高中化學(xué)選修4課件：第四章 第四節(jié)《金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)》

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歡迎進(jìn)入化學(xué)課堂 第四章電化學(xué)基礎(chǔ) 第四節(jié)金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù) 創(chuàng)設(shè)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?yàn)榻饘俑g而造成的損失占到國內(nèi)生產(chǎn)總值的2 4 約合人民幣 3000億元 2005年我國國內(nèi)生產(chǎn)總值將達(dá)15萬億元 根據(jù)各國調(diào)查結(jié)果 一般說來 金屬腐蝕所造成的經(jīng)濟(jì)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(jì) 金屬腐蝕的年損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過水災(zāi) 火災(zāi) 風(fēng)災(zāi)和地震 平均值 損失的總和 在這里還不包括由于腐蝕導(dǎo)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(yán)重的是金屬制品結(jié)構(gòu)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(jì)損失 也經(jīng)常對(duì)安全構(gòu)成威脅 國內(nèi)外都曾發(fā)生過許多災(zāi)難性腐蝕事故 如飛機(jī)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(chǔ)酸槽穿孔泄漏 造成重大環(huán)境污染 管道和設(shè)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(huì)危及工作人員和附近居民的生命安全 面對(duì)這樣驚人的數(shù)據(jù)和金屬腐蝕危害事實(shí) 大家有沒有想過 鐵怎么會(huì)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(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來證明你的結(jié)論 活動(dòng)探究 鋼鐵及其制品等生銹的條件 實(shí)驗(yàn)結(jié)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(nèi)壁分別用氯化鈉和稀醋酸潤濕過的兩支試管分別標(biāo)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(dǎo)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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 裝置a中的導(dǎo)管中水柱上升 裝置b中的導(dǎo)管中水柱下降 思考 導(dǎo)管中的水柱變化說明什么問題 討論 小結(jié) 裝置a中的導(dǎo)管中水柱上升 說明大試管內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小 a裝置中有氣體參加反應(yīng) 裝置b中的導(dǎo)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(gòu)成原電池 能加快化學(xué)反應(yīng)速率 請(qǐng)大家根據(jù)原電池原理 寫出電極反應(yīng)式及電池反應(yīng)方程式 a裝置中 負(fù)極 Fe 2e Fe2 正極 O2 2H2O 4e 4OH 電池反應(yīng) 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(jìn)一步反應(yīng) 正極 2H 2e H2 負(fù)極 Fe 2e Fe2 b裝置中 電池反應(yīng) Fe 2H Fe2 H2 分析 當(dāng)鋼鐵處于酸性氣氛中時(shí) 易發(fā)生析氫腐蝕 析氫腐蝕和吸氧腐蝕都屬于電化學(xué)腐蝕 結(jié)合課本P90 P91相關(guān)內(nèi)容 1 什么是金屬腐蝕 有哪些類別 2 化學(xué)腐蝕和哪些因素有關(guān) 3 什么是電化學(xué)腐蝕 有哪些類別 分別發(fā)生哪些電極反應(yīng) 知識(shí)總結(jié) 金屬陽離子 失e 氧化反應(yīng) 3 金屬腐蝕的類型 化學(xué)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(zhì) 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(yīng)而腐蝕損耗的過程 M ne Mn 化學(xué)腐蝕與電化腐蝕的比較 金屬跟非金屬單質(zhì)直接接觸 不純金屬或合金跟電解質(zhì)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(shí)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(shí)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(yīng) 負(fù)極Fe Fe 2e Fe2 2Fe 4e 2Fe2 正極C 2H 2e H2 O2 2H2O 4e 4OH 總反應(yīng) 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(qǐng)解釋下列有關(guān)鐵生銹現(xiàn)象的原因 1 相對(duì)于在內(nèi)河行駛的輪船來說 海輪更容易被腐蝕 因?yàn)楹Ｋ泻休^多的氯化鈉等鹽類 導(dǎo)電能力比內(nèi)河的水更強(qiáng) 而在電解質(zhì)溶液中 電化學(xué)腐蝕更容易進(jìn)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(jìn)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(gòu)成了原電池 鐵作原電池的負(fù)極 因此鐵易被腐蝕而生銹 4 當(dāng)化工廠派出的廢氣為酸性氣體時(shí) 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(xí) 1 如圖 水槽中試管內(nèi)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(yīng)式為 負(fù)極 正極 若液面下降 則溶液呈性 發(fā)生腐蝕 電極反應(yīng)式為 負(fù)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(qǐng)大家根據(jù)鐵生銹的原理 思考應(yīng)采取什么措施防止鐵生銹 請(qǐng)大家閱讀課本 92 93 原理 形成原電池反應(yīng)時(shí) 讓被保護(hù)金屬做正極 不反應(yīng) 起到保護(hù)作用 而活潑金屬反應(yīng)受到腐蝕 1 犧牲陽極保護(hù)法 二 金屬的電化學(xué)保護(hù) 犧牲陽極的陰極保護(hù)法示意圖 2 外加電流法將被保護(hù)金屬與另一附加電極作為電解池的兩個(gè)極 使被保護(hù)的金屬作為陰極 在外加直流電的作用下使陰極得到保護(hù) 此法主要用于防止土壤 海水及水中金屬設(shè)備的腐蝕 外加電流的陰極保護(hù)法示意圖 除此以外還有其它防護(hù)方法 金屬防護(hù)的幾種重要方法 在金屬表面覆蓋保護(hù)層 改變金屬內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu) 制成合金 電化學(xué)保護(hù)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(hù) 小結(jié) 2 2000年5月 保利集團(tuán)在香港拍賣會(huì)上花費(fèi)3000多萬港幣購回在火燒圓明園時(shí)流失的國寶 銅鑄的牛首 猴首和虎首 普通銅器時(shí)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(duì)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(yán)重 它們表面的銅綠被酸雨溶解洗去 C 銅的金屬活動(dòng)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(xí) 探究一 鍍鋅鐵皮和鍍錫鐵皮哪個(gè)更易被腐蝕 為什么 探究二 純鋅和粗鋅哪個(gè)更易和酸反應(yīng) 如果向酸中再加入硫酸銅又會(huì)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(xí) 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全