專題1 化學反應與能量變化金屬的電化學腐蝕+金屬的電化學防護第三單元 金屬的腐蝕與防護 出 土 文 物 同 樣 是 出 土 的 文 物 ， 為 什 么 金 屬 類 的 古 物都 失 去 了 原 有 的 光 澤 呢 ？ 有 的 甚 至 無 法 辨認 其 本 來 的 面 目 了 ， 為 什 么 ？鐵 銹 的 主 要 成分 ：Fe2O3XH 2O 銅 器 表 面 生 成 銅綠 ,主 要 成 分 ：Cu2(OH )2CO3 據(jù) 估 計 全 世 界 每 年 因 腐 蝕 而 損 耗 的鋼 鐵 約 為 一 億 噸 金 屬 的 腐 蝕 金 屬 與 周 圍 的 氣 體 或 液 體 物 質(zhì) 發(fā) 生 氧 化 還原 反 應 而 引 起 損 耗 的 現(xiàn) 象 叫 金 屬 的 腐 蝕 金 屬 腐 蝕 的 實 質(zhì) ： 金 屬 原 子 失 去 電 子 被 氧 化 而消 耗 的 過 程 M ne = Mn+金 屬 腐 蝕 可 分 為 化 學 腐 蝕 和 電 化 學 腐 蝕 1、 化 學 腐 蝕金 屬 跟 其 他 物 質(zhì) 直 接 接 觸 發(fā) 生 氧 化 還 原 反 應 而引 起 的 腐 蝕 例 如 ： 鐵 與 氯 氣 直 接 反 應 2、 電 化 學 腐 蝕 不 純 的 金 屬 (或 合 金 ) 發(fā) 生 原 電 池反 應 ， 使 比 較 活 潑 的 金 屬 失 去 電 子而 被 氧 化 而 引 起 的 腐 蝕如 ： 鋼 鐵 生 銹 （ 按 下 圖 進 行 實 驗 ） 請 比 較 下 列 現(xiàn) 象 的 差 異 ？圖 一 圖 二鐵 與 酸 反 應 ， 鐵 被 腐蝕 。 腐 蝕 速 率 較 慢 。 鐵 作 負 極 被 腐 蝕 腐 蝕 。速 率 較 快 。 金屬的腐蝕 種 類概 念區(qū) 別腐 蝕速 度聯(lián) 系金 屬 的 化 學 腐 蝕 與 電 化 學 腐 蝕 比 較 化 學 腐 蝕 電 化 學 腐 蝕金 屬 和 其 它 物 質(zhì) 直 接 接 觸發(fā) 生 氧 化 還 原 反 應 而 引 起的 腐 蝕 不 純 金 屬 或 合 金 發(fā) 生 原 電 池 反應 ， 使 較 活 潑 的 金 屬 失 電 子 被氧 化 而 引 起 的 腐 蝕直 接 發(fā) 生 氧 化 還 原 反 應 發(fā) 生 原 電 池 反 應腐 蝕 過 程 無 電 流 產(chǎn) 生 有 電 流 產(chǎn) 生金 屬 直 接 被 腐 蝕 較 活 潑 金 屬 被 腐 蝕電 化 學 腐 蝕 化 學 腐 蝕往 往 同 時 發(fā) 生 ， 但 電 化 學 腐 蝕 更 普 遍 ， 危 害 更 大 活 動 與 探 究 P24向 鐵 粉 中 加 入 少 量 的炭 粉 ， 混 合 均 勻 后 ，撒 入 內(nèi) 壁 分 別 用 氯 化鈉 和 稀 醋 酸 潤 濕 過 的兩 支 試 管 分 別 標 記 為 a、b中 ， 按 圖 1-28裝 置 好儀 器 。 幾 分 鐘 后 ， 打開 止 水 夾 ， 觀 察 、 比較 導 管 中 水 柱 （ 在 水中 滴 加 幾 滴 紅 墨 水 ）的 變 化 和 試 管 中 的 現(xiàn)象 。 實 驗 現(xiàn) 象 ： 裝 置 a中 的 導 管 中 水 柱 上 升 ， 裝 置 b中 的 導 管中 水 柱 下 降 。思 考 ： 導 管 中 的 水 柱 變 化 說 明 什 么 問 題 ？討 論 ， 小 結 ：裝 置 a中 的 導 管 中 水 柱 上 升 ， 說 明 大 試 管 內(nèi) 氣 體 壓 強減 小 ， a裝 置 中 有 氣 體 參 加 反 應 。裝 置 b中 的 導 管 中 水 柱 下 降 ， 說 明 大 試 管 內(nèi) 氣 體 生 成 。思 考 ： 向 鐵 粉 中 加 入 炭 粉 的 作 用 是 什 么 ？在 a裝 置 中 鐵 、 炭 、 氯 化 鈉 溶 液 及 b裝 置 中 鐵 、 炭 、醋 酸 均 構 成 原 電 池 ， 能 加 快 鐵 腐 蝕 的 化 學 反 應 速率 。 學 生 活 動 請 根 據(jù) 原 電 池 原 理 ， 寫 出 上述 探 究 實 驗 的 電 極 反 應 式 及電 池 反 應 方 程 式 。a裝 置 中 ： 負 極 ： Fe - 2e- = Fe2+正 極 ： O2 + 2H 2O + 4e-= 4OH -電 池 反 應 ： 2Fe+ O2+2H 2O =2Fe(OH )2分 析 ： 中 性 或 酸 性 很 弱 或 堿 性 條 件 下 ， 易 發(fā) 生 吸 氧 腐 蝕 。 4Fe(OH )2 +O2 + 2H 2O =4 Fe(OH )3 2Fe(OH )3=Fe2O3xH 2O+(3-x) H 2OFe(OH)3脫 去 一 部 分 水 生 成 的 鐵 (Fe2O3xH2O)a裝 置 中 ：進 一 步 反 應 ： 正 極 ： 2H + 2e- =H 2 負 極 ： Fe - 2e- = Fe2+b裝 置 中 :電 池 反 應 ： Fe + 2H + =Fe2+ + H 2 分 析 ： 當 處 于 酸 性 環(huán) 境 中 時 ， 易 發(fā) 生 析 氫 腐 蝕 ；析 氫 腐 蝕 和 吸 氧 腐 蝕 都 屬 于 電 化 學 腐 蝕 。 鋼 鐵 的 電 化 學 腐 蝕析 氫 腐 蝕吸 氧 腐 蝕 4.鋼 鐵 的 析 氫 腐 蝕 和 吸 氧 腐 蝕 比 較Fe 2O3 nH 2O（ 鐵 銹 ）通 常 兩 種 腐 蝕 同 時 存 在 ， 但 后 者 更 普 遍 。 析 氫 腐 蝕 吸 氧 腐 蝕條件 水 膜 呈 酸 性 。 水 膜 呈 中 性 或 酸 性 很 弱 或 堿 性 。電極反應 負 極 Fe(- ) Fe-2e-=Fe2+ 2Fe-4e- =2Fe2+正 極 C(+) 2H +2e-=H 2 O2+2H 2O+4e- =4OH -總 反 應 : Fe+2H + =Fe2+ +H 2 2Fe+2H 2O+O2= 2 Fe(OH )24Fe(OH )2+2H 2O+O2=4Fe(OH )3聯(lián)系 請 大 家 根 據(jù) 鐵 生 銹 的 原 理 ， 思 考應 采 取 什 么 措 施 防 止 鐵 生 銹 ？交 流 與 討 論請 大 家 閱 讀 課 本 防 止 金 屬 腐 蝕 的 方 法 1、 在 金 屬 表 面 覆 蓋 保 護 層2、 犧 牲 陽 極 的 陰 極 保 護 法3、 外 加 電 流 的 陰 極 保 護 法4、 制 成 合 金 改 變 金 屬 的 內(nèi) 部 結 構 ，增 強 抗 腐 蝕 能 力 ， 如 不 銹 鋼 5、 犧 牲 部 分 金 屬 ， 在 金 屬 的 表 面 制 成一 層 保 護 膜 ， 如 烤 藍 原 理 ： 形 成 原 電 池 反 應 時 ， 讓 被 保 護 金 屬 做 正極 (陰 極 )， 不 反 應 ， 起 到 保 護 作 用 ； 而活 潑 金 屬 反 應 受 到 腐 蝕 。1.犧 牲 陽 極 的 陰 極 保 護 法二 、 金 屬 的 電 化 學 防 護 2.外 加 電 流 的 陰 極 保 護 法 將 被 保 護 金 屬 與 另 一 附 加 電 極 作 為 電 解 池 的兩 個 極 ， 使 被 保 護 的 金 屬 作 為 陰 極 ， 在 外 加 直 流電 的 作 用 下 使 陰 極 得 到 保 護 。 此 法 主 要 用 于 防 止土 壤 、 海 水 及 水 中 金 屬 設 備 的 腐 蝕 。輔 助 陽 極（ 不 溶 性 ）外 加 電 流 的 陰 極 保 護 法 示 意 圖 除 此 以 外 還 有 其 它 防 護 方 法 ？ 健身器材刷油漆以防銹 衣架和電線的外面包上一層塑料層 某些工具的“機械轉動部位”選用油脂來防銹 自行車的鋼圈和車鈴是在鋼上鍍上一層既耐腐蝕又耐磨的Cr 烤 藍 涂 機 油 漆 涂 凡 士 林 鍍 鋅你 知 道 自 行 車 的 金 屬 部 件 采 用 了 什 么 樣 的 防 護 措 施 嗎 ? 下 列 關 于 金 屬 腐 蝕 的 敘 述 中 正 確 的 是 A 金 屬 被 腐 蝕 的 本 質(zhì) 是 ： M ne Mn+（ M表 示 金 屬 ） 而 被 氧 化 B 金 屬 發(fā) 生 電 化 學 腐 蝕 一 定 是 在 酸 性 環(huán) 境 中 C 鍍 鋅 鐵 發(fā) 生 腐 蝕 時 是 鋅 被 腐 蝕 ， 而 鐵 一 定不 會 被 腐 蝕 D 金 屬 發(fā) 生 電 化 學 腐 蝕 時 是 較 活 潑 的 金 屬 作負 極 先 被 腐 蝕 答 案 ： AD 下 列 五 種 金 屬 制 品 的 鍍 層 損 壞 后 ， 金 屬腐 蝕 速 度 最 快 的 是 A. 鍍 鋁 塑 扣 B. 食 品 罐 頭 盒 (鍍 錫 ) C. 白 鐵 水 桶 (鍍 鋅 ) D. 鍍 金 銅 質(zhì) 獎 章答 案 ： B 下 列 方 法 不 能 用 于 金 屬 防 腐 處 理 的 是 A 油 漆 B 表 面 打 磨 C 制 成 合 金 D 電 鍍答 案 ： B 埋 在 地 下 的 輸 油 鑄 鐵 管 道 ， 在 下 列 各 種 情況 下 ， 被 腐 蝕 速 度 最 慢 的 是A、 在 含 鐵 元 素 較 多 的 酸 性 土 壤 中B、 在 潮 濕 疏 松 透 氣 的 土 壤 中C、 在 干 燥 致 密 不 透 氣 的 土 壤 中D、 在 含 碳 粒 較 多 ， 潮 濕 透 氣 的 土 壤 中 答 案 ： C 答 案 ： A 下 列 各 容 器 中 盛 有 海 水 ， 鐵 在 其 中 被 腐 蝕由 快 到 慢 的 順 序 是A、 B、 C、 D、 Fe Sn Fe Zn Fe Cu Fe 金 屬 腐 蝕 快 慢 的 比 較1、 電 解 原 理 引 起 的 腐 蝕 原 電 池 引 起 的腐 蝕 化 學 腐 蝕 有 防 護 措 施 的 腐 蝕 。 2、 同 種 金 屬 的 腐 蝕 ， 在 強 電 解 質(zhì) 溶 液 中 在 弱 電 解 質(zhì) 溶 液 中 在 非 電 解 質(zhì) 中 3、 含 有 其 他 金 屬 雜 質(zhì) 的 金 屬 ， 活 動 性 差別 越 大 ， 腐 蝕 的 越 快 4、 氧 化 劑 的 濃 度 越 大 ， 金 屬 腐 蝕 的 越 快