高中化學 第4章 課題4 金屬制品的防護同步課件 魯教版選修1

第第4 4章認識生活中的材料章認識生活中的材料課題課題4金屬制品的防護金屬制品的防護 欄目鏈接 金屬腐蝕的現(xiàn)象非常普遍。由金屬制成的日用品、生產工金屬腐蝕的現(xiàn)象非常普遍。由金屬制成的日用品、生產工具、機器部件、海輪的船殼等，如保養(yǎng)不好，都會腐蝕，從具、機器部件、海輪的船殼等，如保養(yǎng)不好，都會腐蝕，從而造成大量金屬的損耗。金屬被腐蝕后，外形、色澤以及機而造成大量金屬的損耗。金屬被腐蝕后，外形、色澤以及機械性能等方面都將發(fā)生變化，會使機器設備、儀器、儀表的械性能等方面都將發(fā)生變化，會使機器設備、儀器、儀表的精密度和靈敏度降低，影響使用以至報廢，甚至發(fā)生嚴重事精密度和靈敏度降低，影響使用以至報廢，甚至發(fā)生嚴重事故。至于因設備腐蝕損壞而引起停工減產、產品質量下降、故。至于因設備腐蝕損壞而引起停工減產、產品質量下降、污染環(huán)境、危害人體健康，甚至造成嚴重事故的損失，那就污染環(huán)境、危害人體健康，甚至造成嚴重事故的損失，那就更無法估計了。更無法估計了。 欄目鏈接 據(jù)初步估計，每年由于鋼鐵生銹使我國損失據(jù)初步估計，每年由于鋼鐵生銹使我國損失100100150150億億元。元。 因此，了解金屬腐蝕的原因，掌握防護的方法，是具有十因此，了解金屬腐蝕的原因，掌握防護的方法，是具有十分重要的意義的。那么要想減少或避免金屬腐蝕，我們應該分重要的意義的。那么要想減少或避免金屬腐蝕，我們應該采取什么措施？采取什么措施？請你舉出幾個你所了解的具體事例請你舉出幾個你所了解的具體事例 欄目鏈接 欄目鏈接一、自行車金屬部件為什么易被腐蝕一、自行車金屬部件為什么易被腐蝕 1 1金屬在有金屬在有_溶液存在情況下通過溶液存在情況下通過_反應發(fā)反應發(fā)生的腐蝕叫做電化學腐蝕。電化學腐蝕分為生的腐蝕叫做電化學腐蝕。電化學腐蝕分為_腐蝕和腐蝕和_腐蝕。這兩種電化學腐蝕中腐蝕金屬的氧化劑分別腐蝕。這兩種電化學腐蝕中腐蝕金屬的氧化劑分別是是_和和_。鋼鐵的兩種電化學腐蝕中，鐵都是作。鋼鐵的兩種電化學腐蝕中，鐵都是作為為_極，其電極反應式為極，其電極反應式為_。電解質電解質原電池原電池吸氧吸氧析氫析氫氧氣氧氣氫離子氫離子負負Fe=Fe22e 欄目鏈接 2 2金屬與氧化劑直接接觸而被腐蝕的過程，稱為金屬與氧化劑直接接觸而被腐蝕的過程，稱為_腐蝕。腐蝕。 3 3金屬腐蝕的本質是金屬原子金屬腐蝕的本質是金屬原子_電子變成金屬陽電子變成金屬陽離子，在此過程中金屬被離子，在此過程中金屬被_?；瘜W化學失去失去氧化氧化 欄目鏈接二、自行車金屬部件的防腐蝕二、自行車金屬部件的防腐蝕1 1給車架、擋泥板、車后座烤上一層漆；給車架、擋泥板、車后座烤上一層漆；2 2給鏈條涂上給鏈條涂上_，給軸承涂上，給軸承涂上_；3 3將車把、車圈、車輻條進行將車把、車圈、車輻條進行_；4 4將車座彈簧用一層將車座彈簧用一層“_”_”保護；保護；5 5采用采用_作自行車的零部件。作自行車的零部件。機油機油凡士林凡士林電鍍電鍍烤藍烤藍合金合金 欄目鏈接三、自行車中的合金材料三、自行車中的合金材料 1 1合金及其特點：合金是由金屬與其他金屬或非金屬合金及其特點：合金是由金屬與其他金屬或非金屬熔合制成的。它克服了單一金屬強度小的缺點，具有較好熔合制成的。它克服了單一金屬強度小的缺點，具有較好的的_、_、_性能。性能。 2 2自行車選材主要指標為自行車選材主要指標為_、_、_和和_。物理物理化學化學機械機械重量輕重量輕耐腐蝕耐腐蝕強度高強度高減震性能好減震性能好 欄目鏈接 3 3幾種常見合金。幾種常見合金。 (1)(1)鐵合金：優(yōu)點：鐵合金：優(yōu)點：_，缺點：，缺點：_； (2)(2)鋁合金：優(yōu)點：鋁合金：優(yōu)點：_、_、_、_性性高；高； (3)(3)鈦合金：優(yōu)點：鈦合金：優(yōu)點：_、_、_、_； (4)(4)鎂合金：優(yōu)點：鎂合金：優(yōu)點：_。使車架變輕使車架變輕笨重，易腐蝕笨重，易腐蝕質輕質輕成本低成本低易加工易加工機械機械重量輕重量輕強度高強度高韌性好韌性好耐腐蝕耐腐蝕質輕質輕 欄目鏈接四、金屬腐蝕的防護四、金屬腐蝕的防護 1 1金屬防護方法有兩大類。金屬防護方法有兩大類。 (1)(1)在金屬表面添加防護層，如在金屬表面添加防護層，如_、_、_、_等。等。 (2)(2)電化學保護法，如電化學保護法，如_和和_?？酒峥酒嵬繖C油涂機油電鍍電鍍烤藍烤藍犧牲陽極的陰極保護法犧牲陽極的陰極保護法外加電流的陰極保護法外加電流的陰極保護法 欄目鏈接2 2電鍍。電鍍。(1)(1)概念：在金屬表面鍍上一層有保護能力的概念：在金屬表面鍍上一層有保護能力的_。(2)(2)電鍍的原理：待鍍部件與直流電源的電鍍的原理：待鍍部件與直流電源的_極相連，鍍層極相連，鍍層金屬與直流電源的金屬與直流電源的_極相連，極相連，_的鹽溶液作電鍍的鹽溶液作電鍍的電解質溶液。的電解質溶液。金屬金屬負負正正鍍層金屬鍍層金屬 欄目鏈接3 3烤藍?？舅{。(1)(1)概念：又稱概念：又稱“發(fā)藍發(fā)藍”，可以增強鐵器件的抗腐蝕能力。，可以增強鐵器件的抗腐蝕能力。(2)(2)原因：烤藍在鐵器件的表面生成致密的原因：烤藍在鐵器件的表面生成致密的_薄薄膜。膜。四氧化三鐵四氧化三鐵 欄目鏈接 欄目鏈接知識點一金屬的腐蝕知識點一金屬的腐蝕 金屬腐蝕是指金屬或合金與周圍接觸到的氣體或液體進金屬腐蝕是指金屬或合金與周圍接觸到的氣體或液體進行化學反應而腐蝕損耗的過程。行化學反應而腐蝕損耗的過程。 1 1實質。實質。 金屬原子失去電子而被氧化的過程，即金屬原子失去電子而被氧化的過程，即M MM Mn nn ne e。 2 2類型。類型。 包括電化學腐蝕和化學腐蝕。包括電化學腐蝕和化學腐蝕。 欄目鏈接 欄目鏈接 (2)(2)電化學腐蝕：不純的金屬電化學腐蝕：不純的金屬( (或合金或合金) )接觸到電解質溶液接觸到電解質溶液發(fā)生原電池反應，相對較活潑的金屬原子失去電子而被氧化發(fā)生原電池反應，相對較活潑的金屬原子失去電子而被氧化所引起的腐蝕。所引起的腐蝕。 說明：說明：絕大多數(shù)金屬腐蝕屬電化學腐蝕。絕大多數(shù)金屬腐蝕屬電化學腐蝕。 特點是伴有微弱的電流產生。特點是伴有微弱的電流產生。 類型通常有析氫腐蝕和吸氧腐蝕兩種情況，以吸氧腐蝕類型通常有析氫腐蝕和吸氧腐蝕兩種情況，以吸氧腐蝕為主。這兩種腐蝕的差異主要體現(xiàn)在正極反應上。為主。這兩種腐蝕的差異主要體現(xiàn)在正極反應上。 欄目鏈接 3 3影響因素。影響因素。 (1)(1)金屬的本性：金屬越活潑，就越容易失去電子而被金屬的本性：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。形成原電池而使金屬發(fā)生電化學腐蝕。 (2)(2)介質：與金屬所接觸的電解質強弱有關；活潑金屬介質：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，在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。強電解質溶液中的腐蝕快于在弱電解質溶液中的腐蝕。 欄目鏈接 例例1 1 銅制品上的鋁質鉚釘，在潮濕空氣中易腐蝕的原因銅制品上的鋁質鉚釘，在潮濕空氣中易腐蝕的原因可描述為可描述為( () )A A形成原電池時鋁作負極形成原電池時鋁作負極B B形成原電池時銅作負極形成原電池時銅作負極C C形成原電池時，電流由鋁經導線流向銅形成原電池時，電流由鋁經導線流向銅D D鋁鉚釘發(fā)生了化學腐蝕鋁鉚釘發(fā)生了化學腐蝕 欄目鏈接 解析：解析：在潮濕環(huán)境下銅、鋁形成的原電池，活潑鋁作負在潮濕環(huán)境下銅、鋁形成的原電池，活潑鋁作負極，失電子發(fā)生氧化反應，銅得電子發(fā)生還原反應，電子極，失電子發(fā)生氧化反應，銅得電子發(fā)生還原反應，電子由鋁流向銅，而電流應由銅流向鋁，發(fā)生電化學腐蝕，故由鋁流向銅，而電流應由銅流向鋁，發(fā)生電化學腐蝕，故A A項正確。項正確。 答案：答案：A A 欄目鏈接判斷原電池正負極的方法判斷原電池正負極的方法 (1)(1)根據(jù)原電池兩極材料：較活潑的金屬作負極，較不活根據(jù)原電池兩極材料：較活潑的金屬作負極，較不活潑的金屬或非金屬作正極。潑的金屬或非金屬作正極。 (2)(2)根據(jù)電子或電流流向判斷：電子流出極為負極，電子根據(jù)電子或電流流向判斷：電子流出極為負極，電子流入極為正極，電流流向正好相反。流入極為正極，電流流向正好相反。方方 法法技技 巧巧 欄目鏈接 (3)(3)根據(jù)內電路離子遷移方向：陽離子流向原電池正極，根據(jù)內電路離子遷移方向：陽離子流向原電池正極，陰離子流向原電池負極。陰離子流向原電池負極。 (4)(4)根據(jù)電極附近的反應現(xiàn)象判斷：一般質量減小的為負根據(jù)電極附近的反應現(xiàn)象判斷：一般質量減小的為負極，質量增加的為正極。極，質量增加的為正極。方方 法法技技 巧巧 欄目鏈接變變 式式應應 用用1 1(2014(2014湛江二中高二學業(yè)水平模擬考試湛江二中高二學業(yè)水平模擬考試) )最易使鋼鐵最易使鋼鐵生銹的環(huán)境是生銹的環(huán)境是( () ) A A干燥的空氣干燥的空氣 B B潮濕的空氣潮濕的空氣 C C浸沒在水中浸沒在水中 D D浸沒在油中浸沒在油中答案：答案：B B 欄目鏈接知識點二金屬腐蝕的類型比較知識點二金屬腐蝕的類型比較1 1化學腐蝕和電化學腐蝕的比較?；瘜W腐蝕和電化學腐蝕的比較。類型類型化學腐蝕化學腐蝕電化學腐蝕電化學腐蝕條件條件金屬跟接觸的物質金屬跟接觸的物質反應反應不純金屬或合金跟電解質溶不純金屬或合金跟電解質溶液接觸液接觸現(xiàn)象現(xiàn)象不產生電流不產生電流有微弱的電流產生有微弱的電流產生反應反應金屬被氧化金屬被氧化較活潑的金屬被氧化較活潑的金屬被氧化相互關系相互關系化學腐蝕和電化學腐蝕往往同時發(fā)生化學腐蝕和電化學腐蝕往往同時發(fā)生 欄目鏈接2.2.吸氧腐蝕和析氫腐蝕的比較。吸氧腐蝕和析氫腐蝕的比較。類型類型吸氧腐蝕吸氧腐蝕析氫腐蝕析氫腐蝕條件條件水膜呈弱酸性或中性水膜呈弱酸性或中性水膜呈酸性水膜呈酸性正極反應正極反應(O(O2 2) )O O2 22H2H2 2O O4e4e=4OH=4OH2H2H2e2e=H=H2 2負極反應負極反應(Fe)(Fe)2Fe2Fe4e4e=2Fe=2Fe2 2FeFe2e2e=Fe=Fe2 2總反應式總反應式4Fe4Fe3O3O2 26H6H2 2O=4Fe(OH)O=4Fe(OH)3 3FeFe2H2H=Fe=Fe2 2H H2 2 欄目鏈接 例例2 2 下列現(xiàn)象與電化學腐蝕無關的是下列現(xiàn)象與電化學腐蝕無關的是( () )A A黃銅黃銅( (銅鋅合金銅鋅合金) )制作的銅鑼不易生銅綠制作的銅鑼不易生銅綠B B生鐵比軟鐵芯生鐵比軟鐵芯( (幾乎是純鐵幾乎是純鐵) )容易生銹容易生銹C C鐵質器件附有銅質配件，在接觸處易生鐵銹鐵質器件附有銅質配件，在接觸處易生鐵銹D D銀質獎牌在空氣中久置后表面變暗銀質獎牌在空氣中久置后表面變暗 欄目鏈接 解析：解析：黃銅黃銅( (銅鋅合金銅鋅合金) )制作的銅鑼不易生銅綠，因為銅鋅制作的銅鑼不易生銅綠，因為銅鋅合金遇到電解質溶液構成原電池時，銅作原電池的正極，發(fā)合金遇到電解質溶液構成原電池時，銅作原電池的正極，發(fā)生還原反應；生鐵比軟鐵芯生還原反應；生鐵比軟鐵芯( (幾乎是純鐵幾乎是純鐵) )容易生銹，是因為容易生銹，是因為生鐵中含碳，遇到電解質構成原電池時鐵作負極，發(fā)生氧化生鐵中含碳，遇到電解質構成原電池時鐵作負極，發(fā)生氧化反應；鐵質器件附有銅質配件，在接觸處易生鐵銹，是因為反應；鐵質器件附有銅質配件，在接觸處易生鐵銹，是因為鐵和銅在遇到電解質溶液時會形成原電池，鐵因為發(fā)生氧化鐵和銅在遇到電解質溶液時會形成原電池，鐵因為發(fā)生氧化反應而生銹；銀質獎牌在空氣中久置后表面變暗，因為單質反應而生銹；銀質獎牌在空氣中久置后表面變暗，因為單質銀直接被空氣中的物質所氧化，并沒有形成原電池。銀直接被空氣中的物質所氧化，并沒有形成原電池。 答案：答案：D D 欄目鏈接變變 式式應應 用用2 2化學腐蝕與電化學腐蝕的相同點是化學腐蝕與電化學腐蝕的相同點是( () )A A金屬與氧化劑直接反應金屬與氧化劑直接反應B B金屬原子失電子被氧化的過程金屬原子失電子被氧化的過程C C無電流無電流D D有電流有電流 欄目鏈接變變 式式應應 用用 解析：解析：不管是化學腐蝕還是電化學腐蝕，反應的實質都不管是化學腐蝕還是電化學腐蝕，反應的實質都是金屬原子失電子被氧化的過程；區(qū)別是化學腐蝕無電流，是金屬原子失電子被氧化的過程；區(qū)別是化學腐蝕無電流，而電化學腐蝕產生電流。而電化學腐蝕產生電流。 答案：答案：B B 欄目鏈接知識點三金屬的防護知識點三金屬的防護 1 1思路。思路。 金屬防護的思路是將腐蝕物與金屬隔離開來以減弱化學腐金屬防護的思路是將腐蝕物與金屬隔離開來以減弱化學腐蝕，避免形成原電池以減弱電化學腐蝕。蝕，避免形成原電池以減弱電化學腐蝕。 2 2常用防護方法。常用防護方法。 (1)(1)改變金屬的結構：制成各種合金；如不銹鋼改變金屬的結構：制成各種合金；如不銹鋼( (鋼中加入鋼中加入一定量的鎳和鉻一定量的鎳和鉻) )等。等。 (2)(2)加保護層：電鍍、熱鍍、噴鍍、涂漆、涂油等，或制成加保護層：電鍍、熱鍍、噴鍍、涂漆、涂油等，或制成氧化膜保護；如在鋼鐵制品表面生成氧化膜保護；如在鋼鐵制品表面生成FeFe3 3O O4 4，在鋁制品表面生，在鋁制品表面生成成AlAl2 2O O3 3等。等。 欄目鏈接 (3)(3)電化學保護法：消除引起金屬發(fā)生電化學腐蝕的原電池電化學保護法：消除引起金屬發(fā)生電化學腐蝕的原電池反應的方法。反應的方法。 犧牲陽極的陰極保護法：在被保護的金屬上連接一種更犧牲陽極的陰極保護法：在被保護的金屬上連接一種更活潑的金屬，當發(fā)生電化學腐蝕時，首先腐蝕的是負極活潑的金屬，當發(fā)生電化學腐蝕時，首先腐蝕的是負極( (活潑活潑金屬一極金屬一極) )，這樣保護了另一極的金屬不被腐蝕。，這樣保護了另一極的金屬不被腐蝕。如在輪船船身上裝上一定數(shù)量的鋅塊，地下鋼鐵管道連接鎂如在輪船船身上裝上一定數(shù)量的鋅塊，地下鋼鐵管道連接鎂塊來防止鋼鐵的腐蝕等。塊來防止鋼鐵的腐蝕等。 說明：說明：使用此法時，作負極的金屬要定期更換。使用此法時，作負極的金屬要定期更換。 欄目鏈接 外加電流的陰極保護法：將被保護的金屬與外加直流電外加電流的陰極保護法：將被保護的金屬與外加直流電源負極相連，能導電的惰性材料源負極相連，能導電的惰性材料( (如石墨如石墨) )與電源正極相連，與電源正極相連，通電后，被保護的金屬上積累電子而防止其被氧化而腐蝕。通電后，被保護的金屬上積累電子而防止其被氧化而腐蝕。 3 3影響防腐方法選擇的因素。影響防腐方法選擇的因素。 (1)(1)金屬制品的使用期限。如果是短期使用，不需采用昂貴金屬制品的使用期限。如果是短期使用，不需采用昂貴的防腐方法。的防腐方法。 (2)(2)金屬制品的使用環(huán)境。不同的環(huán)境造成金屬腐蝕的因素、金屬制品的使用環(huán)境。不同的環(huán)境造成金屬腐蝕的因素、金屬發(fā)生腐蝕的速率不同，使用的防腐方法也不同。金屬發(fā)生腐蝕的速率不同，使用的防腐方法也不同。 (3)(3)對金屬制品外觀的要求。對金屬制品外觀的要求。 欄目鏈接4 4幾種防腐方法的比較。幾種防腐方法的比較。方法方法防腐效果防腐效果價格價格鍍塑鍍塑差差便宜便宜涂油漆涂油漆一般一般便宜便宜鍍錫鍍錫好好中等中等鍍鉻鍍鉻好好昂貴昂貴鍍鋅鍍鋅很好很好中等中等使用不銹鋼使用不銹鋼很好很好昂貴昂貴鐵器件烤藍鐵器件烤藍好好中等中等 欄目鏈接 例例3 3 金屬的防護分為物理方法和化學方法，例如：刷漆金屬的防護分為物理方法和化學方法，例如：刷漆在輪船船身上嵌上鋅塊包塑料層涂油脂鍍上在輪船船身上嵌上鋅塊包塑料層涂油脂鍍上不活潑金屬在地下鋼鐵管道上連接鋅塊等，其中屬于化不活潑金屬在地下鋼鐵管道上連接鋅塊等，其中屬于化學方法的是學方法的是( () ) A A B B C C D D全部全部 欄目鏈接 解析：解析：金屬防護的方法分為物理方法和化學方法。化學方金屬防護的方法分為物理方法和化學方法?；瘜W方法是通過化學反應而使金屬受到保護，原理是相同的，法是通過化學反應而使金屬受到保護，原理是相同的，都是犧牲活潑金屬保護鋼鐵的方法，故選都是犧牲活潑金屬保護鋼鐵的方法，故選A A。 答案：答案：A A 欄目鏈接變變 式式應應 用用3 3下列措施不能有效防止鋼鐵腐蝕的是下列措施不能有效防止鋼鐵腐蝕的是( () )A A在鋼鐵中加入鉻在鋼鐵中加入鉻B B把鋼鐵零件放在機油中保存把鋼鐵零件放在機油中保存C C在較小鋼鐵制品的表面包裹塑料在較小鋼鐵制品的表面包裹塑料D D在大型鐵殼船表面噴涂油漆并上銅塊在大型鐵殼船表面噴涂油漆并上銅塊 解析：解析：在大型鐵殼船表面噴涂油漆并上鋅塊，才能有效保在大型鐵殼船表面噴涂油漆并上鋅塊，才能有效保護船體。護船體。 答案：答案：D D 欄目鏈接