b金属的腐蚀和防护.ppt

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1、铁锈的主要成分：铁锈的主要成分：Fe2O3xH2O铜器表面生成铜铜器表面生成铜绿绿,主要成分：主要成分：Cu2(OH)2CO3金属腐蚀的现象金属腐蚀的现象锈锈蚀蚀的的大大桥桥锈蚀的闸门锈蚀的闸门锈蚀的轮船锈蚀的轮船锈锈蚀蚀的的楼楼梯梯20072007年年8 8月月2 2日，美国明尼苏达州一座跨越密西西日，美国明尼苏达州一座跨越密西西比河的大桥发生坍塌。事故造成比河的大桥发生坍塌。事故造成1313人死亡。人死亡。调查人员事后发现造成本次事故的多个因，调查人员事后发现造成本次事故的多个因，比如巨大的交通流量、丢失的各类关键螺栓、以比如巨大的交通流量、丢失的各类关键螺栓、以及老化生锈的金属结构等等。

2、还有一个不可忽视及老化生锈的金属结构等等。还有一个不可忽视的因素，就是在大桥桥体内栖息的鸽子在桥梁的的因素，就是在大桥桥体内栖息的鸽子在桥梁的关键部位留下了大量的粪便。随着时间的推移，关键部位留下了大量的粪便。随着时间的推移，移，鸽子窝及移，鸽子窝及其排泄的粪便其排泄的粪便加快了大桥金加快了大桥金属结构的腐蚀属结构的腐蚀老化度，最终老化度，最终成为本次垮塌成为本次垮塌事件的帮凶。事件的帮凶。金属腐蚀金属腐蚀我国作为世界上钢铁产量最多的国家（我国作为世界上钢铁产量最多的国家（2005年全国生年全国生产产钢材钢材37117.02万吨）万吨），每年被腐蚀的铁占到我国钢，每年被腐蚀的铁占到我国钢铁年产

3、量的十分之一，因为金属腐蚀而造成的损失占铁年产量的十分之一，因为金属腐蚀而造成的损失占到国内生产总值的到国内生产总值的2%4%；约合人民币：；约合人民币：3000亿元（亿元（2005年我国国内生产总值将达年我国国内生产总值将达15万亿元）万亿元）。根据各国调查结果，一般说来，金属腐蚀所造成的经根据各国调查结果，一般说来，金属腐蚀所造成的经济损失大致为该国国民生产总值的济损失大致为该国国民生产总值的4%左右。左右。另据国外统计，金属腐蚀的年损失另据国外统计，金属腐蚀的年损失远远超过远远超过水灾、火水灾、火灾、风灾和地震（平均值）损失的灾、风灾和地震（平均值）损失的总和总和，在这里，在这里还不还不

4、包括包括由于腐蚀导致的停工、减产和爆炸等造成的间接由于腐蚀导致的停工、减产和爆炸等造成的间接损失。损失。看后：你有何感想？看后：你有何感想？金属腐蚀的主要害处，金属腐蚀的主要害处，不仅在不仅在于金属本身的损失，于金属本身的损失，更严重的是金属制品结构损坏所造成的损失比金属更严重的是金属制品结构损坏所造成的损失比金属本身要大到无法估量。本身要大到无法估量。腐蚀不仅造成经济损失，也经常对安全构成威胁。腐蚀不仅造成经济损失，也经常对安全构成威胁。国内外都曾发生过许多灾难性腐蚀事故，如飞机因国内外都曾发生过许多灾难性腐蚀事故，如飞机因某一零部件破裂而某一零部件破裂而坠毁坠毁；桥梁因钢梁产生裂缝而；桥梁

5、因钢梁产生裂缝而塌塌陷陷；油管因穿孔或裂缝而漏油，引起着火；油管因穿孔或裂缝而漏油，引起着火爆炸爆炸；化；化工厂中储酸槽穿孔泄漏，造成重大环境工厂中储酸槽穿孔泄漏，造成重大环境污染污染；管道；管道和设备跑、冒、滴、漏，破坏生产环境，有毒气体和设备跑、冒、滴、漏，破坏生产环境，有毒气体如如Cl2、H2S、HCN等的泄漏，更会危及工作人员和等的泄漏，更会危及工作人员和附近居民的附近居民的生命安全生命安全。面对这样惊人的数据和金属腐蚀危面对这样惊人的数据和金属腐蚀危害事实，大家有没有想过，害事实，大家有没有想过，铁怎么铁怎么会被腐蚀？怎样防腐？会被腐蚀？怎样防腐？自主探究自主探究钢铁及其制品通常为含

6、碳的铁合金，它钢铁及其制品通常为含碳的铁合金，它们在什么条件下易生锈？们在什么条件下易生锈？试设计实验来试设计实验来证明你的结论。证明你的结论。活动与探究活动与探究 P24实验现象：实验现象：装置装置a中的导管中水柱上升，装置中的导管中水柱上升，装置b中的导管中水中的导管中水柱下降。柱下降。讨论：导管中的水柱变化说明什么问题？讨论：导管中的水柱变化说明什么问题？装置装置a中的导管中水柱上升，说明大试管内气体压强中的导管中水柱上升，说明大试管内气体压强减小，减小，a装置中有气体参加反应。装置中有气体参加反应。装置装置b中的导管中水柱下降，说明大试管内气体生中的导管中水柱下降，说明大试管内气体生成

7、成。学生活动学生活动请大家根据原电池原理，写出电极反应式请大家根据原电池原理，写出电极反应式及及电池反应电池反应方程式。方程式。a装置中：装置中：负极负极：Fe-2e-=Fe2+正极正极：O2+2H2O+4e-=4OH-电池反应：电池反应：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2分析：分析：中性中性或或酸性很弱酸性很弱或或碱性碱性条件条件下，易发生下，易发生吸氧腐蚀吸氧腐蚀。4Fe(OH)2+O2+2H2O=4 Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3nH2O+(3-n)H2Oa装置中：装置中：进一步反应：进一步反应：正极正极：2H+2e-=H2 负极负极：Fe-2e-=Fe2+b装置中装

8、置中:电池反应：电池反应：Fe+2H+=Fe2+H2 分析：分析：当钢铁处于当钢铁处于酸性酸性气氛中时，气氛中时，易发生易发生析氢腐蚀析氢腐蚀。析氢腐蚀析氢腐蚀和和吸氧腐蚀吸氧腐蚀都属于都属于电化学腐蚀电化学腐蚀。纯铁片放入稀纯铁片放入稀H2SO4中也有氢气放出，发生中也有氢气放出，发生的是析氢腐蚀吗？的是析氢腐蚀吗？不是析氢腐蚀而是化学腐蚀，因为没有形成不是析氢腐蚀而是化学腐蚀，因为没有形成原电池。原电池。烧过菜的铁锅如果未及时烧过菜的铁锅如果未及时洗净（残液中含洗净（残液中含 NaClNaCl），），第二第二天便出现红棕色锈斑（主要成分天便出现红棕色锈斑（主要成分为为FeFe2 2O O3

9、 3n nH H2 2O O）。）。请问这种腐蚀是请问这种腐蚀是化学腐蚀还是电化学腐蚀化学腐蚀还是电化学腐蚀?为什么为什么?解析：属于电化学腐蚀。解析：属于电化学腐蚀。因为铁锅是由生铁做成的因为铁锅是由生铁做成的,铁锅生锈是铁锅生锈是因为因为Fe-C-Fe-C-NaClNaCl形成原电池。铁作负极，失形成原电池。铁作负极，失去电子变成亚铁离子，从而被腐蚀。去电子变成亚铁离子，从而被腐蚀。知识小结知识小结金属阳离子金属阳离子失失e-氧化反应氧化反应3、金属腐蚀的类型、金属腐蚀的类型化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀析氢腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀金属原子金属原子2、金属腐蚀的本质：、金属腐蚀的

10、本质：1、金属腐蚀：、金属腐蚀：是指金属或合金跟接触的气体或液体发是指金属或合金跟接触的气体或液体发生氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。生氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。M M nene-MMn n+化学腐蚀与电化腐蚀的比较化学腐蚀与电化腐蚀的比较:化学腐化学腐蚀蚀电电化学腐化学腐蚀蚀条件条件现现象象本本质质联联系系金属跟其他物金属跟其他物质质直接直接接触接触不不纯纯金属或合金金属或合金跟跟电电解解质质溶液接触溶液接触无无电电流流产产生生有微弱有微弱电电流流产产生生金属被氧化金属被氧化较较活活泼泼金属被氧化金属被氧化两者往往同两者往往同时发时发生，生，电电化腐化腐蚀蚀更普遍更普遍钢铁的析氢腐蚀和吸氧

11、腐蚀比较钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较Fe2O3 nH2O（铁锈）（铁锈）通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍。通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍。析氢腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀条条件件水膜呈水膜呈酸性酸性。水膜呈水膜呈中性中性或或酸性很弱酸性很弱或或碱性碱性。电电极极反反应应负极负极Fe(-)Fe-2e-=Fe2+2Fe-4e-=2Fe2+正极正极C(+)2H+2e-=H2O2+2H2O+4e-=4OH-总反应总反应:Fe+2H+=Fe2+H2 2Fe+2H2O+O2=2 Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3联联系系科学探究科学探究 现有洁净无锈的铁钉，试管、植物油

12、、现有洁净无锈的铁钉，试管、植物油、NaClNaCl溶液、溶液、CHCH3 3COOHCOOH溶液和煮沸后迅速冷却溶液和煮沸后迅速冷却的蒸馏水，你也可以选用其他物品，的蒸馏水，你也可以选用其他物品，设计实设计实验验探究铁钉锈蚀需要哪些条件，以及在什么探究铁钉锈蚀需要哪些条件，以及在什么条件下锈蚀速率快。条件下锈蚀速率快。不同条件下铁钉的腐蚀不同条件下铁钉的腐蚀实实验验方方案案CHCH3 3COOHCOOH溶溶液液煮沸后迅速煮沸后迅速冷却的蒸馏冷却的蒸馏水水NaClNaCl溶液溶液煮沸后迅速煮沸后迅速冷却的蒸馏冷却的蒸馏水水植物油植物油记记录录结结论论有有气泡产气泡产生，反应生，反应速率快速率快

13、相当长时相当长时间铁钉未间铁钉未被腐蚀被腐蚀铁钉被腐铁钉被腐蚀最快蚀最快由于无由于无O O2 2，较长时间铁较长时间铁钉未被腐蚀钉未被腐蚀铁钉渐铁钉渐渐生锈渐生锈铁钉被铁钉被腐蚀腐蚀无无现象现象由于无由于无O O2 2，铁钉未被铁钉未被腐蚀腐蚀无无现象现象由于无由于无O O2 2、H H2 2O O铁钉不铁钉不能被腐蚀能被腐蚀植植物物油油影响金属腐蚀的因素：影响金属腐蚀的因素：(1)、金属的本性金属的本性：金属越活泼，就越容易失：金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀。去电子而被腐蚀。如果金属中能导电的杂质如果金属中能导电的杂质不如该金属活泼，则容易形成原电池而使金不如该金属活泼，则容易形成原电

14、池而使金属发生电化学腐蚀。属发生电化学腐蚀。(2)、介质介质：遇潮湿空气、腐蚀性气体、电解：遇潮湿空气、腐蚀性气体、电解质溶液等，容易被腐蚀。质溶液等，容易被腐蚀。家用燃气灶家用燃气灶放在南极已差不多放在南极已差不多9090年食品罐头年食品罐头 一般情况下，温度的升高会加快化学反应速一般情况下，温度的升高会加快化学反应速率。因此，温度对化学腐蚀的影响较明显。率。因此，温度对化学腐蚀的影响较明显。在新疆吐鲁番和海南省两地，哪个地区在新疆吐鲁番和海南省两地，哪个地区铁生锈相对慢一些？为什么？铁生锈相对慢一些？为什么？新疆吐鲁番，因为该地区相对干燥，水新疆吐鲁番，因为该地区相对干燥，水分稀少，而海南

15、地区潮湿多雨，温度高，易分稀少，而海南地区潮湿多雨，温度高，易发生电化学腐蚀。发生电化学腐蚀。不会，因为月球上缺少水分和氧气。不会，因为月球上缺少水分和氧气。请请你你预测一下，铁在月球上会不会生锈？预测一下，铁在月球上会不会生锈？为什么？为什么？交流与讨论交流与讨论P25大家大家讨论讨论1965年冬天，在湖北省荆州市附近的年冬天，在湖北省荆州市附近的望山楚墓群中，出土了一把锋利无比望山楚墓群中，出土了一把锋利无比的宝剑。专家通过对剑身八个鸟篆铭的宝剑。专家通过对剑身八个鸟篆铭文的解读，证明此剑就是传说中的越文的解读，证明此剑就是传说中的越王勾践剑。让人惊奇的是，这把青铜王勾践剑。让人惊奇的是，

16、这把青铜宝剑穿越了两千多年的历史长河，但宝剑穿越了两千多年的历史长河，但剑身丝毫不见锈斑。它千年不锈的原剑身丝毫不见锈斑。它千年不锈的原因是什么呢？因是什么呢？思考与交流思考与交流 请根据生活常识以及下图总结金属请根据生活常识以及下图总结金属防护常用的方法，并解释这些方法为什防护常用的方法，并解释这些方法为什么可以达到防止金属腐蚀的目的。么可以达到防止金属腐蚀的目的。健身器材刷油漆以防锈健身器材刷油漆以防锈衣架和电线的外面衣架和电线的外面包上一层塑料层包上一层塑料层某些工具的某些工具的“机械转动部位机械转动部位”选用选用油脂来防锈油脂来防锈给链条涂上机油给链条涂上机油,将钢圈表面镀上一层将钢圈

17、表面镀上一层Cr,给支给支架烤上一层漆架烤上一层漆,将齿轮镀上一层铬并涂上机油。将齿轮镀上一层铬并涂上机油。你还你还知道哪些防止金属腐蚀的方法知道哪些防止金属腐蚀的方法？请举例说明。？请举例说明。用用牺牲镁块的方法来防止地牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块必下钢铁管道的腐蚀，镁块必须定期更换须定期更换 制成不锈钢，在金属表面镀一层比制成不锈钢，在金属表面镀一层比要保护的金属更活泼的金属。要保护的金属更活泼的金属。用用牺牲锌块的方法来保护牺牲锌块的方法来保护船身，锌块必须定期更换船身，锌块必须定期更换锌块锌块金属的防护方法金属的防护方法1 1、在金属表面覆盖保护层、在金属表面覆盖保护层

18、2 2、改变金属的内部组织结构、改变金属的内部组织结构3 3、在要保护的金属上连接一种比该金属、在要保护的金属上连接一种比该金属更易失去电子的金属更易失去电子的金属刷油漆、涂机油、加塑料层刷油漆、涂机油、加塑料层不锈钢、马口铁、白口铁不锈钢、马口铁、白口铁牺牲阳极的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法原理原理：形成原电池反应时，形成原电池反应时，让让被保护金属被保护金属做做正正极极，不反应，起到，不反应，起到保护作用；而保护作用；而活泼活泼金属反应受到腐蚀金属反应受到腐蚀。1.1.牺牲阳极保护法牺牲阳极保护法金属的电化学保护金属的电化学保护 牺牲阳极牺牲阳极的的阴极保护法阴极保护法示意图示意图2.2

19、.外加电流法外加电流法 将将被保护金属被保护金属与另一与另一附加电极附加电极作为电解池的作为电解池的两个极，使两个极，使被保护的金属被保护的金属作为作为阴极阴极，在外加直流，在外加直流电的作用下使阴极得到保护。此法主要用于防止电的作用下使阴极得到保护。此法主要用于防止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。辅助阳极辅助阳极（不溶性）（不溶性）外加电流外加电流的的阴极保护法阴极保护法示意图示意图金属防护的几种重要方法金属防护的几种重要方法在金属表面覆盖保护层。在金属表面覆盖保护层。改变金属内部的组织结构，制成合金。改变金属内部的组织结构，制成合金。电化学保护法电化学保护法

20、，即将金属作为原电池的，即将金属作为原电池的正极或电解池的阴极而受到保护。正极或电解池的阴极而受到保护。小结小结20002000年年5 5月，保利集团在香港拍卖会上花费月，保利集团在香港拍卖会上花费30003000多万多万港币购回在火烧圆明园时流失的国宝：铜铸的牛首、港币购回在火烧圆明园时流失的国宝：铜铸的牛首、猴首和虎首，普通铜器时间稍久容易出现铜绿，其主猴首和虎首，普通铜器时间稍久容易出现铜绿，其主要成分是要成分是CuCu2 2(OH)(OH)2 2COCO3 3 这三件这三件17601760年铜铸的国宝在年铜铸的国宝在240 240 年后看上去仍然熠熠生辉不生锈，下列对起原因年后看上去仍

21、然熠熠生辉不生锈，下列对起原因的分析，最可能的是的分析，最可能的是A、它们的表面都电镀上了一层耐腐蚀的黄金；、它们的表面都电镀上了一层耐腐蚀的黄金；B、环境污染日趋严重，它们表面的铜绿被酸雨溶解、环境污染日趋严重，它们表面的铜绿被酸雨溶解洗去；洗去；C、铜的金属活动性比氢小，因此不宜被氧化；、铜的金属活动性比氢小，因此不宜被氧化；D、它们是含一定比例金、银、锡、锌的合金；、它们是含一定比例金、银、锡、锌的合金；D课堂练习课堂练习 为为了探究金属腐了探究金属腐蚀蚀的条件和速率，某的条件和速率，某课课外小外小组组学生学生用不同金属用不同金属丝丝将三根大小相同的将三根大小相同的铁钉铁钉分分别别固定在

22、固定在图图示的三个装置内，并将示的三个装置内，并将这这些装置在相同的些装置在相同的环环境中放境中放置相同的一段置相同的一段时间时间，下列，下列对实验结对实验结束束时现时现象的描述象的描述不正确的是不正确的是A实验结实验结束束时时，装置，装置左左侧侧的液面一定会下降的液面一定会下降B实验结实验结束束时时，装置，装置一定比装置一定比装置左左侧侧液面低液面低C实验结实验结束束时时，装置，装置中的中的铁钉铁钉腐腐蚀蚀最最严严重重D实验结实验结束束时时，装置，装置中的中的铁钉铁钉几乎没被腐几乎没被腐蚀蚀B(2009年高考北京卷年高考北京卷)下列叙述不正确的是下列叙述不正确的是()A铁表面镀锌，铁作阳极铁

23、表面镀锌，铁作阳极B船底镶嵌锌块，锌作负极，以防船体被腐蚀船底镶嵌锌块，锌作负极，以防船体被腐蚀C钢铁吸氧腐蚀的正极反应：钢铁吸氧腐蚀的正极反应：O22H2O4e=4OHD工业上电解饱和食盐水的阳极反应：工业上电解饱和食盐水的阳极反应：2Cl-2e=Cl2A探究一：镀锌铁皮和镀锡铁皮哪个更易被腐探究一：镀锌铁皮和镀锡铁皮哪个更易被腐蚀？为什么？蚀？为什么？探究二、纯锌和粗锌哪个更易和酸反应？如探究二、纯锌和粗锌哪个更易和酸反应？如果向酸中再加入硫酸铜又会什么现象？果向酸中再加入硫酸铜又会什么现象？下列各情况，在其中下列各情况，在其中Fe片腐蚀由片腐蚀由快快到到慢慢的顺序是的顺序是(5)(2)(

24、1)(3)(4)在同一在同一电电解解质质溶液中，金属腐溶液中，金属腐蚀蚀的快慢可用的快慢可用下列下列规规律来判断：律来判断：电电解池解池原理引起的腐原理引起的腐蚀蚀原原电电池池原理引起的原理引起的腐腐蚀蚀化学化学腐腐蚀蚀有防有防护护措施的腐措施的腐蚀蚀。金属腐蚀快慢的判断金属腐蚀快慢的判断金属腐金属腐蚀蚀速率的判断，首先速率的判断，首先应应确定金属所确定金属所处处装置是原装置是原电电池，池，还还是是电电解池。其次判断解池。其次判断该该金金属是原属是原电电池的正、池的正、负负极，极，还还是是电电解池的阴、解池的阴、阳极。最后利用金属腐阳极。最后利用金属腐蚀蚀快慢的快慢的规规律律进进行判行判断。断。防腐措施防腐措施由好到差由好到差的顺序为：的顺序为：外加电流的阴极保护法防腐牺牲阳极的阴外加电流的阴极保护法防腐牺牲阳极的阴极保护法防腐一般防护条件的防腐无防极保护法防腐一般防护条件的防腐无防护条件的防腐。护条件的防腐。作业：作业：1、优化优化2、课本、课本“练习与实践练习与实践”、“本专题作业本专题作业”