高中化學選修4課件：第四章 第四節(jié)《金屬的電化學腐蝕與防護》

歡迎進入化學課堂 第四章電化學基礎 第四節(jié)金屬的電化學腐蝕與防護 創(chuàng)設情景 看后 你有何感想 金屬腐蝕我國作為世界上鋼鐵產(chǎn)量最多的國家 2005年全國生產(chǎn)鋼材37117 02萬噸 每年被腐蝕的鐵占到我國鋼鐵年產(chǎn)量的十分之一 因為金屬腐蝕而造成的損失占到國內生產(chǎn)總值的2 4 約合人民幣 3000億元 2005年我國國內生產(chǎn)總值將達15萬億元 根據(jù)各國調查結果 一般說來 金屬腐蝕所造成的經(jīng)濟損失大致為該國國民生產(chǎn)總值的4 左右 另據(jù)國外統(tǒng)計 金屬腐蝕的年損失遠遠超過水災 火災 風災和地震 平均值 損失的總和 在這里還不包括由于腐蝕導致的停工 減產(chǎn)和爆炸等造成的間接損失 金屬腐蝕的主要害處 不僅在于金屬本身的損失 更嚴重的是金屬制品結構損壞所造成的損失比金屬本身要大到無法估量 腐蝕不僅造成經(jīng)濟損失 也經(jīng)常對安全構成威脅 國內外都曾發(fā)生過許多災難性腐蝕事故 如飛機因某一零部件破裂而墜毀 橋梁因鋼梁產(chǎn)生裂縫而塌陷 油管因穿孔或裂縫而漏油 引起著火爆炸 化工廠中儲酸槽穿孔泄漏 造成重大環(huán)境污染 管道和設備跑 冒 滴 漏 破壞生產(chǎn)環(huán)境 有毒氣體如Cl2 H2S HCN等的泄漏 更會危及工作人員和附近居民的生命安全 面對這樣驚人的數(shù)據(jù)和金屬腐蝕危害事實 大家有沒有想過 鐵怎么會被腐蝕 怎樣防腐 問題討論 鋼鐵及其制品通常為含碳的鐵合金 它們在什么條件下易生銹 試設計實驗來證明你的結論 活動探究 鋼鐵及其制品等生銹的條件 實驗結論 問題討論 鋼鐵及其制品通常為含碳的鐵合金 若在潮濕的環(huán)境里或濕度較大的環(huán)境里長期放置 常易生銹變紅 原因是什么 向鐵粉中加入少量的炭粉 混合均勻后 撒入內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 能加快化學反應速率 請大家根據(jù)原電池原理 寫出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 2H2O 4e 4OH 電池反應 2Fe O2 2H2O 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 2H2O 4Fe OH 32Fe OH 3 Fe2O3 nH2O 3 n H2O a裝置中 進一步反應 正極 2H 2e H2 負極 Fe 2e Fe2 b裝置中 電池反應 Fe 2H Fe2 H2 分析 當鋼鐵處于酸性氣氛中時 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 結合課本P90 P91相關內容 1 什么是金屬腐蝕 有哪些類別 2 化學腐蝕和哪些因素有關 3 什么是電化學腐蝕 有哪些類別 分別發(fā)生哪些電極反應 知識總結 金屬陽離子 失e 氧化反應 3 金屬腐蝕的類型 化學腐蝕 電化腐蝕 析氫腐蝕 吸氧腐蝕 常見普遍 一 金屬腐蝕 金屬原子 2 金屬腐蝕的本質 1 金屬腐蝕 是指金屬或合金跟接觸的氣體或液體發(fā)生氧化還原反應而腐蝕損耗的過程 M ne Mn 化學腐蝕與電化腐蝕的比較 金屬跟非金屬單質直接接觸 不純金屬或合金跟電解質溶液接觸 無電流產(chǎn)生 有微弱電流產(chǎn)生 金屬被氧化 較活潑金屬被氧化 兩者往往同時發(fā)生 電化腐蝕更普遍 鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較 Fe2O3 nH2O 鐵銹 通常兩種腐蝕同時存在 但以后者更普遍 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 H2 O2 2H2O 4e 4OH 總反應 Fe 2H Fe2 H2 2Fe 2H2O O2 2Fe OH 2 4Fe OH 2 2H2O O2 4Fe OH 3 聯(lián)系 鐵生銹除了必須有空氣及水的參與外 還受其他一些因素的影響 請解釋下列有關鐵生銹現(xiàn)象的原因 1 相對于在內河行駛的輪船來說 海輪更容易被腐蝕 因為海水中含有較多的氯化鈉等鹽類 導電能力比內河的水更強 而在電解質溶液中 電化學腐蝕更容易進行 2 1910年遺留在南極的食品罐頭盒 其表面至今很少有鐵銹出現(xiàn) 是由于南極的溫度常年在0 以下 說明在較高溫度下 腐蝕更易進行 3 用于連接銅板的鐵螺絲容易生銹 是由于鐵與銅及空氣中的水蒸汽構成了原電池 鐵作原電池的負極 因此鐵易被腐蝕而生銹 4 當化工廠派出的廢氣為酸性氣體時 工廠附近的鐵制品容易生銹 說明鐵制品在酸性條件下比在中性條件下更容易被腐蝕 課堂練習 1 如圖 水槽中試管內有一枚鐵釘 放置數(shù)天觀察 1 若液面上升 則溶液呈性 發(fā)生腐蝕 電極反應式為 負極 正極 若液面下降 則溶液呈性 發(fā)生腐蝕 電極反應式為 負極 正極 2 中性或堿性 吸氧 Fe 2e Fe2 O2 2H2O 4e 4OH 酸性 析氫 Fe 2e Fe2 2H 2e H2 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 請大家閱讀課本 92 93 原理 形成原電池反應時 讓被保護金屬做正極 不反應 起到保護作用 而活潑金屬反應受到腐蝕 1 犧牲陽極保護法 二 金屬的電化學保護 犧牲陽極的陰極保護法示意圖 2 外加電流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 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 金屬防護的幾種重要方法 在金屬表面覆蓋保護層 改變金屬內部的組織結構 制成合金 電化學保護法 即將金屬作為原電池的正極或電解池的陰極而受到保護 小結 2 2000年5月 保利集團在香港拍賣會上花費3000多萬港幣購回在火燒圓明園時流失的國寶 銅鑄的牛首 猴首和虎首 普通銅器時間稍久容易出現(xiàn)銅綠 其主要成分是 Cu2 OH 2CO3 這三件1760年銅鑄的國寶在240年后看上去仍然熠熠生輝不生銹 下列對起原因的分析 最可能的是A 它們的表面都電鍍上了一層耐腐蝕的黃金 B 環(huán)境污染日趨嚴重 它們表面的銅綠被酸雨溶解洗去 C 銅的金屬活動性比氫小 因此不宜被氧化 D 它們是含一定比例金 銀 錫 鋅的合金 D 課堂練習 探究一 鍍鋅鐵皮和鍍錫鐵皮哪個更易被腐蝕 為什么 探究二 純鋅和粗鋅哪個更易和酸反應 如果向酸中再加入硫酸銅又會什么現(xiàn)象 3 下列各情況 在其中Fe片腐蝕由快到慢的順序是 5 2 1 3 4 課堂練習 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全