化學原理在金屬設備上采取一定措施，從而防止或減輕金屬腐蝕的方法。其中常用的有犧牲陽極的陰極保護法。 犧牲陽極保護法是用比被保護金屬活潑的金屬或合金作陽極，固定在被保護金屬上，形成原電池，被保護金屬作陰極而得到保護。(注：陽極是發(fā)生氧化反應的電極，原電池中負極也叫陽極。通常情況下原電池的兩極稱為正、負極，一般不稱作陽、陰極)如在輪船的下部鑲嵌鋅塊。另外還可將被保護金屬與另一附加電極作為電解池的兩個極，使被保護的金屬作為陰極，在外加直流電的作用下使陰極得到保護。,下列幾種鐵板在鍍層被破壞后，最耐腐蝕的是( )。 A．鍍鋅鐵板 B．鍍銅鐵板 C．鍍錫鐵板 D．鍍鉛鐵板 解析 A項鍍鋅鐵板，鍍層被破壞后，構成鋅－鐵原電池，鋅為負極被氧化；鐵為正極，鐵得以保護，故最耐腐蝕；B、C、D三項中鍍層被破壞后，鐵容易被腐蝕；因為銅、錫、鉛的金屬性比鐵弱，形成原電池時，鐵為負極失去電子被氧化，故不耐腐蝕。 答案 A 點評 在金屬的防護中，若連接比主體金屬活潑性強的金屬，則主體金屬得到保護。,【例2】?,金屬的本性是影響金屬腐蝕的主要因素，金屬越活潑，就越容易失去電子而被腐蝕。 介質對金屬腐蝕的影響很大，通常通過改變介質或改變腐蝕性介質的濃度改變金屬腐蝕的速率。,為了保護地下鋼管不受腐蝕，可采用的方法是( )。 A．將它與直流電源負極相連 B．將它與直流電源正極相連 C．將它與銅板相連 D．將它與鋅板相連 解析 本題是為保護地下鋼管不受腐蝕。從選項內容來看，應采用的是電化學保護方法，只要是使鋼管上有富集的電子就可受到保護。 答案 AD,【體驗2】?,影響金屬腐蝕的因素 (1)金屬的本性：金屬越活潑，就越容易失去電子而被腐蝕，如果金屬中能導電的雜質不如該金屬活潑，則容易形成原電池而使金屬發(fā)生電化學腐蝕。 (2)介質：與金屬所接觸的電解質強弱有關，活潑金屬在電解質溶液中的腐蝕快于在非電解質溶液中的腐蝕。 如何防止鐵的銹蝕是工業(yè)上研究的重點內容。為研究鐵銹蝕的影響因素，某同學做了如下探究實驗：,實驗探究八 金屬腐蝕的快慢及防護,回答以下問題： (1)上述實驗中發(fā)生了電化學腐蝕的是(填實驗序號)________；在電化學腐蝕中，負極反應是________；正極反應是________； (2)由該實驗可知，可以影響鐵銹蝕速率的因素是____________ ____________________________________________________； (3)為防止鐵的銹蝕，工業(yè)上普遍采用的方法是_____________ ______________________________________________________________________________________________ (答兩種方法)。 (4)通過本次探究你能否總結出判斷金屬腐蝕快慢的規(guī)律？ __________________________________________________________________________________________________________。,解析 解答第(1)題應注意聯(lián)系金屬的化學腐蝕與電化學腐蝕的區(qū)別，電化學腐蝕是不純的金屬與電解質溶液接觸，因發(fā)生原電池反應，較活潑的金屬失電子而被氧化，分析題中實驗可知，實驗3、4、5、6發(fā)生了電化學腐蝕，其中負極反應是Fe－2e－===Fe2＋，正極反應是O2＋2H2O＋4e－===4OH－。 解答第(2)題時，對比實驗1和3可得出濕度增大，可使鐵銹蝕速率加快；對比實驗3、4可知增大O2濃度可加快鐵銹蝕的速率；對比實驗4、5可知升高溫度可加快鐵銹蝕的速率；對比實驗5、6可知電解質的存在會使鐵銹蝕的速率加快。 第(3)題，為防止鐵的銹蝕，根據(jù)鐵銹蝕的類型，可采用犧牲陽極的陰極保護法、外加電流的陰極保護法，還可把鐵制成不銹鋼(合金)，亦可采用噴油漆、涂油脂、電鍍、表面鈍化等方法使鐵與空氣、水等物質隔離，以防止金屬腐蝕。,答案 (1)3、4、5、6 Fe－2e－===Fe2＋(或2Fe－4e－===2Fe2＋) 2H2O＋O2＋4e－===4OH－ (2)濕度、溫度、O2的濃度、電解質的存在 (3)電鍍、烤藍等表面覆蓋保護層，犧牲陽極的陰極保護法(其他合理答案也可) (4)判斷金屬腐蝕快慢的規(guī)律 ①金屬腐蝕的快慢取決于與金屬接觸的氧化劑的氧化能力的大小，氧化劑氧化性越強，金屬腐蝕越嚴重。,②通常金屬腐蝕的快慢類型：電解池的陽極＞原電池的負極＞自然的腐蝕＞原電池的正極(保護)＞電解池的陰極(保護)。 ③當同為形成原電池時，與以下兩因素有關： a．與構成原電池的材料有關，兩極材料的活動性差別越大，活潑金屬被腐蝕的就越快；b.與金屬所接觸的電解質溶液強弱有關，活潑金屬在電解質溶液中的腐蝕快于在非電解質溶液中的腐蝕，在強電解質溶液中的腐蝕快于在弱電解質溶液中的腐蝕。,