金属的电化学腐蚀及防护省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

【小测】【小测】写出以下溶液电解总反应式写出以下溶液电解总反应式NaCl(水溶液水溶液)NaCl(熔融熔融)Al2O3(熔融熔融)2NaCl+2H2O=2NaOH+H2+Cl2电解电解2Al2O3(熔融熔融)4Al +3O2 电解电解阳极：阳极：6O 2-12e-=3 O2阴极：阴极：4Al3+12e-=4Al总反应：总反应：阳极：阳极：2Cl-2e-=Cl2阴极：阴极：2Na+2e-=2Na总反应：总反应：2NaCl(熔融熔融)2Na +Cl2 电解电解第1页第第4节：金属电化学腐蚀与防护节：金属电化学腐蚀与防护第2页钢铁生锈钢铁生锈金属腐蚀在生活中非常普遍金属腐蚀在生活中非常普遍第3页铜器生锈铜器表面生成铜绿铜器表面生成铜绿第4页全球全球每一分钟就有每一分钟就有1 1吨吨钢腐蚀成铁锈钢腐蚀成铁锈.全球每年钢铁腐蚀经济损失约全球每年钢铁腐蚀经济损失约1000010000亿美元亿美元，占各，占各国国民生产总值国国民生产总值GNPGNP2%2%4%.4%.在美国，每年因钢铁腐蚀造成损失就占国内生产总在美国，每年因钢铁腐蚀造成损失就占国内生产总值值3%3%，大约，大约三分之一三分之一化学设备因局部腐蚀而停工。化学设备因局部腐蚀而停工。我国钢铁腐蚀经济损失高达我国钢铁腐蚀经济损失高达28002800亿人民币亿人民币，约占国，约占国民生产总值民生产总值GNPGNP4%4%，每年约有，每年约有30%30%钢铁因腐蚀而报废。钢铁因腐蚀而报废。给人类造成损失是惊人给人类造成损失是惊人!第5页【阅读书本】【阅读书本】P P84-8584-85回答以下问题：回答以下问题：1.什么是金属腐蚀？其本质是什么？什么是金属腐蚀？其本质是什么？2.金属腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀，金属腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀，二者有何不一样？二者有何不一样？3.电化学腐蚀电化学腐蚀(以钢铁腐蚀为例以钢铁腐蚀为例)可分为哪些种类？可分为哪些种类？它们区分在哪里？它们区分在哪里？一、金属电化学腐蚀一、金属电化学腐蚀第6页 不纯金属（或合金）接触电解不纯金属（或合金）接触电解质溶液发生原电池反应，较活泼金属失质溶液发生原电池反应，较活泼金属失去电子而被氧化所引发腐蚀。去电子而被氧化所引发腐蚀。一、金属电化学腐蚀一、金属电化学腐蚀 1.金属腐蚀概念与实质金属腐蚀概念与实质 金属腐蚀：金属腐蚀：金属与周围气体或液体物质发金属与周围气体或液体物质发 生生氧化还原反应氧化还原反应而损耗现象。而损耗现象。实实 质：质：金属金属 Mne-Mn+（氧化反应）（氧化反应）2.金属腐蚀类型金属腐蚀类型 1)化学腐蚀化学腐蚀:2)电化学腐蚀电化学腐蚀:金属与接触金属与接触干燥气体干燥气体或或非电解液非电解液等等直接发生反应直接发生反应而引发腐蚀而引发腐蚀第7页化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀条件条件现象现象本质本质影响原因联络金属跟金属跟干燥气体干燥气体或或非非电解质电解质液体直接接触液体直接接触不纯金属或合金不纯金属或合金跟电解质溶液接触跟电解质溶液接触无电流无电流产生产生有有微弱电流微弱电流产生产生金属被氧化金属被氧化较活泼金属被氧化较活泼金属被氧化与接触物质氧化性及与接触物质氧化性及温度相关温度相关与电解质溶液酸碱性与电解质溶液酸碱性及金属活性相关及金属活性相关二者往往同时发生，二者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍电化学腐蚀更普遍第8页钢铁钢铁潮湿空气潮湿空气水膜水膜COCO2 2、SOSO2 2、H H2 2S S电解质溶液（电解质溶液（H H+)铁铁C C 原电池钢铁在这过程中发钢铁在这过程中发生了生了电化学腐蚀电化学腐蚀。钢铁在干燥空气里长时间不易被腐蚀钢铁在干燥空气里长时间不易被腐蚀,但在潮但在潮湿空气里却很快被腐蚀湿空气里却很快被腐蚀,这是什么原因呢这是什么原因呢?钢铁表面钢铁表面形成微小形成微小原电池原电池示意图示意图第9页钢铁钢铁析氢腐蚀析氢腐蚀条件：水膜条件：水膜酸性较强酸性较强电极反应式：电极反应式：负极：负极：Fe2e-=Fe2+正极：正极：2H+2e-=H2（溶有：（溶有：CO2、SO2、H2S）电池反应：电池反应：Fe+2H+=Fe2+H2【思索】【思索】铜能发生析氢腐蚀吗？铜能发生析氢腐蚀吗？排在排在H后面金属发生电化学腐蚀只发生吸氧腐蚀后面金属发生电化学腐蚀只发生吸氧腐蚀第10页钢铁钢铁吸氧腐蚀吸氧腐蚀条件：水膜条件：水膜酸性很弱酸性很弱或呈或呈中性、碱性中性、碱性电极反应式：电极反应式：负极：负极：2Fe4e-=2Fe2+正极：正极：2H2O+O2+4e-=4OH-电池反应：电池反应：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2深入：深入：4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3nH2O+(3-n)H2O第11页钢铁腐蚀钢铁腐蚀析氢腐蚀析氢腐蚀条件条件电电极极反反应应负极负极Fe(-)正极正极C(+)总反应总反应联络水膜呈水膜呈酸性酸性水膜呈水膜呈中性中性或碱或碱性性Fe-2e-=Fe2+2Fe-4e-=2Fe2+O2+2H2O+4e-=4OH-2H+2e=H22H+Fe=Fe2+H22Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2Fe2O3 nH2O4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 金属化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生，金属化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍但电化学腐蚀更普遍,且以电化学腐蚀为主，且以电化学腐蚀为主，电化学腐蚀又以吸氧腐蚀为主电化学腐蚀又以吸氧腐蚀为主.吸氧腐蚀第12页 试试验验探探究究 将将经经过过酸酸洗洗除除锈锈铁铁钉钉，用用饱饱和和食食盐盐水水浸浸泡泡一一下下，放放入入下下列列图图具具支支试试管管中中，观观察察导导管管中中水水柱柱改改变变，并并思思索索引引发改变原因？发改变原因？吸氧腐蚀吸氧腐蚀第13页1、如图、如图,水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：（1）若液面上升，则溶液呈若液面上升，则溶液呈 性，发生性，发生 腐蚀，电极反应式为：负极：腐蚀，电极反应式为：负极：,正极：正极：若液面下降，则溶液呈若液面下降，则溶液呈 性，发生腐蚀，电极反应式为：性，发生腐蚀，电极反应式为：负极：负极：正极：正极：。（2）中性或碱性中性或碱性 吸氧吸氧Fe2e-Fe2+O2+2H2O+4e-4OH酸性酸性析氢析氢Fe2e-Fe2+2H+2e-H2 第14页金属腐蚀快慢金属腐蚀快慢:电解原理引发腐蚀原电池原理引发腐蚀电解原理引发腐蚀原电池原理引发腐蚀化学腐蚀有防护办法腐蚀化学腐蚀有防护办法腐蚀同一金属在不一样物质中腐蚀快慢同一金属在不一样物质中腐蚀快慢:强电解质弱电解质非电解质强电解质弱电解质非电解质活泼性不一样两种金属：活泼性不一样两种金属：活泼性越强，腐蚀越快活泼性越强，腐蚀越快对同一电解质溶液：对同一电解质溶液：电解质溶液浓度越大，腐蚀越快电解质溶液浓度越大，腐蚀越快第15页金属腐蚀快慢判断：金属腐蚀快慢判断：金属腐蚀快慢判断：金属腐蚀快慢判断：(1)(1)与组成微电池两极材料相关。两极材料活动性差与组成微电池两极材料相关。两极材料活动性差与组成微电池两极材料相关。两极材料活动性差与组成微电池两极材料相关。两极材料活动性差异越大，氧化还原反应速率越异越大，氧化还原反应速率越异越大，氧化还原反应速率越异越大，氧化还原反应速率越，活泼金属被腐蚀，活泼金属被腐蚀，活泼金属被腐蚀，活泼金属被腐蚀速度越速度越速度越速度越。(2)(2)电解原理引发腐蚀电解原理引发腐蚀电解原理引发腐蚀电解原理引发腐蚀原电池原理引发腐蚀原电池原理引发腐蚀原电池原理引发腐蚀原电池原理引发腐蚀化学腐蚀化学腐蚀化学腐蚀化学腐蚀有防腐办法腐蚀。有防腐办法腐蚀。有防腐办法腐蚀。有防腐办法腐蚀。（3 3）同一个金属腐蚀：在强电解质中）同一个金属腐蚀：在强电解质中）同一个金属腐蚀：在强电解质中）同一个金属腐蚀：在强电解质中弱电解质弱电解质弱电解质弱电解质中中中中非电解质中非电解质中非电解质中非电解质中（4 4）普通说来：原电池原理引发腐蚀）普通说来：原电池原理引发腐蚀）普通说来：原电池原理引发腐蚀）普通说来：原电池原理引发腐蚀化学腐蚀化学腐蚀化学腐蚀化学腐蚀有防腐办法腐蚀。有防腐办法腐蚀。有防腐办法腐蚀。有防腐办法腐蚀。注意：注意：注意：注意：在钢铁腐蚀过程中，其电化学腐蚀更严在钢铁腐蚀过程中，其电化学腐蚀更严在钢铁腐蚀过程中，其电化学腐蚀更严在钢铁腐蚀过程中，其电化学腐蚀更严重，在电化学腐蚀中，吸氧腐蚀更普遍。重，在电化学腐蚀中，吸氧腐蚀更普遍。重，在电化学腐蚀中，吸氧腐蚀更普遍。重，在电化学腐蚀中，吸氧腐蚀更普遍。快快快快第16页1.1.埋在地下输油铸铁管道，在以下各种埋在地下输油铸铁管道，在以下各种 情况下被腐蚀速率最慢是情况下被腐蚀速率最慢是 ()()A A在潮湿疏松土壤中；在潮湿疏松土壤中；B B在含铁元素较多酸性土壤中；在含铁元素较多酸性土壤中；C C在干燥致密不透气土壤中；在干燥致密不透气土壤中；D D在含碳较多潮湿透气中性土壤在含碳较多潮湿透气中性土壤C C2.2.以下现象与电化学腐蚀无关是（以下现象与电化学腐蚀无关是（）A A黄铜制作铜锣不易产生铜绿黄铜制作铜锣不易产生铜绿 B B生铁比软铁芯（几乎是纯铁）轻易生锈生铁比软铁芯（几乎是纯铁）轻易生锈 C C铁制器件附有铜制配件，在接触处易生铁锈铁制器件附有铜制配件，在接触处易生铁锈 D D银质奖章久置表面变暗银质奖章久置表面变暗D D第17页3.以下各情况，在其中以下各情况，在其中Fe片腐蚀由片腐蚀由快到慢快到慢次序次序_(5)(2)(1)(3)(4)第18页4.4.以下情况下，海水中以下情况下，海水中以下情况下，海水中以下情况下，海水中铁铁铁铁腐腐腐腐蚀蚀蚀蚀最快是最快是最快是最快是()()B B5如如图图所表示，甲、乙两所表示，甲、乙两试试管中各放一枚管中各放一枚铁铁钉钉，甲，甲试试管中管中为为NaCl溶液，乙溶液，乙试试管管为为NH4Cl溶溶液液(溶液呈弱酸性溶液呈弱酸性).数天后数天后观观察到察到现现象是象是 ，甲中正极反甲中正极反应为应为_.乙中正极反乙中正极反应为应为 .Fe被腐蚀被腐蚀,U型管中甲端液面高于乙端液面型管中甲端液面高于乙端液面OO22+2H+2H22O+4eO+4e-4OH4OH-2H+2e-=H2第19页烤蓝烤蓝涂机油涂机油烤漆烤漆涂机油涂机油镀锌镀锌镀铬镀铬交流研讨 自行车金属部件采取了什么样防护办法自行车金属部件采取了什么样防护办法?第20页健身器材刷油漆以防锈健身器材刷油漆以防锈第21页衣架和电线外面包衣架和电线外面包上一层塑料层上一层塑料层第22页一些工具一些工具“机械转动部位机械转动部位”选取油选取油脂来防锈，为何不能用油漆脂来防锈，为何不能用油漆第23页 自行车钢圈和车铃是在钢上镀上一自行车钢圈和车铃是在钢上镀上一层既耐腐蚀又耐磨层既耐腐蚀又耐磨Cr第24页 二、金属防护二、金属防护 1.1.目标：目标：预防金属被氧化预防金属被氧化 2.2.依据：依据：依据金属腐蚀化学反应原理和依据金属腐蚀化学反应原理和 腐蚀类型来确定金属防护方法腐蚀类型来确定金属防护方法 3.3.方法：方法：(1)(1)制耐腐蚀合金：制耐腐蚀合金：不锈钢等不锈钢等 (2)(2)隔离法防护：隔离法防护：电镀、喷漆、涂油等电镀、喷漆、涂油等 (3)(3)电化学保护法电化学保护法:第25页牺牲阳极阴极保护法牺牲阳极阴极保护法原理：原理：应用应用 原理，让被保护金属作原理，让被保护金属作 极，极，原电池原电池正正负负找另一个活泼性较强金属作找另一个活泼性较强金属作级级第26页用牺牲镁块方法防用牺牲镁块方法防地下钢铁管道腐蚀地下钢铁管道腐蚀镁块必须要定时更换镁块必须要定时更换 牺牲阳极阴极保护法牺牲阳极阴极保护法用牺牲锌块方法保护用牺牲锌块方法保护船身，锌块须定时更换船身，锌块须定时更换第27页验证牺牲阳极阴极保护法验证牺牲阳极阴极保护法 第28页原理：原理：应用应用原理，将被保护钢铁设备原理，将被保护钢铁设备做做极，用惰性电极做辅助极，用惰性电极做辅助极，在极，在外加直流电作用下，电子被迫流向被保护外加直流电作用下，电子被迫流向被保护钢铁设备，使钢铁得到保护。钢铁设备，使钢铁得到保护。主要用于主要用于预防土壤、海水及水中金属设备腐蚀。预防土壤、海水及水中金属设备腐蚀。外加电流阴极保护法外加电流阴极保护法阴阴阳阳电解池电解池辅助阳极（不辅助阳极（不溶性）溶性）第29页1解释以下现象：解释以下现象：(1)马口铁马口铁(镀镀Sn铁皮铁皮)做罐头，打开后为做罐头，打开后为何极易生锈何极易生锈?(2)轮船船壳水线以下部分，为何要装轮船船壳水线以下部分，为何要装上一定数量上一定数量Zn块块?(3)烧过菜铁锅未及时洗净烧过菜铁锅未及时洗净(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。第30页C2.以下制氢气反应速率最快是以下制氢气反应速率最快是()A.纯锌和纯锌和1mol/L硫酸硫酸B.纯锌和纯锌和18mol/L硫酸硫酸C.粗锌和粗锌和1mol/L硫酸硫酸D.粗锌和粗锌和18mol/L硫酸硫酸3.为保护地下钢管不被腐蚀，可采取方法为保护地下钢管不被腐蚀，可采取方法()A.与直流电源负极相连接与直流电源负极相连接B.与直流电源正极相连接与直流电源正极相连接C.与铜板相连接与铜板相连接D.与锌板相连接与锌板相连接AD第31页4.4.以下说法正确是以下说法正确是以下说法正确是以下说法正确是（）A.A.钢铁因含杂质而轻易发生电化腐蚀，所钢铁因含杂质而轻易发生电化腐蚀，所钢铁因含杂质而轻易发生电化腐蚀，所钢铁因含杂质而轻易发生电化腐蚀，所 以合金都不耐腐蚀以合金都不耐腐蚀以合金都不耐腐蚀以合金都不耐腐蚀B.B.原电池反应是造成金属腐蚀主要原因，原电池反应是造成金属腐蚀主要原因，原电池反应是造成金属腐蚀主要原因，原电池反应是造成金属腐蚀主要原因，故不能用来减缓金属腐蚀故不能用来减缓金属腐蚀故不能用来减缓金属腐蚀故不能用来减缓金属腐蚀C.C.钢铁电化腐蚀两种类型主要区分在于水钢铁电化腐蚀两种类型主要区分在于水钢铁电化腐蚀两种类型主要区分在于水钢铁电化腐蚀两种类型主要区分在于水膜膜膜膜pHpH不一样，引发正极反应不一样不一样，引发正极反应不一样不一样，引发正极反应不一样不一样，引发正极反应不一样D.D.不论哪种类型腐蚀，其实质都是金属被不论哪种类型腐蚀，其实质都是金属被不论哪种类型腐蚀，其实质都是金属被不论哪种类型腐蚀，其实质都是金属被 氧化氧化氧化氧化CD5.钢铁表面镀有以下金属时，当镀层部分被钢铁表面镀有以下金属时，当镀层部分被破坏时，铁不易被腐蚀是破坏时，铁不易被腐蚀是()ASnBZnCCuDAgB第32页6.6.铜制品上铝质铆钉，在潮湿空气中易腐铜制品上铝质铆钉，在潮湿空气中易腐铜制品上铝质铆钉，在潮湿空气中易腐铜制品上铝质铆钉，在潮湿空气中易腐 蚀原因可描述为蚀原因可描述为蚀原因可描述为蚀原因可描述为()()A.A.形成原电池铝作负极形成原电池铝作负极形成原电池铝作负极形成原电池铝作负极 B.B.形成原电池时铜作负极形成原电池时铜作负极形成原电池时铜作负极形成原电池时铜作负极C.C.形成原电池时，电流由铝经导线流向铜形成原电池时，电流由铝经导线流向铜形成原电池时，电流由铝经导线流向铜形成原电池时，电流由铝经导线流向铜D.D.铝质铆钉发生了化学腐蚀铝质铆钉发生了化学腐蚀铝质铆钉发生了化学腐蚀铝质铆钉发生了化学腐蚀7.7.以下现象与电化腐蚀无关是以下现象与电化腐蚀无关是以下现象与电化腐蚀无关是以下现象与电化腐蚀无关是()()A.A.黄铜黄铜黄铜黄铜(铜锌合金铜锌合金铜锌合金铜锌合金)制作铜锣不易产生铜锈制作铜锣不易产生铜锈制作铜锣不易产生铜锈制作铜锣不易产生铜锈B.B.生铁比软铁芯生铁比软铁芯生铁比软铁芯生铁比软铁芯(几乎是纯铁几乎是纯铁几乎是纯铁几乎是纯铁)轻易生锈轻易生锈轻易生锈轻易生锈C.C.铁质器件附有铜质配件，接触处易生锈铁质器件附有铜质配件，接触处易生锈铁质器件附有铜质配件，接触处易生锈铁质器件附有铜质配件，接触处易生锈D.D.银质奖牌久置后表面变暗银质奖牌久置后表面变暗银质奖牌久置后表面变暗银质奖牌久置后表面变暗AD第33页