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第四节 金属的电化学腐蚀与防护1


第四章 电化学基础
第四节 金属的电化学腐蚀与防护 (一课时)

课前训练
以石墨作电极,电解下列水溶液,写出 电极反应及电解总反应式?

第一组:HCl 第二组:NaOH 第三组:CuSO4

第四组:NaCl

阅读:你有何感想?
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。

? 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。

? 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?

阅读课本P90-P91
1、什么是金属腐蚀?有哪些类别? 2、化学腐蚀和哪些因素有关? 3、什么是电化学腐蚀?有哪些类别?分别 发生哪些电极反应?

知识总结
一、 金属的电化学腐蚀
(一)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。 失e金属阳离子 (二)金属腐蚀的本质: 金属原子 氧化反应 M – ne-→Mn+ 化学腐蚀

(三)金属腐蚀的类型

电化腐蚀

知识总结
1、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。 影响因素:和接触物质的氧化性及温度有关。 2、电化学腐蚀:不纯的金属或合金与电解 质溶液接触,会发生原电池反应,比较活 泼的金属失电子被氧化的腐蚀。 析氢腐蚀 电化学腐蚀的类型 吸氧腐蚀

为什么铁在干燥的空气中不易生锈, 在潮湿的空气中却易生锈?

钢铁表面形成的微小原电池示意图

钢铁的析氢腐蚀示意图

钢铁的吸氧腐蚀示意图

思考:你能写出它们的电极反应式?

钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较
析氢腐蚀
条 件

吸氧腐蚀 水膜呈中性或酸性很弱或碱性
2Fe-4e-=2Fe2+ O2+2H2O+4e-=4OH2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 Fe2O3 · 2O nH (铁锈)

水膜呈酸性

电 负极Fe(- ) Fe-2e-=Fe2+ 极 正极C(+) 2H++2e-=H2↑ 反 应 总反应: Fe + 2H+ =

Fe2+ + H2 ↑ 联 系

通常两种腐蚀同时存在,但以后者更普遍。

思考与交流

1、 铁锈的成份是什么?是怎样形成的? 2、将经过酸洗除锈的铁钉,用饱和食盐水浸泡 一下,放入如图所示的具支试管中.几分钟后, 导管中的水柱上升了,你知道为什么吗?

课堂练习
1、如图, 水槽中试管内有一枚铁钉,放置数天观察:

(1) 若液面上升,则溶液呈 中性或碱性 性,发生
Fe–2e-=Fe2+ , 吸氧 腐蚀,电极反应式为:负极: O2+2H2O+4e-=4OH- 正极: (2) 若液面下降,则溶液呈 酸性 性,发生 析氢 腐蚀,电极反应式为: 负极: Fe–2e-=Fe2+ 2H++2e-=H2↑。 正极:

交流与讨论
请大家根据铁生锈的原理,思考 应采取什么措施防止铁生锈?
请大家阅读课本P92-93

二、金属的电化学保护
1、牺牲阳极保护法
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。

牺牲阳极的阴极保护法示意图

2、外加电流法 将被保护金属与另一附加电极作为电解池的 两个极,使被保护的金属作为阴极,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 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

除此以外还有其它防护方法?

小结
二、金属防护的几种重要方法 ①在金属表面覆盖保护层。 ②改变金属内部的组织结构,制成合金。 ③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。

课堂练习
2、2000年5月,保利集团在香港拍卖会上花费3000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[Cu2(OH)2CO3]这三件1760年铜铸的国宝在 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

(D)

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;

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?

课堂练习
3.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)


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