高中化學(xué) 3.2金屬的腐蝕和防護(hù)課件 新人教版選修1 .ppt

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1．能描述金屬腐蝕的類型和化學(xué)原理。 2．了解影響金屬腐蝕的快慢因素。 3．知道金屬防護(hù)的常用方法。 4．認(rèn)識(shí)防止金屬腐蝕的重要意義。,第二節(jié) 金屬的腐蝕和防護(hù),金屬的腐蝕是指金屬或合金與周圍接觸到的氣體或液體進(jìn)行_________而_________的過程。金屬的腐蝕一般分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。 化學(xué)腐蝕 金屬跟接觸到的物質(zhì)_________________而引起的腐蝕。 電化學(xué)腐蝕 (1)電化學(xué)腐蝕的概念：不純的金屬(或合金)跟______溶液接觸時(shí)，會(huì)發(fā)生_______反應(yīng)，比較活潑的金屬_____電子而被_____，這種腐蝕叫做電化學(xué)腐蝕。,化學(xué)反應(yīng),腐蝕損耗,直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng),電解質(zhì),原電池,失去,氧化,1．,2．,(2)電化學(xué)腐蝕的類型 在潮濕的空氣里，鋼鐵表面吸附了一層薄薄的水膜。水能電離出少量的H＋和OH－，同時(shí)由于空氣中CO2的溶解，使水里的 H＋增多：H2O＋CO2 H2CO3 ____________。這樣在鋼鐵表面形成了一層電解質(zhì)溶液的薄膜，它跟鋼鐵里的鐵和少量的碳構(gòu)成無數(shù)微小的原電池。___是負(fù)極，電極反應(yīng)為： ________________。 ①鋼鐵表面的水膜酸性很弱或者呈中性，在正極上是溶解在水膜中的O2得到電子而被還原(鋼鐵的腐蝕主要是這種情況)： 。 ②如果水膜的酸性較強(qiáng)，在正極，則是溶液中的H＋得到電子而被還原：2H＋＋2e－===H2↑。,H＋＋HCO3－,Fe,Fe－2e－===Fe2＋,2H2O＋O2＋4e－===4OH－,1.影響金屬腐蝕的因素 (1)金屬的本性：金屬_______越易被腐蝕。 (2)介質(zhì)的影響：在_____的空氣中接觸腐蝕性氣體或電 解質(zhì)溶液，都容易被腐蝕。 2．金屬的防護(hù)方法,越活潑,潮濕,加保護(hù)層法,涂油漆,包塑料層,電鍍,電化學(xué)法,失電子,改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu),為什么說電化學(xué)腐蝕是造成鋼鐵腐蝕的主要原因？ 提示 由于鋼鐵直接接觸化學(xué)物質(zhì)而發(fā)生化學(xué)腐蝕的機(jī)會(huì)并不多，而接觸電解質(zhì)溶液的機(jī)會(huì)卻比較多，且鋼鐵本身又是鐵碳合金。因此，易于形成原電池而發(fā)生電化學(xué)腐蝕。 為什么鋼鐵在潮濕的環(huán)境中比在干燥的環(huán)境中更容易生銹？ 提示 不純的金屬或合金，在潮濕的空氣中形成微小原電池發(fā)生電化學(xué)腐蝕，主要發(fā)生吸氧腐蝕，加快了反應(yīng)速率。,【慎思1】,【慎思2】,如圖，各燒杯中盛有海水，鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序?yàn)開_______。 提示 ④②①③ ②③④實(shí)質(zhì)均為原電池裝置。③中Fe為正極，被保護(hù)；②④中Fe為負(fù)極，均被腐蝕，但相對(duì)來說Fe和Cu的金屬活動(dòng)性之間的差別比Fe和Sn的差別大，故Fe－Cu原電池中Fe被腐蝕得快；①中因鐵不純而發(fā)生原電池反應(yīng)。,【慎思3】,(1)吸氧腐蝕：鋼鐵表面的水膜酸性很弱或者呈中性或堿性。 負(fù)極(Fe)：2Fe－4e－===2Fe2＋ 正極(C)：O2＋2H2O＋4e－===4OH－,鋼鐵的電化學(xué)腐蝕示意圖,(2)析氫腐蝕：鋼鐵表面的水膜酸性較強(qiáng)。 負(fù)極(Fe)：Fe－2e－===Fe2＋ 正極(C)：2H＋＋2e－===H2↑ 在溶液中： Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 2Fe(OH)3===Fe2O3＋3H2O (Fe2O3是鐵銹的主要成分),下圖是鐵釘在某溶液中被腐蝕的實(shí)驗(yàn)(開始時(shí)試管中液面和試管外液面等高)。 (1)甲、乙兩圖溶液中呈酸性的是________(填“甲”或“乙”)。 (2)甲圖中電極反應(yīng)式：正極________，負(fù)極________。 (3)乙圖中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是_____________________ __________________________________________________。,【例1】?,解析 從兩圖中液面的高度可以看出，甲圖試管內(nèi)液面上升，說明氣體體積減小，有氧氣被吸收，發(fā)生吸氧腐蝕。乙圖試管內(nèi)液面下降，說明氣體體積增大，有氫氣生成，發(fā)生析氫腐蝕。 答案 (1)乙 (2)O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 2Fe－4e－===2Fe2＋ (3)Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 點(diǎn)評(píng) 判斷析氫腐蝕還是吸氧腐蝕，可以看溶液的酸堿性或氣體體積的變化。,如圖裝置中，小試管內(nèi)為紅墨水，具支試管內(nèi)盛有pH＝4久置的雨水和生鐵片。實(shí)驗(yàn)時(shí)觀察到：開始時(shí)導(dǎo)管內(nèi)液面下降，一段時(shí)間后導(dǎo)管內(nèi)液面回升，略高于小試管內(nèi)液面。下列說法正確的是( )。 A．生鐵片中的碳是原電池的陽極，發(fā)生還原反應(yīng) B．雨水酸性較強(qiáng)，生鐵片僅發(fā)生析氫腐蝕 C．墨水回升時(shí)，碳電極反應(yīng)式為 O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．具支試管中溶液pH逐漸減小,【體驗(yàn)1】?,解析 生鐵片中的碳是原電池的正極，A錯(cuò)；雨水酸性較強(qiáng)，開始時(shí)鐵片發(fā)生化學(xué)腐蝕和析氫腐蝕，產(chǎn)生氫氣，導(dǎo)管內(nèi)液面下降，一段時(shí)間后鐵片發(fā)生吸氧腐蝕，吸收氧氣，導(dǎo)管內(nèi)液面回升，B錯(cuò)；墨水回升時(shí)，鐵片發(fā)生吸氧腐蝕，碳極為正極，電極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C對(duì)；鐵片無論是發(fā)生析氫腐蝕還是吸氧腐蝕，具支試管內(nèi)溶液pH均增大，D錯(cuò)。 答案 C,根據(jù)不同的用途選擇不同的材料組成耐蝕合金，或在金屬中添加合金元素，提高其耐蝕性，可以防止或減緩金屬的腐蝕。 形成保護(hù)層 在金屬表面覆蓋各種保護(hù)層，把被保護(hù)金屬與腐蝕性介質(zhì)隔開，是防止金屬腐蝕的有效方法。工業(yè)上普遍使用的保護(hù)層有非金屬保護(hù)層和金屬保護(hù)層兩大類。它們是用化學(xué)方法、物理方法和電化學(xué)方法實(shí)現(xiàn)的。,1．改善金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu),2．,(1)金屬的氧化處理 如將鋼鐵制品加到NaOH和NaNO2的混合溶液中，加熱處理，其表面即可形成一層厚度為0.5～1.5 μm的藍(lán)色氧化膜(主要成分為Fe3O4)，以達(dá)到鋼鐵防腐蝕的目的，此過程稱為發(fā)藍(lán)處理，簡稱發(fā)藍(lán)。 (2)非金屬涂層 用非金屬物質(zhì)如油漆、塑料、搪瓷、礦物性油脂等涂覆在金屬表面上形成保護(hù)層，稱為非金屬涂層，也可達(dá)到防腐蝕的目的。 (3)金屬保護(hù)層 它是以一種金屬鍍?cè)诒槐Ｗo(hù)的另一種金屬制品表面上所形成的保護(hù)鍍層。,(4)電化學(xué)保護(hù)法 電化學(xué)保護(hù)法是根據(jù)電化學(xué)原理在金屬設(shè)備上采取一定措施，從而防止或減輕金屬腐蝕的方法。其中常用的有犧牲陽極的陰極保護(hù)法。 犧牲陽極保護(hù)法是用比被保護(hù)金屬活潑的金屬或合金作陽極，固定在被保護(hù)金屬上，形成原電池，被保護(hù)金屬作陰極而得到保護(hù)。(注：陽極是發(fā)生氧化反應(yīng)的電極，原電池中負(fù)極也叫陽極。通常情況下原電池的兩極稱為正、負(fù)極，一般不稱作陽、陰極)如在輪船的下部鑲嵌鋅塊。另外還可將被保護(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)。,下列幾種鐵板在鍍層被破壞后，最耐腐蝕的是( )。 A．鍍鋅鐵板 B．鍍銅鐵板 C．鍍錫鐵板 D．鍍鉛鐵板 解析 A項(xiàng)鍍鋅鐵板，鍍層被破壞后，構(gòu)成鋅－鐵原電池，鋅為負(fù)極被氧化；鐵為正極，鐵得以保護(hù)，故最耐腐蝕；B、C、D三項(xiàng)中鍍層被破壞后，鐵容易被腐蝕；因?yàn)殂~、錫、鉛的金屬性比鐵弱，形成原電池時(shí)，鐵為負(fù)極失去電子被氧化，故不耐腐蝕。 答案 A 點(diǎn)評(píng) 在金屬的防護(hù)中，若連接比主體金屬活潑性強(qiáng)的金屬，則主體金屬得到保護(hù)。,【例2】?,金屬的本性是影響金屬腐蝕的主要因素，金屬越活潑，就越容易失去電子而被腐蝕。 介質(zhì)對(duì)金屬腐蝕的影響很大，通常通過改變介質(zhì)或改變腐蝕性介質(zhì)的濃度改變金屬腐蝕的速率。,為了保護(hù)地下鋼管不受腐蝕，可采用的方法是( )。 A．將它與直流電源負(fù)極相連 B．將它與直流電源正極相連 C．將它與銅板相連 D．將它與鋅板相連 解析 本題是為保護(hù)地下鋼管不受腐蝕。從選項(xiàng)內(nèi)容來看，應(yīng)采用的是電化學(xué)保護(hù)方法，只要是使鋼管上有富集的電子就可受到保護(hù)。 答案 AD,【體驗(yàn)2】?,影響金屬腐蝕的因素 (1)金屬的本性：金屬越活潑，就越容易失去電子而被腐蝕，如果金屬中能導(dǎo)電的雜質(zhì)不如該金屬活潑，則容易形成原電池而使金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕。 (2)介質(zhì)：與金屬所接觸的電解質(zhì)強(qiáng)弱有關(guān)，活潑金屬在電解質(zhì)溶液中的腐蝕快于在非電解質(zhì)溶液中的腐蝕。 如何防止鐵的銹蝕是工業(yè)上研究的重點(diǎn)內(nèi)容。為研究鐵銹蝕的影響因素，某同學(xué)做了如下探究實(shí)驗(yàn)：,實(shí)驗(yàn)探究八 金屬腐蝕的快慢及防護(hù),回答以下問題： (1)上述實(shí)驗(yàn)中發(fā)生了電化學(xué)腐蝕的是(填實(shí)驗(yàn)序號(hào))________；在電化學(xué)腐蝕中，負(fù)極反應(yīng)是________；正極反應(yīng)是________； (2)由該實(shí)驗(yàn)可知，可以影響鐵銹蝕速率的因素是____________ ____________________________________________________； (3)為防止鐵的銹蝕，工業(yè)上普遍采用的方法是_____________ ______________________________________________________________________________________________ (答兩種方法)。 (4)通過本次探究你能否總結(jié)出判斷金屬腐蝕快慢的規(guī)律？ __________________________________________________________________________________________________________。,解析 解答第(1)題應(yīng)注意聯(lián)系金屬的化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的區(qū)別，電化學(xué)腐蝕是不純的金屬與電解質(zhì)溶液接觸，因發(fā)生原電池反應(yīng)，較活潑的金屬失電子而被氧化，分析題中實(shí)驗(yàn)可知，實(shí)驗(yàn)3、4、5、6發(fā)生了電化學(xué)腐蝕，其中負(fù)極反應(yīng)是Fe－2e－===Fe2＋，正極反應(yīng)是O2＋2H2O＋4e－===4OH－。 解答第(2)題時(shí)，對(duì)比實(shí)驗(yàn)1和3可得出濕度增大，可使鐵銹蝕速率加快；對(duì)比實(shí)驗(yàn)3、4可知增大O2濃度可加快鐵銹蝕的速率；對(duì)比實(shí)驗(yàn)4、5可知升高溫度可加快鐵銹蝕的速率；對(duì)比實(shí)驗(yàn)5、6可知電解質(zhì)的存在會(huì)使鐵銹蝕的速率加快。 第(3)題，為防止鐵的銹蝕，根據(jù)鐵銹蝕的類型，可采用犧牲陽極的陰極保護(hù)法、外加電流的陰極保護(hù)法，還可把鐵制成不銹鋼(合金)，亦可采用噴油漆、涂油脂、電鍍、表面鈍化等方法使鐵與空氣、水等物質(zhì)隔離，以防止金屬腐蝕。,答案 (1)3、4、5、6 Fe－2e－===Fe2＋(或2Fe－4e－===2Fe2＋) 2H2O＋O2＋4e－===4OH－ (2)濕度、溫度、O2的濃度、電解質(zhì)的存在 (3)電鍍、烤藍(lán)等表面覆蓋保護(hù)層，犧牲陽極的陰極保護(hù)法(其他合理答案也可) (4)判斷金屬腐蝕快慢的規(guī)律 ①金屬腐蝕的快慢取決于與金屬接觸的氧化劑的氧化能力的大小，氧化劑氧化性越強(qiáng)，金屬腐蝕越嚴(yán)重。,②通常金屬腐蝕的快慢類型：電解池的陽極＞原電池的負(fù)極＞自然的腐蝕＞原電池的正極(保護(hù))＞電解池的陰極(保護(hù))。 ③當(dāng)同為形成原電池時(shí)，與以下兩因素有關(guān)： a．與構(gòu)成原電池的材料有關(guān)，兩極材料的活動(dòng)性差別越大，活潑金屬被腐蝕的就越快；b.與金屬所接觸的電解質(zhì)溶液強(qiáng)弱有關(guān)，活潑金屬在電解質(zhì)溶液中的腐蝕快于在非電解質(zhì)溶液中的腐蝕，在強(qiáng)電解質(zhì)溶液中的腐蝕快于在弱電解質(zhì)溶液中的腐蝕。,