高中化学选修四-金属的电化学腐蚀与防护.ppt

高二年级理科班公开课 学习目标： ① 认识金属腐蚀带来的危害，了解金属腐蚀的两种类型。 ② 理解钢铁吸氧腐蚀与析氢腐蚀发生的条件及原理，会书写电极方程式和总反应式。 ③认识常见的防止金属腐蚀的方法，能解释两种电化学防护方法的原理。 学习重点： 金属的吸氧腐蚀和析氢腐蚀、两种电化学防护方法 金属腐蚀的现象 铁锈 Fe2O3·nH2O 铜绿Cu2(OH)2CO3 金属的腐蚀对国民经济带来的损失是惊人的，统计报告，全世界每年由于腐蚀而报废的金属设备和材料，约相当于金属年产量的1/3。 　　　发达国家每年因金属腐蚀造成的直接经济损失约占各国全年国民生产总值（GDP）的2%～4%，是地震、水灾、台风等自然灾害造成损失总和的６倍，至于因设备腐蚀损坏而引起的停工减产、产品质量下降、污染环境、危害人体健康甚至造成严重事故的损失，就更无法估计了。 金属腐蚀的危害 金属与周围接触到的气体或液体物质发生氧化 还原反应而腐蚀损耗的过程。 定义： 类型 化学腐蚀 电化学腐蚀 金属跟接触到的干燥气体（如O2、CI2、SO2等）或非电解质液体（如石油）等直接发生化学反应而引起的腐蚀。 不纯的金属（或合金）跟电解质溶液接触时，发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化。 （更普遍） 一、金属的腐蚀 本质： 金属阳离子 失e- 金属原子 氧化反应 接触到的气体或液体不同 A Fe2+ Fe2+ Fe2+ Fe2+ H+ H+ H+ H+ e- Fe Cu 【回忆铁铜原电池】 负极Fe片： 失电子 Fe －2e- = Fe 2+ 正极Cu片：得电子 2H++2e- = H2 ↑ 总反应： Fe + 2H+ = Fe2+ + H2↑ 在潮湿的空气里,钢铁表面吸附了一层薄薄的水膜。水能电离出少量的 H+和 OH-,同时由于空气中CO2，SO2,H2S等的溶解,使水里的 H+ 增多： H2O + CO2 H2CO3 H + + HCO3 - 这样在钢铁表面形成了一层电解质溶液的薄膜,它跟钢铁里的铁和少量的碳构成无数微小的原电池。 为什么钢铁在干燥的空气中不易生锈，在潮湿的空气中却容易生锈？ 电化学腐蚀： [实验4-3] 将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放入下图具支试管中，观察导管中水柱变化，并思考引起变化的原因？ 导管中水柱上升 Fe C Fe2+ Fe2+ Fe2+ Fe2+ e- O2 H2O H2O OH- OH- OH- OH- O2、H2O Fe(OH)3 Fe2O3·nH2O 钢铁在酸性极弱或中性条件下的腐蚀情况 —— 吸氧腐蚀 2H2O + O2 + 4e- == 4OH- 正极： 2Fe – 4e- == 2Fe2+ 负极： 2Fe + 2H2O + O2 = 2Fe(OH)2 总反应： Fe C H+ H+ H+ H+ H+ H+ Fe2+ Fe2+ Fe2+ Fe2+ e- 钢铁在酸性条件下的腐蚀情况 正极： 负极： —— 析氢腐蚀 Fe – 2e- == Fe2+ 2H+ + 2e- == H2 ↑ 总反应： Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 ↑ 钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较 Fe2O3 · nH2O （铁锈） 水膜呈酸性 水膜呈中性或酸性很弱 Fe-2e-=Fe2+ 2Fe-4e-=2Fe2+ 2H++2e-=H2↑ O2+2H2O+4e-=4OH- Fe+2H+=Fe2++H2↑ 2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 金属的腐蚀以电化腐蚀为主， 电化腐蚀又以吸氧腐蚀为主(pH≥5.6时) 若pH5.6时则为析氢腐蚀。 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 电极反应 负极Fe(-) 正极C(+) 总反应 联系 金属腐蚀 的实质 金属的腐蚀 种类 原理 区别 腐蚀速度 联系 金属的化学腐蚀与电化学腐蚀比较 金属原子失去电子被氧化而消耗的过程： 　　　　M-ne-=Mn+ 化学腐蚀 电化学腐蚀 金属和其它物质直接接触发生氧化还原反应而引起的腐蚀 不纯金属或合金发生原电池反应，使较活泼的金属失电子被氧化而引起的腐蚀 直接发生氧化还原反应 发生原电池反应 腐蚀过程无电流产生 有电流产生 金属直接被腐蚀 较活泼金属被腐蚀 电化学腐蚀化学腐蚀 往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍，危害更大 课堂练习 1、如图, 水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察： （1） 若液面上升，则溶液呈 性，发生