金属电化学腐蚀与防护.pptx

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1、全局性掌控全局性掌控第2页/共63页第1页/共63页选项式诊断选项式诊断诊断诊断判断正误，在诊断一栏内打判断正误，在诊断一栏内打“”或或“”1.在入海口的在入海口的钢铁闸门钢铁闸门上装一定数量的上装一定数量的铜块铜块可防止可防止 闸门闸门被腐被腐蚀蚀(2010天津高考天津高考T2C)2.钢铁发钢铁发生析生析氢氢腐腐蚀时蚀时，负负极反极反应应是是Fe3e =Fe3(2010北京高考北京高考T6D)3.镀层镀层破破损损后，后，镀锡镀锡板比板比镀锌镀锌板更耐腐板更耐腐蚀蚀(2010唐山唐山 模拟模拟T13B)4.生生铁铁是是发发生吸氧腐生吸氧腐蚀还蚀还是析是析氢氢腐腐蚀蚀，从本，从本质质上决上决 定

2、于周定于周围环围环境中境中H与与O2的氧化性的氧化性强强弱弱(2010浙江浙江 模拟模拟T8B)第3页/共63页第2页/共63页全局性掌控全局性掌控 高考在本节的重要考点有两个，一是金属发生电化高考在本节的重要考点有两个，一是金属发生电化学腐蚀的原因；二是防止金属腐蚀的措施；预测金属的学腐蚀的原因；二是防止金属腐蚀的措施；预测金属的电化学腐蚀与防护知识与新能源、环境保护、工业生产、电化学腐蚀与防护知识与新能源、环境保护、工业生产、物质制备等热点问题相结合是今后高考命题的一个新的物质制备等热点问题相结合是今后高考命题的一个新的变化变化.第4页/共63页第3页/共63页第5页/共63页第4页/共6

3、3页一、金属的电化学腐蚀1金属的腐蚀(1)概念金属或合金与周围的 物质发生 反应而引起损耗的现象气体或液体氧化还原第6页/共63页第5页/共63页(2)实质金属原子 电子变成阳离子的过程即金属发生了 反应(3)类型根据与金属 不同，可分为 腐蚀和 腐蚀失去氧化接触的介质化学电化学第7页/共63页第6页/共63页2化学腐蚀金属跟接触到的干燥气体如(O2、Cl2、SO2等)或非电解质液体(如石油)等直接发生 而引起的腐蚀3电化学腐蚀(1)概念不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生 反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化化学反应原电池第8页/共63页第7页/共63页类型类型吸氧腐蚀吸氧腐蚀析氢腐蚀析氢腐

4、蚀条件条件水膜呈水膜呈 或或 水膜呈水膜呈正极反应正极反应负极反应负极反应总反应总反应2H2OO24e=4OH弱酸性中性酸性2H2e=H2Fe2e=Fe22FeO22H2O=2Fe(OH)2Fe2H=Fe2H2（2）分类 以钢铁的腐蚀为例第9页/共63页第8页/共63页将纯铁放入稀H2SO4中，发生的是析氢腐蚀吗？提示：不是析氢腐蚀是指不纯的金属(或合金)接触到酸性较强的电解质溶液所发生的原电池反应而引起的腐蚀，纯铁与稀H2SO4发生的是化学腐蚀第10页/共63页第9页/共63页二、金属的防护1改变金属内部组织结构如制成 等2金属表面加保护层如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀或表面钝化等方法合金

5、第11页/共63页第10页/共63页3电化学保护(1)牺牲阳极的阴极保护法 原理被保护的金属上连接一种更 的金属，被保护的金属作原电池的 极(2)外加电流的阴极保护法 原理被保护的金属与电源的 极相连，作电解池的 极原电池正活泼电解池负阴第12页/共63页第11页/共63页1(2011福建高三质检)打开右图所示装置中的止水夹，一段时间后，可能观察到的现象是 ()A烧杯中有气泡产生B试管内有黄绿色气体产生C铁丝网的表面产生锈迹D烧杯内溶液变红色第13页/共63页第12页/共63页解析：用食盐水浸润的铁丝网发生吸氧腐蚀，NaCl溶液不参与反应，仅仅充当电解质溶液，铁丝网的表面产生锈迹，C对、B错；

6、吸氧腐蚀过程中消耗氧气，因此试管中压强减小，烧杯内液体进入试管中，A错；由于吸氧腐蚀中正极反应为：O22H2O4e=4OH，因此进入试管内的液体变红而烧杯中溶液不变色，D错答案：C第14页/共63页第13页/共63页2下列关于金属腐蚀的叙述中，正确的是 ()A金属被腐蚀的本质是MnH2O=M(OH)nn/2H2B马口铁(镀锡铁)镀层破损后，首先是镀层被氧化C金属在一般情况下发生的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀D常温下，置于空气中的金属主要发生化学腐蚀第15页/共63页第14页/共63页解析：金属腐蚀的本质为Mne=Mn，A错误；选项B中Sn、Fe构成原电池，Fe作负极，发生反应：Fe2e=Fe2，铁

7、先被腐蚀，B错误；常温下，金属发生的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀，难以和氧化剂(O2、Cl2等)直接发生化学反应，D错误答案：C第16页/共63页第15页/共63页3如图所示，在水槽中装入蒸馏水后，铁块腐蚀速率的大小顺序正确的是 ()ABCD第17页/共63页第16页/共63页解析：形成原电池，铁为负极，腐蚀较快；形成原电池，铁为正极，被保护，腐蚀慢，故B项正确答案：B第18页/共63页第17页/共63页4下列有关钢铁制品防腐的说法正确的是 ()A在铁门、铁窗表面涂上油漆B自行车各部件因有防护涂层或电镀等防腐措施，所以不需要停放在遮雨的地方C家用铁制厨具每次用完后应擦干放置在干燥处D把挡水铁闸门与

8、直流电源的正极连接且构成回路，可减小铁闸门的腐蚀速率第19页/共63页第18页/共63页解析：加盖保护层，避免钢铁制品与电解质溶液接触，与电源负极相连(作阴极)，或连接更活泼金属等，都是钢铁制品防腐的有效方法，故A、C正确，B、D不正确答案：AC第20页/共63页第19页/共63页5(1)将铜棒与锌棒用导线连接，依次插入分别盛有：硫酸溶液；硫酸铜溶液；硫酸钠溶液的三个烧杯中，此时，铜棒上发生的主要反应是：_；_；_.第21页/共63页第20页/共63页(2)铜制品在经常下酸雨的地区电化学腐蚀严重写出此电化学腐蚀的电极反应式：正极_；负极_第22页/共63页第21页/共63页解析：(1)均为铜锌

9、原电池，铜极上分别为H、Cu2得电子被还原，为锌的吸氧腐蚀，铜极上O2得电子被还原(2)铜的电化学腐蚀应注意与铁的区别，铜不能使H还原，故不可能发生析氢腐蚀，只能发生吸氧腐蚀；酸雨是一个干扰因素，使电解质溶液中离子浓度增大，反应加快第23页/共63页第22页/共63页答案：(1)2H2e=H2Cu22e=CuO22H2O4e=4OH(2)O22H2O4e=4OHCu2e=Cu2第24页/共63页第23页/共63页第25页/共63页第24页/共63页第26页/共63页第25页/共63页1化学腐蚀与电化学腐蚀化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀(主要主要)定义定义金属与接触到的干金属与接触到的干燥

10、气体燥气体(如如O2、Cl2、SO2等等)或非电解或非电解质液体质液体(如石油如石油)等等直接发生化学反应直接发生化学反应引起的腐蚀引起的腐蚀不纯金属不纯金属(或合金或合金)接触到电解接触到电解质溶液所发生的原电池反应，质溶液所发生的原电池反应，较活泼金属失去电子被氧化较活泼金属失去电子被氧化而引起的腐蚀而引起的腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀(主要主要)析氢腐蚀析氢腐蚀条件条件金属与物质直接接金属与物质直接接触触水膜中溶有水膜中溶有O2，显，显弱酸性或中性弱酸性或中性水膜酸性水膜酸性较强较强第27页/共63页第26页/共63页第28页/共63页第27页/共63页2金属腐蚀快慢的影响因素不纯的金属或合金，

11、在潮湿的空气中形成原电池发生电化学腐蚀，活泼金属因被腐蚀而损耗金属腐蚀的快慢与下列两种因素有关：(1)与构成原电池的材料有关，两极材料的活泼性相差越大，氧化还原反应的速率越快，金属被腐蚀的速率就越快第29页/共63页第28页/共63页(2)与金属所接触的电解质强弱有关，活泼金属在电解质溶液中的腐蚀快于在非电解质溶液中的腐蚀，在强电解质溶液中的腐蚀快于在弱电解质溶液中的腐蚀一般说来可用下列原则判断：电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防腐蚀措施的腐蚀第30页/共63页第29页/共63页例1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 ()ABC D第31页/共63页第3

12、0页/共63页名师精析是Fe为负极，杂质为正极的原电池腐蚀，是钢铁的吸氧腐蚀，腐蚀较慢其电极反应式为：负极：2Fe4e=2Fe2，正极：2H2OO24e=4OH.、实质均为原电池装置中Fe为正极，被保护；、中Fe为负极，均被腐蚀，但Fe和Cu的金属活泼性差别比Fe和Sn的大，故FeCu原电池中Fe被腐蚀较快；是Fe接电源正极作阳极，Cu接电源负极作阴极的电解腐蚀，加快了Fe的腐蚀；Fe接电源负极作阴极，Cu接电源正极作阳极，防止了Fe的腐蚀根据以上分析可知：铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为.答案C第32页/共63页第31页/共63页 金属的腐蚀快慢顺序为：电解池的阳极原电池的负极化学腐蚀原电池的

13、正极电解池的阴极第33页/共63页第32页/共63页1(2011杭州质量检测)将碳粉和铁粉均匀混合，撒入内壁分别用氯化钠溶液和稀醋酸溶液润湿过的几支试管中，并按下图连接仪器，观察下图，示意正确的是 ()第34页/共63页第33页/共63页解析：A中发生析氢腐蚀，导管中有气泡冒出；B、C中发生吸氧腐蚀、导管中水面上升，故B项正确，C项错误；D中试管缺少塞子，故不正确答案：B第35页/共63页第34页/共63页2下列事实与电化学腐蚀无关的是 ()A光亮的自行车钢圈不易生锈B黄铜(Cu、Zn合金)制品不易生成铜锈C电工操作中规定：铜、铝导线不能连在一起D生铁比熟铁(几乎是纯铁)容易生锈第36页/共6

14、3页第35页/共63页解析：光亮的自行车钢圈不易生锈，是因为钢圈表面镀上了一层抗腐蚀的材料，不能构成原电池，也就不会发生电化学腐蚀；黄铜(Cu、Zn合金)在空气中构成原电池时，Zn作负极，Cu作正极，所以不易生成铜锈；铜铝导线连在一起时，在潮湿的环境中可以构成原电池，Al发生氧化反应而被腐蚀，易造成断路引起事故；生铁中含杂质碳，构成原电池时，铁作负极而被腐蚀，因此生铁比熟铁(几乎是纯铁)容易生锈答案：A第37页/共63页第36页/共63页1改变金属的内部组织结构例如：把铬、镍等加入普通钢里制成的不锈钢，就大大地增加了钢铁的抗腐蚀力第38页/共63页第37页/共63页2在金属表面覆盖保护层在金属

15、表面覆盖致密的保护层，从而使金属制品跟周围物质隔离开来，这是一种普遍采用的防护方法以钢铁的防护为例，根据保护层成分的不同，可分为如下几种：(1)在钢铁表面涂矿物性油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等物质例如，船身、车厢、水桶等常涂油漆；汽车外壳常喷漆；枪炮、机器常涂矿物性油脂等第39页/共63页第38页/共63页(2)用电镀、热镀、喷镀的方法，在钢铁表面镀上一层不易被腐蚀的金属，如锌、锡、铬、镍等这些金属都能被氧化而形成一层致密的氧化物薄膜，从而阻止水和空气等对钢铁的腐蚀例如，常用的白铁就是在薄钢板上热镀上一层锌；做罐头用的马口铁皮就是在 薄钢板上热镀上一层无毒而又耐腐蚀的锡；自行车钢圈就是用电镀的方

16、法镀上一层既耐腐蚀又耐磨的铬或镍第40页/共63页第39页/共63页(3)用化学方法使钢铁表面生成一层致密而稳定的氧化膜例如，工业上常借一些溶液的氧化作用，在机器零件、精密仪器、枪炮等钢铁制件的表面上形成一层致密的黑色的四氧化三铁薄膜第41页/共63页第40页/共63页3电化学保护法(1)牺牲阳极的阴极保护法常用于保护海轮外壳及石油管道等(2)外加电流的阴极保护法主要用于防止土壤、海水及河水中的金属设备的腐蚀第42页/共63页第41页/共63页例2钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一，因而金属的防护工作特别重要下列对几种常见的金属防腐方法的描述错误的是()第

17、43页/共63页第42页/共63页选项选项方法方法对相应方法的描述对相应方法的描述A改变金属内部的改变金属内部的组成结构组成结构此法实际上是将金属制成合金，此法实际上是将金属制成合金，增强抗腐蚀能力增强抗腐蚀能力B在金属表面覆盖在金属表面覆盖保护法保护法保护层破损后，就完全失去了保护层破损后，就完全失去了对金属的保护作用对金属的保护作用C外加电源的阴极外加电源的阴极保护法保护法接外加直流电源构成电解池，接外加直流电源构成电解池，被保护的金属作阴极被保护的金属作阴极D牺牲阳极的阴极牺牲阳极的阴极保护法保护法构成原电池，被保护的金属作构成原电池，被保护的金属作正极正极第44页/共63页第43页/共

18、63页名师精析如果镀层金属比保护的金属活泼，破损后可构成原电池，仍然能在一定程度上保护金属，B项错误答案B第45页/共63页第44页/共63页 金属腐蚀的实质是金属原子失去电子变成金属阳离子，那么金属的保护实质上就是防止金属原子失去电子第46页/共63页第45页/共63页第47页/共63页第46页/共63页解析：A是牺牲阳极的阴极保护法，D是外加电流的阴极保护法，而在金属表面进行电镀以及在一定条件下对金属进行处理，在其表面形成一层致密的氧化膜，不是电化学防腐的方法答案：BC第48页/共63页第47页/共63页4(2011启东模拟)镁、铝、铁是重要的金属，在工业生产中用途广泛(1)镁与稀硫酸反应

19、的离子方程式是_，这种腐蚀属于_(填“电化学腐蚀”或“化学腐蚀”)(2)火车铁轨修补、焊接可以用“铝热反应”，即铝与铁的氧化物(用通式FexOy表示)在高温下反应生成熔融的铁焊接钢轨请写出该反应的化学方程式：_.第49页/共63页第48页/共63页(3)在潮湿的空气中，帆船的钢铁表面有一层水膜，很容易发生腐蚀，其负极反应式为_；正极反应式为_(4)青岛奥林匹克帆船中心通常用铝合金(AlZnCd)来保护海底钢铁设施，其原理如图所示，其中负极的电极反应为_；在实际应用中，用铝合金而不选用纯铝，纯铝不能很好地起到保护作用的原因是_.第50页/共63页第49页/共63页(5)如果船体钢铁保护层受损，选

20、用铜、锌、锡中哪种金属修补？_，理由是_.第51页/共63页第50页/共63页解析：(1)镁与稀硫酸反应的化学方程式为MgH2SO4=MgSO4H2，这种腐蚀属于化学腐蚀(2)铝与铁的氧化物在高温下发生置换反应生成铁和氧化铝(3)在中性或弱酸性环境下，钢铁发生吸氧腐蚀，即铁为负极，发生氧化反应生成Fe2，氧气得到电子在水中生成OH.(4)在海水中的钢铁设施与铝合金构成原电池，铝比铁活泼，铝为负极，铁为正极，损失铝而铁得到保护纯铝表面易形成致密氧化物薄膜，阻止铝继续失去电子，使铝具有抗腐蚀性能，而铝合金破坏铝的结构，不易形成保护膜(5)根据原电池原理，应选择比钢铁活泼的金属修补，以保护船体中的钢

21、铁，否则会加快钢铁腐蚀第52页/共63页第51页/共63页第53页/共63页第52页/共63页 教材指出：发达国家每年由于金属的腐蚀造成的直接损失约占全年国民生产总值的2%4%，远远超过火灾、水灾、风灾、地震等自然灾害造成损失的总和因此探究金属腐蚀的原因并防止金属腐蚀显得非常重要金属的腐蚀与防护是高考的高频考点之一第54页/共63页第53页/共63页例探究：下面是某实验小组为研究铁生锈的条件而设计的快速易行的实验方法第55页/共63页第54页/共63页首先检查制氧气装置的气密性，然后按图连接好装置，点燃酒精灯给药品加热，持续3分钟左右，观察到的实验现象为：直形管中用蒸馏水浸过的光亮铁丝表面颜色

22、变得灰暗，发生锈蚀；直形管中干燥的铁丝表面依然光亮，没有发生锈蚀；烧杯中潮湿的铁丝表面依然光亮第56页/共63页第55页/共63页试回答以下问题：(1)由于与金属接触的介质不同，金属腐蚀分成不同类型，本实验中铁生锈属于_能表示其原理的反应方程式为_.(2)仪器A的名称为_，其中装的药品可以是_，其作用是_(3)由实验可知，该类铁生锈的条件为_.第57页/共63页第56页/共63页探究：电化学腐蚀中，只有在金属活动性顺序表中位于氢前面的金属才可能发生析氢腐蚀，而位于氢之后的金属只能发生吸氧腐蚀，吸氧腐蚀比析氢腐蚀更为普遍如图是该实验小组设计的有关吸氧腐蚀和析氢腐蚀现象分析实验，水槽中试管内有一枚

23、铁钉，放置数天后观察：(1)试管内液面上升，则原溶液呈_，电极反应方程式为：第58页/共63页第57页/共63页负极：_，正极：_.(2)若试管内液面下降，则原溶液呈_，发生_腐蚀，电极反应式为：负极：_，正极：_.第59页/共63页第58页/共63页解析探究：钢铁在潮湿环境下形成原电池，发生电化学腐蚀此实验在直形管中的现象说明，潮湿是铁生锈的前提，而没有潮湿程度对生锈快慢的影响，直形管实验与烧杯实验的对比，则说明O2浓度是影响生锈快慢的一个重要因素探究：构成原电池的条件：有两种不同的电极材料(铁不纯，Fe为负极，C为正极)，有电解质溶液，形成闭合回路，可知铁钉的腐蚀属于电化学腐蚀根据金属腐蚀

24、的条件、原理及结果可知：试管内液面上升，说明试管第60页/共63页第59页/共63页内压强减小，试管内气体被消耗所致，是铁钉吸氧腐蚀的结果，据此写出电极反应；试管内液面下降，说明试管内压强增大，试管内产生了新气体所致，是铁钉析氢腐蚀的结果；以此写出电极反应第61页/共63页第60页/共63页答案探究：(1)电化学腐蚀负极：2Fe4e=2Fe2正极：2H2OO24e=4OH(也可写总反应方程式，多写Fe(OH)2Fe(OH)3的反应方程式也不算错)(2)球形干燥管碱石灰(或无水CaCl2)干燥O2(3)与O2接触；与水接触探究：(1)碱性或中性2Fe4e=2Fe2O22H2O4e=4OH(2)酸性析氢Fe2e=Fe22H2e=H2第62页/共63页第61页/共63页点击下图进入点击下图进入“针对训练针对训练 测与评测与评”第63页/共63页第62页/共63页感谢您的观看！第63页/共63页