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高中化學(xué)第四章第4課《金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)》(選修4)

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課堂提問

課程內(nèi)容

《金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)》
我國每年因金屬腐蝕造成的損失占國民生產(chǎn)總值(GNP)的2%-4%,鋼鐵因腐蝕而報(bào)廢的數(shù)量約占鋼鐵當(dāng)年產(chǎn)量的25%-30%。全世界每年因?yàn)榻饘俑g造成的直接經(jīng)濟(jì)損失約達(dá)7000億美元,是地震、水災(zāi)、臺(tái)風(fēng)等自然災(zāi)害造成損失總和的6倍。
思考與歸納:
金屬被腐蝕后有什么危害?
(1)外形、色澤、機(jī)械性能發(fā)生變化;
(2)影響機(jī)器、儀表設(shè)備精度和靈敏度,以至報(bào)廢;
(3)橋梁、建筑物強(qiáng)度降低而坍塌;
(4)地下金屬管道泄漏;
(5)輪船船體損壞;
(6)金屬腐蝕還可能造成環(huán)境污染。
一、金屬的電化學(xué)腐蝕
1、金屬腐蝕:
金屬與周圍的氣體或液體物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起損耗的現(xiàn)象。
  實(shí)質(zhì):發(fā)生氧化還原反應(yīng)  M-ne-=Mn+
2、金屬腐蝕的類型
(1)化學(xué)腐蝕
金屬與接觸到的干燥氣體(如O2、Cl2、SO2)或非電解質(zhì)液體(石油)等直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)引起的腐蝕叫做化學(xué)腐蝕。
(2)電化學(xué)腐蝕
不純的金屬與電解質(zhì)溶液接觸時(shí),會(huì)發(fā)生原電池反應(yīng),比較活潑的金屬失電子而被氧化的腐蝕。
化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的比較

   化學(xué)腐蝕  電化學(xué)腐蝕
 條件  金屬跟接觸的物質(zhì)反應(yīng)  不純金屬跟電解質(zhì)溶液接觸
 現(xiàn)象  不產(chǎn)生電流  有微弱的電流產(chǎn)生
 反應(yīng)  金屬被氧化  較活潑的金屬被氧化
 影響因素  隨溫度升高而加快  與原電池的組成有關(guān)
 腐蝕快慢  相同條件下較電化學(xué)腐蝕慢  較快
 相互關(guān)系  化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕同時(shí)發(fā)生,但電化學(xué)腐蝕更普遍

3、金屬腐蝕速率的快慢
規(guī)律:
·電解原理引起的腐蝕大于原電池原理引起的腐蝕大于化學(xué)腐蝕大于有保護(hù)措施的腐蝕
·活潑性不同的兩種金屬,活潑性相差越大,金屬越活潑,腐蝕越快
·同種金屬的腐蝕在強(qiáng)電解質(zhì)溶液中大于弱電解質(zhì)溶液大于非電解質(zhì)溶液
·對(duì)同一電解質(zhì)溶液來說,電解質(zhì)溶液濃度越大,金屬的腐蝕越快
想一想:鋼鐵在干燥的空氣里長時(shí)間不易被腐蝕,但在潮濕的空氣里卻很快被腐蝕,這是什么原因呢?
    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+CO2H2CO3H++HCO3-
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。
鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較
         析氫腐蝕                吸氧腐蝕
   條件       水膜呈酸性         水膜酸性很弱或呈中性
 負(fù)極Fe(-)      Fe-2e-=Fe2+            2Fe-4e-=O22+
 正極C(+)  2H++2e-=H2          O2+2H2O+4e-=4OH-
  總反應(yīng)  Fe+2H+=Fe2++H2  2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2
進(jìn)一步反應(yīng)
4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3→Fe2O3·nH2O
   聯(lián)系            通常兩種腐蝕同時(shí)存在,但以吸氧腐蝕為主

練習(xí)
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:______________。
(2)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:______________。
三、金屬的防護(hù)方法
交流·研討:自行車在月球會(huì)不會(huì)生銹?深圳和敦煌哪個(gè)地區(qū)的鋼鐵容易生銹些?談?wù)勛孕熊嚨姆雷o(hù)措施,哪些方法可以防止金屬的腐蝕?(從內(nèi)因、外因兩個(gè)方面的因素來考慮)
4、金屬的防護(hù)
(1)腐蝕因素:金屬本性、介質(zhì)
(2)方法
a、涂層:表面涂礦物性油脂、油漆、覆蓋搪瓷
b、電鍍、噴鍍:白鐵皮(Zn)、馬口鐵(Sn)
c、表面鈍化:槍炮表面致密的Fe3O4保護(hù)膜
d、合金:不銹鋼——鐵鉻合金
e、電化學(xué)保護(hù)法——外加電流的陰極保護(hù)法
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。
練習(xí)
下列事實(shí)不能用電化學(xué)理論解釋的是(   )
A、輪船吃水線以下的船殼上裝一定數(shù)量的鋅塊
B、鋁片不用特殊方法保護(hù)
C、純鋅與稀硫酸反應(yīng)時(shí),滴入少量的CuSO4溶液后速率加快
D、鍍鋅鐵(在鐵上鍍一層鋅)比鍍錫耐用

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劉老師

女,中教高級(jí)職稱

優(yōu)秀教師,豐富的教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),所帶過的學(xué)生進(jìn)步非常大,深受學(xué)生的喜歡和家長的好評(píng)。

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