化学选择性必修1第四章 化学反应与电能第三节 金属的腐蚀与防护教学课件ppt

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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） 。根据调查结果，一般说来，金属腐蚀所造成的经济损失大致为发达国家国民生产总值的2%~ 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。
金属与周围的气体或液体物质发生氧化还原反应而引起损耗的现象。
金属原子失去电子被氧化的过程。
金属其表面接触的一些物质（如O2、Cl2、SO2等）直接反应而引起的腐蚀。
不纯的金属跟电解质溶液接触时，发生原电池反比较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀
影响因素：和金属本性、接触物质的氧化性及温度有关。
铁与氯气直接反应而腐蚀； 输油、输气的钢管被原油、天然气中的含硫化合物腐蚀
钢铁制品在潮湿空气中的锈蚀就是电化学腐蚀
钢铁在干燥的空气里长时间不易被腐蚀,但在潮湿的空气里却很快被腐蚀,这是什么原因呢?
在潮湿的空气里,钢铁表面吸附了一层薄薄的水膜。水中溶有O2、CO2、SO2等气体，这样在钢铁表面形成了一层电解质溶液的薄膜,它跟钢铁里的铁和少量的碳构成无数微小的原电池。
负极（Fe）： Fe-2e- = Fe2+正极（C）： 2H++2e- = H2↑
在酸性环境中，由于在腐蚀过程中不断有H2放出，所以叫做析氢腐蚀。
负极（Fe）： Fe-2e- = Fe2+正极（C）：2H2O+O2+4e- = 4OH-
4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
Fe2O3 · nH2O
钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性，但溶有一定量的氧气，此时就会发生吸氧腐蚀
总反应：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2
水膜酸性较强(pH≤4.3)
Fe－2e－===Fe2＋
2H＋＋2e－===H2↑
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
注：1、只有位于金属活动性顺序中氢前的金属才可能发生析氢 腐蚀，氢后的金属不能发生
2、氢前和氢后的金属都可发生吸氧腐蚀
3、吸氧腐蚀是金属腐蚀的主要形式，主要原因有两个，第一：水膜一般不显强酸性；第二：多数金属都可发生
在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下： 电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞防腐措施的腐蚀电解池的阳极>原电池的负极>化学腐蚀>原电池的正极>电解池的负极．
如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为 (　　) A．②①③④⑤⑥　　　　　B．⑤④③①②⑥ C．⑤④②①③⑥ D．⑤③②④①⑥
金属防护主要是从金属、与金属接触的物质及两者反应条件等方面考虑
在金属中添加其他金属或非金属可以制成性能优异的合金
把铬、镍等加入普通钢中制成不锈钢产品；
钛合金不仅具有优异的抗腐蚀性，还具有良好的生物相容性
在金属表面覆盖致密的保护层，将金属制品与周围物质隔开。
（1）非金属保护层：在钢铁制品的表面喷涂油漆、矿物性油脂或覆盖搪瓷、塑料等；
（2）金属保护层：用电镀等方法在钢铁表面镀上一层锌、锡、铬、镍等金属；
（3）发蓝处理：用化学方法在钢铁部件表面进行发蓝处理(生成一层致密的四氧化三铁薄膜)；
（4）钝化处理：利用阳极氧化处理铝制品的表面，使之形成致密的氧化膜而钝化；等等。
另外，采用离子注入、表面渗镀等方式在金属表面也可以形成稳定的钝化膜。
（1）原理——原电池原理：
正极：被保护金属 负极：活泼金属
牺牲阳极法通常是在被保护的钢铁设备上(如锅炉的内壁、船舶的外壳等)安装若干镁合金或锌块。镁、锌比铁活泼，它们就成为原电池的负极，不断遭受腐蚀(需要定期检查、更换),而作为正极的钢铁设备就被保护起来
质量不变，无气泡产生，加入铁氰化钾溶液，无变化
Zn-2e-=Zn2+
O2+4e-+4H+=H2O
结论：Fe、Zn和经过酸化的NaCl溶液构成原电池；该装置中铁未被腐蚀
说明：Fe2+的检验：Fe2+与K3[Fe(CN)6]溶液(黄色)反应生成KFe[Fe(CN)6]沉淀(带有特征蓝色)。这是检验溶液中Fe2+的常用方法。
实验现象：培养皿（a）处，靠近锌皮处颜色无变化，靠近裸露在外的铁钉处出现红色；培养皿（b）处，靠近铜丝处出现红色，靠近裸露在外的铁钉处出现蓝色。
原因解释：培养皿(a)中，构成原电池反应，Zn作阳极(负极)铁作阴极(正极),锌被腐蚀，铁被保护。培养皿(b)中，构成原电池应，铁作阳极(负极),铜作阴极(正极),铁被腐蚀，阳极上发生Fe-2e- =Fe2+, Fe2+与K3[Fe(CN)6]溶液反应生成KFe[Fe(CN)6]蓝色沉淀。
（1）原理：阴极：被保护金属
（2）具体方法：外加电流法是把被保护的钢铁设备作为阴极，用惰性电极作为辅助阳极，两者均放在电解质溶液(如海水)里，外接直流电源。通电后，调整外加电压，强制电子流向被保护的钢铁设备，使钢铁表面腐蚀电流降至零或接近零。在这个系统中，钢铁设备被迫成为阴极而受到保护。
答：牺牲阳极法和外加电流法采用的辅助阳极，在电极上发生的反应类型是相同的，都是发生氧化反应。采用的辅助阳极在 化学性质上要求是不同的，牺牲阳极法采用的辅助阳极金属材料的活动性必须比被保护的金属的活动性要强，外加电流法的辅助阳极只起导电作用，惰性电解和金属均可作辅助阳极，但最好选用惰性电极。