人教版高中化学 金属的电化学腐蚀与防护课件 新人教选修4.ppt
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1、第四章第四章第四章第四章 电化学基础电化学基础电化学基础电化学基础第第4节节 金属的电化学腐蚀与防护金属的电化学腐蚀与防护2021/8/9 星期一1请比较下列请比较下列请比较下列请比较下列FeFe腐蚀的快慢?腐蚀的快慢?腐蚀的快慢?腐蚀的快慢?铁与酸反应,铁被铁与酸反应,铁被腐蚀。腐蚀。铁与碳形成原电池铁与碳形成原电池铁作负极被腐蚀铁作负极被腐蚀。腐蚀速率较慢。腐蚀速率较慢。腐蚀速率较快。腐蚀速率较快。2021/8/9 星期一2金属的腐蚀现象非常普遍:金属的腐蚀现象非常普遍:1 1、钢铁生锈:、钢铁生锈:铁锈的主要成分:铁锈的主要成分:金属腐蚀的不利后果有哪些?金属腐蚀的不利后果有哪些?FeF
2、e2 2O O3 3XHXH2 2O OCuCu2 2(OH)(OH)2 2COCO3 32 2、铜器表面生成铜绿:、铜器表面生成铜绿:铜绿的主要成分:铜绿的主要成分:2021/8/9 星期一3金属的腐蚀现象非常普遍:金属的腐蚀现象非常普遍:金属腐蚀的不利后果有哪些?金属腐蚀的不利后果有哪些?FeFe2 2O O3 3XHXH2 2O OCuCu2 2(OH)(OH)2 2COCO3 32 2、铜器表面生成铜绿:、铜器表面生成铜绿:铜绿的主要成分:铜绿的主要成分:1 1、钢铁生锈:、钢铁生锈:铁锈的主要成分:铁锈的主要成分:2021/8/9 星期一4 2007年8月1日,美国明尼苏达州一座跨越
3、密西西比河的大桥发生坍塌。事故造成6人死亡。2021/8/9 星期一5金属制品的腐蚀金属制品的腐蚀 金属腐蚀给生产生活带来很多不便,造成了金属腐蚀给生产生活带来很多不便,造成了金属腐蚀给生产生活带来很多不便,造成了金属腐蚀给生产生活带来很多不便,造成了巨大的经济损失。巨大的经济损失。巨大的经济损失。巨大的经济损失。全世界每年因为金属腐蚀造成的直接经济损失约全世界每年因为金属腐蚀造成的直接经济损失约全世界每年因为金属腐蚀造成的直接经济损失约全世界每年因为金属腐蚀造成的直接经济损失约达达达达7000700070007000亿美元,是地震、水灾、台风等自然灾害亿美元,是地震、水灾、台风等自然灾害亿美
4、元,是地震、水灾、台风等自然灾害亿美元,是地震、水灾、台风等自然灾害造成损失总和的造成损失总和的造成损失总和的造成损失总和的6 6 6 6倍。倍。倍。倍。我国因金属腐蚀造成的损失占国民生产总值我国因金属腐蚀造成的损失占国民生产总值我国因金属腐蚀造成的损失占国民生产总值我国因金属腐蚀造成的损失占国民生产总值(GNP)(GNP)(GNP)(GNP)的的的的4%4%4%4%,钢铁因腐蚀而报废的数量约占钢铁当年产,钢铁因腐蚀而报废的数量约占钢铁当年产,钢铁因腐蚀而报废的数量约占钢铁当年产,钢铁因腐蚀而报废的数量约占钢铁当年产量的量的量的量的25%-30%25%-30%25%-30%25%-30%。金属
5、腐蚀还可能造成环境污染。金属腐蚀还可能造成环境污染。金属腐蚀还可能造成环境污染。金属腐蚀还可能造成环境污染。2021/8/9 星期一6一、金属腐蚀的本质:一、金属腐蚀的本质:是金属或合金与周围接触到是金属或合金与周围接触到的气体或液体发生氧化还原反的气体或液体发生氧化还原反应而引起损耗的过程。应而引起损耗的过程。M-ne-=Mn+2021/8/9 星期一7二、金属腐蚀的类型:二、金属腐蚀的类型:(1)化学腐蚀)化学腐蚀金属跟接触到的物质直接发生化学反金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀叫做应而引起的腐蚀叫做化学腐蚀化学腐蚀。(2)电化学腐蚀)电化学腐蚀不纯的金属跟电解质溶液接触时,会
6、不纯的金属跟电解质溶液接触时,会发生原电池反应,比较活泼的金属失电发生原电池反应,比较活泼的金属失电子而被氧化的腐蚀叫做子而被氧化的腐蚀叫做电化学腐蚀电化学腐蚀。2021/8/9 星期一8化学腐蚀和电化学腐蚀的比较化学腐蚀和电化学腐蚀的比较化学腐蚀和电化学腐蚀的比较化学腐蚀和电化学腐蚀的比较相互相互关系关系反应反应现象现象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和电化学腐蚀同时发生,化学腐蚀和电化学腐蚀同时发生,但电化学腐蚀更普遍但电化学腐蚀更普遍较活泼的金属被氧较活泼的金属被氧化化金属被氧化金属被氧化有微弱的电流产生有微弱的电流产生不产生电流不产生电流不纯金属或合金跟不纯金属或合
7、金跟电解质溶液接触电解质溶液接触金属跟接触的物金属跟接触的物质反应质反应2021/8/9 星期一9钢铁在干燥的空气里长时间钢铁在干燥的空气里长时间不易被腐蚀不易被腐蚀,但在潮湿的空气里但在潮湿的空气里却很快被腐蚀却很快被腐蚀,这是什么原因呢这是什么原因呢?在潮湿的空气里在潮湿的空气里,钢铁表面吸附了一层钢铁表面吸附了一层薄薄的水膜。水中溶有薄薄的水膜。水中溶有O O2 2、COCO2 2、SOSO2 2等等气体,这样在气体,这样在钢铁表面形成了一层电解钢铁表面形成了一层电解质溶液的薄膜质溶液的薄膜,它跟钢铁里的铁和少量的它跟钢铁里的铁和少量的碳构成无数微小的原电池碳构成无数微小的原电池。202
8、1/8/9 星期一10钢铁的钢铁的析氢腐蚀析氢腐蚀示意图示意图钢铁的钢铁的吸氧腐蚀吸氧腐蚀示意图示意图钢铁在潮湿的空气中发生的电化学腐蚀的原理:钢铁在潮湿的空气中发生的电化学腐蚀的原理:负极(负极(Fe):):Fe2e=Fe2+正极(正极(C):):2H+2e=H2或或2H2O+O2+4e=4OH2021/8/9 星期一115.5.金属腐蚀快慢的判断:金属腐蚀快慢的判断:金属腐蚀快慢的判断:金属腐蚀快慢的判断:(1)(1)与构成微电池两极的材料有关。两极材料的活动与构成微电池两极的材料有关。两极材料的活动与构成微电池两极的材料有关。两极材料的活动与构成微电池两极的材料有关。两极材料的活动性差别
9、性差别性差别性差别越大越大越大越大,氧化还原反应的速率越,氧化还原反应的速率越,氧化还原反应的速率越,氧化还原反应的速率越 ,活泼金属,活泼金属,活泼金属,活泼金属被腐蚀的速度越被腐蚀的速度越被腐蚀的速度越被腐蚀的速度越 。(2)(2)电解原理引起的腐蚀电解原理引起的腐蚀电解原理引起的腐蚀电解原理引起的腐蚀 原电池原理引起的腐原电池原理引起的腐原电池原理引起的腐原电池原理引起的腐蚀蚀蚀蚀 化学腐蚀化学腐蚀化学腐蚀化学腐蚀 有防腐措施的腐蚀。有防腐措施的腐蚀。有防腐措施的腐蚀。有防腐措施的腐蚀。(3 3)同一种金属的腐蚀:在强电解质中)同一种金属的腐蚀:在强电解质中)同一种金属的腐蚀:在强电解质
10、中)同一种金属的腐蚀:在强电解质中 弱电解弱电解弱电解弱电解质中质中质中质中 非电解质中非电解质中非电解质中非电解质中(4 4)一般说来:原电池原理引起的腐蚀)一般说来:原电池原理引起的腐蚀)一般说来:原电池原理引起的腐蚀)一般说来:原电池原理引起的腐蚀 化学腐化学腐化学腐化学腐蚀蚀蚀蚀 有防腐措施的腐蚀。有防腐措施的腐蚀。有防腐措施的腐蚀。有防腐措施的腐蚀。注意:在钢铁的腐蚀过程中,其电化学腐蚀更严重,注意:在钢铁的腐蚀过程中,其电化学腐蚀更严重,注意:在钢铁的腐蚀过程中,其电化学腐蚀更严重,注意:在钢铁的腐蚀过程中,其电化学腐蚀更严重,在电化学腐蚀中,吸氧腐蚀更普遍。在电化学腐蚀中,吸氧腐
11、蚀更普遍。在电化学腐蚀中,吸氧腐蚀更普遍。在电化学腐蚀中,吸氧腐蚀更普遍。快快快快2021/8/9 星期一12 反反反反馈练习馈练习 1.1.下列情况下,海水中下列情况下,海水中下列情况下,海水中下列情况下,海水中铁铁腐腐腐腐蚀蚀最快的最快的最快的最快的是是是是()()B2021/8/9 星期一132如如图所示,甲、乙两所示,甲、乙两试管中各放一枚管中各放一枚铁钉,甲,甲试管中管中为NaCl溶液,乙溶液,乙试管管为NH4Cl溶液溶液(溶液呈弱酸性溶液呈弱酸性).数天后数天后观察到察到的的现象是象是,甲中正极反甲中正极反应为_.乙中正极反乙中正极反应为.试管中残留气体平均相管中残留气体平均相对分
12、子分子质量的量的变化化为甲甲,乙,乙.OO22+2H+2H22O+4eO+4e-4OH4OH-2H+2e=H2减少减少减少减少Fe被腐蚀被腐蚀,U型管中甲端的液面高于乙端的液面型管中甲端的液面高于乙端的液面2021/8/9 星期一14思考与交流思考与交流 请根据生活常识以及下图总结请根据生活常识以及下图总结金属防护常用的方法,并解释这些金属防护常用的方法,并解释这些方法为什么可以达到防止金属腐蚀方法为什么可以达到防止金属腐蚀的目的。的目的。2021/8/9 星期一15健身器材刷油漆以防锈健身器材刷油漆以防锈2021/8/9 星期一16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
13、2021/8/9 星期一17某些工具的某些工具的“机械转动部位机械转动部位”选用油脂来防锈,选用油脂来防锈,为什么不能用油漆为什么不能用油漆2021/8/9 星期一18自行车的钢圈和车铃是在钢上镀上自行车的钢圈和车铃是在钢上镀上一层既耐腐蚀又耐磨的一层既耐腐蚀又耐磨的Cr2021/8/9 星期一19三、金属的防护三、金属的防护三、金属的防护三、金属的防护(1)(1)改善金属的内部组织结构改善金属的内部组织结构改善金属的内部组织结构改善金属的内部组织结构(内因内因内因内因)制成合金(不锈钢)制成合金(不锈钢)制成合金(不锈钢)制成合金(不锈钢)(2)(2)在金属表面覆盖保护层在金属表面覆盖保护层
14、在金属表面覆盖保护层在金属表面覆盖保护层电镀、油电镀、油电镀、油电镀、油漆、钝化等漆、钝化等漆、钝化等漆、钝化等(3)(3)电化学保护法电化学保护法电化学保护法电化学保护法牺牲阳极的阴极保牺牲阳极的阴极保牺牲阳极的阴极保牺牲阳极的阴极保护法、外加直流电源的阴极保护法护法、外加直流电源的阴极保护法护法、外加直流电源的阴极保护法护法、外加直流电源的阴极保护法2021/8/9 星期一20 牺牲阳极的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法 形形成成原原电电池池反反应应时时,让让被被保保护护金金属属做做正正极极,不不反反应应,起起到到保保护护作作用用;而而活活泼泼金金属属反反应受到腐蚀。应受到腐蚀。2021/8
15、/9 星期一21 你还知道哪些防止金属腐蚀你还知道哪些防止金属腐蚀的方法?请举例说明。的方法?请举例说明。用牺牲镁块的方法来防止用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀,镁地下钢铁管道的腐蚀,镁块必须定期更换块必须定期更换 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耐腐蚀的金属。要保护的金属耐腐蚀的金属。用牺牲锌块的方法来用牺牲锌块的方法来保护船身,锌块必须保护船身,锌块必须定期更换定期更换锌块锌块2021/8/9 星期一22外加电流的阴极保护法外加电流的阴极保护法 将将被被保保护护金金属属与与另另一一附附加加电电极极作作为为电电解解池池的的两两个个极极,使使被被
16、保保护护的的金金属属作作为为阴阴极极,在在外外加加直直流流电电的的作作用用下下使使阴阴极极得得到到保保护护。此此法法主主要要用用于于防防止止土土壤壤、海海水水及及水水中中金金属属设备的腐蚀。设备的腐蚀。2021/8/9 星期一23烤蓝烤蓝涂机油涂机油烤漆烤漆涂凡士林涂凡士林镀锌镀锌镀铬镀铬 交流研讨交流研讨 你知道自行车的金属部件采用了什么样的防护措施吗你知道自行车的金属部件采用了什么样的防护措施吗?2021/8/9 星期一24方法方法防腐效果防腐效果价格价格镀塑镀塑差差便宜便宜涂油漆涂油漆一般一般便宜便宜镀锡镀锡好好中等中等镀铬镀铬好好昂贵昂贵镀锌镀锌很好很好中等中等使用不锈钢使用不锈钢很好
17、很好昂贵昂贵铁器烤蓝铁器烤蓝好好中等中等金属常用防腐蚀方法的比较金属常用防腐蚀方法的比较金属常用防腐蚀方法的比较金属常用防腐蚀方法的比较2021/8/9 星期一251解释下列现象:解释下列现象:(1)马口铁马口铁(镀镀Sn铁皮铁皮)做的罐头,打开后做的罐头,打开后为什么极易生锈为什么极易生锈?(2)轮船船壳的水线以下部分,为什么轮船船壳的水线以下部分,为什么要装上一定数量要装上一定数量Zn块块?(3)烧过菜的铁锅未及时洗净烧过菜的铁锅未及时洗净(残液残液NaCl),第二天便出现红,第二天便出现红褐色褐色锈斑。锈斑。练习2021/8/9 星期一26Cc c练习2.下列制氢气的反应速率最快的是下列
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