大工普通化学第四章省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

4.5 金属电化学腐蚀及其防护金属电化学腐蚀及其防护 4.5.1 电化学腐蚀电化学腐蚀 4.5.2 影响金属电化学腐蚀原因影响金属电化学腐蚀原因 4.5.3 金属腐蚀防护金属腐蚀防护 1第1页 金属腐蚀金属腐蚀(metal corrosion)分三类分三类：(1)化学腐蚀化学腐蚀(chemistry corrosion)：由化由化 学作用引发学作用引发金属腐蚀现象金属腐蚀现象。(2)生物化学腐蚀生物化学腐蚀(biochemistry corrosion)：一些微生物利用金一些微生物利用金属作为生活介质或以自己生命活动新陈代谢产物属作为生活介质或以自己生命活动新陈代谢产物使金属受到破坏。使金属受到破坏。(3)电化学腐蚀电化学腐蚀(electrochemistry corrosion)：由电化学作用由电化学作用引发金属腐蚀现象引发金属腐蚀现象。2第2页 金属电化学腐蚀是因为金属与一个电解金属电化学腐蚀是因为金属与一个电解质溶液接触，在金属质溶液接触，在金属-电解质界面上发生阳极电解质界面上发生阳极氧化、阴极还原过程，实际上是形成了一个氧化、阴极还原过程，实际上是形成了一个自发原电池，也称自发原电池，也称腐蚀电池腐蚀电池(rust cell)。腐蚀电池普通分为：宏电池腐蚀、微电池腐蚀电池普通分为：宏电池腐蚀、微电池 腐蚀、差异充气腐蚀。腐蚀、差异充气腐蚀。在腐蚀电池中：在腐蚀电池中：阳极阳极-氧化反应氧化反应 阴极阴极-还原反应还原反应 4.5.1 电化学腐蚀电化学腐蚀3第3页1.宏电池腐蚀宏电池腐蚀:两种不一样金属接触置于大气中，一段两种不一样金属接触置于大气中，一段时间后，金属表面就会形成一层水膜。相当于时间后，金属表面就会形成一层水膜。相当于将两种不一样金属放在将两种不一样金属放在电解质溶液中，形成电解质溶液中，形成腐蚀电池称腐蚀电池称宏电池腐蚀宏电池腐蚀(macro cell corrosion)。铁铁铜铜e-水膜水膜4第4页 宏电池腐蚀中：宏电池腐蚀中：阳极反应式：阳极反应式：M=Mz+Ze 阴极反应式与介质酸碱性相关：阴极反应式与介质酸碱性相关：介质是中性或碱性时：介质是中性或碱性时：O2+2H2O+4e-=4OH-这种这种腐蚀称腐蚀称吸氧腐蚀吸氧腐蚀介质是酸性时：介质是酸性时：2H+2 e-=H2 这种这种腐蚀称腐蚀称析氢腐蚀析氢腐蚀5第5页 将铁钉中间缠一段铜丝放在含将铁钉中间缠一段铜丝放在含K3Fe(CN)6、酚酞、酚酞、NaCl溶液中，溶液中，有何现象发生？有何现象发生？阴极反应：阴极反应：O2+2H2O+4e-=4OH-c(OH-)增大，使酚酞变红。增大，使酚酞变红。形成了形成了Fe-Cu宏电池宏电池 一段时间后铜丝周围溶液变红，铁上有蓝一段时间后铜丝周围溶液变红，铁上有蓝色沉淀。色沉淀。阳极反应式：阳极反应式：Fe=Fe2+2e-3 Fe2+2Fe(CN)6 3-=Fe3Fe(CN)62 蓝色沉淀蓝色沉淀6第6页 将铁钉中间缠一段锌丝放在含将铁钉中间缠一段锌丝放在含K3Fe(CN)6、酚酞、酚酞、NaCl溶液中溶液中,有何现象发生？有何现象发生？阴极反应式：阴极反应式：O2+2H2O+4e-=4OH-c(OH-)增大，使酚酞变红。增大，使酚酞变红。一段时间后一段时间后,锌丝上有黄色沉淀锌丝上有黄色沉淀,铁钉周围溶铁钉周围溶液变红。液变红。形成了形成了Zn-Fe宏电池宏电池阳极反应式：阳极反应式：Zn=Zn2+2e-3 Zn2+2Fe(CN)63-=Zn3Fe(CN)62 黄色沉淀黄色沉淀7第7页2.微电池腐蚀：微电池腐蚀：当含有杂质金属浸入电解质溶液时，金当含有杂质金属浸入电解质溶液时，金属和金属表面杂质就象两种不一样金属浸入属和金属表面杂质就象两种不一样金属浸入电解质溶液一样形成电池称电解质溶液一样形成电池称微电池微电池，产生腐，产生腐蚀称蚀称微电池腐蚀微电池腐蚀(minute cell corrosion)。8第8页 分别将等量分别将等量Zn粒粒放入装有稀放入装有稀H2SO4溶液两溶液两个试管中，反应后两个试管中产生氢气个试管中，反应后两个试管中产生氢气量基本相同。量基本相同。这时在一个试管这时在一个试管中加入一滴中加入一滴CuSO4溶溶液，很快就会发觉试液，很快就会发觉试管中产生氢气显著管中产生氢气显著增加了。为何？增加了。为何？9第9页 两个试管中都有反应：两个试管中都有反应：Zn+2H+=Zn2+H2加加CuSO4溶液后：溶液后：Zn+Cu2+=Zn2+Cu生成金属生成金属Cu附在附在Zn粒表面上，形成了无数粒表面上，形成了无数个个Zn-Cu微电池，从而加剧了微电池，从而加剧了Zn粒腐蚀。粒腐蚀。阳极阳极(Zn)：Zn=Zn2+2e-阴极阴极(杂质和铜杂质和铜)：2H+2 e-=H2 微电池反应：微电池反应：10第10页3.差异充气腐蚀差异充气腐蚀 因为金属表面氧气浓度分布不均匀引发因为金属表面氧气浓度分布不均匀引发腐蚀称腐蚀称差异充气腐蚀。差异充气腐蚀。一块除锈铁片，中间滴上几滴含有一块除锈铁片，中间滴上几滴含有K3Fe(CN)6、酚酞、酚酞、NaCl溶液，一段时间溶液，一段时间后，后，有何现象发生？有何现象发生？液滴周围变红，液滴液滴周围变红，液滴中间铁片有蓝色沉中间铁片有蓝色沉淀生成。淀生成。11第11页 液滴不一样部位液滴不一样部位,溶解氧气浓度不一样。溶解氧气浓度不一样。氧电极反应式：氧电极反应式：O2+2H2O+2e-=4OH-E(O2/OH-)=E(O2/OH-)+lg 0.0592V4p(O2)/p c(OH-)/c 4 氧气多部位氧电极电势高，而氧气少氧气多部位氧电极电势高，而氧气少部位氧电极电势低。部位氧电极电势低。12第12页中间中间(阳极阳极)电极反应式为：电极反应式为：Fe=Fe2+2e-3 Fe2+2Fe(CN)63-=Fe3Fe(CN)62 蓝色沉淀蓝色沉淀 边缘边缘(阴极阴极)电极反应式为：电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-c(OH-)增大，使酚酞变红。增大，使酚酞变红。13第13页 1.金属本性金属本性(内因内因)(1)(1)金属很轻易被腐蚀，这是金属比较活泼金属很轻易被腐蚀，这是金属比较活泼本性决定。金属电极电势越小越易被本性决定。金属电极电势越小越易被腐蚀。所以，电极电势大金属抗腐蚀能力腐蚀。所以，电极电势大金属抗腐蚀能力就强就强。4.5.2 影响金属电化学腐蚀原因影响金属电化学腐蚀原因14第14页 (2)极化作用也可减慢金属腐蚀，这是因为极化作用也可减慢金属腐蚀，这是因为 极化结果使正极极化结果使正极(阴极阴极)电极电势减小，电极电势减小，负极负极(阳极阳极)电极电势增大，腐蚀电池电电极电势增大，腐蚀电池电动势减小，腐蚀速率降低。动势减小，腐蚀速率降低。15第15页(1)酸度：不一样金属在不一样酸度：不一样金属在不一样pH值下腐蚀值下腐蚀 速率不一样。速率不一样。(2)湿度：普通情况下，湿度越大，金属腐蚀湿度：普通情况下，湿度越大，金属腐蚀 越快。越快。(3)温度：普通情况下，温度升高，极化现象温度：普通情况下，温度升高，极化现象 降低，腐蚀速率加紧。降低，腐蚀速率加紧。2.环境原因环境原因(外因外因)16第16页 4.5.3 金属电化学腐蚀防护金属电化学腐蚀防护 1.电化学保护法电化学保护法 2.改变环境法改变环境法 3.保护层法保护层法17第17页 1.电化学保护法电化学保护法(1)阴极保护法阴极保护法：外加电流保护法外加电流保护法 牺牲阳极保护法牺牲阳极保护法 (2)阳极保护法：外加电流保护法阳极保护法：外加电流保护法18第18页轮轮船船牺牺牲牲阳阳极极保保护护法法：将将一一定定数数量量锌锌合合金金块块(牺牲阳极牺牲阳极)分散连接到轮船外壳上分散连接到轮船外壳上19第19页 2.改变环境法改变环境法 去除介质中有害成份去除介质中有害成份 加缓蚀剂加缓蚀剂 调整溶液调整溶液pHpH值值20第20页 两支试管中分别装有相同盐酸两支试管中分别装有相同盐酸 和和一枚除锈铁钉，在其中一试管中加入几一枚除锈铁钉，在其中一试管中加入几滴乌洛托品。滴乌洛托品。然后两支试管中分别加入然后两支试管中分别加入 K3Fe(CN)6溶液，溶液，现象有何不一样？现象有何不一样？为何？为何？21第21页 加乌洛托品试管中出现兰色沉淀少；而另加乌洛托品试管中出现兰色沉淀少；而另一支试管中出现兰色沉淀很多。一支试管中出现兰色沉淀很多。铁钉中铁与杂质形成微电池铁钉中铁与杂质形成微电池 阳极反应式：阳极反应式：Fe=Fe2+2e-3 Fe2+2Fe(CN)63-=Fe3Fe(CN)62 蓝色沉淀蓝色沉淀 阴极反应式：阴极反应式：2H+2 e-=H2 加乌洛托品使铁钉表面形成了保护膜，加乌洛托品使铁钉表面形成了保护膜，隔绝了金属与电解质溶液接触，使金属隔绝了金属与电解质溶液接触，使金属腐蚀减慢。腐蚀减慢。22第22页 3.保护层法保护层法 金属保护层：如电镀、化学镀、浸镀、喷镀、金属保护层：如电镀、化学镀、浸镀、喷镀、渗镀、真空镀等渗镀、真空镀等;非金属保护层：如涂料、塑料、搪瓷、橡胶等非金属保护层：如涂料、塑料、搪瓷、橡胶等;化学保护层：如磷化膜、发蓝等。化学保护层：如磷化膜、发蓝等。23第23页