化學：《金屬的電化學腐蝕與防護》課件26（28張PPT）（新人教版選修4）

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,歡迎進入化學課堂,第四章電化學基礎,第四節(jié)金屬的電化學腐蝕與防護,創(chuàng)設情景,金屬腐蝕我國作為世界上鋼鐵產(chǎn)量最多的國家（2005年全國生產(chǎn)鋼材37117.02萬噸），每年被腐蝕的鐵占到我國鋼鐵年產(chǎn)量的十分之一，因為金屬腐蝕而造成的損失占到國內(nèi)生產(chǎn)總值的2%4%；約合人民幣：3000億元（2005年我國國內(nèi)生產(chǎn)總值將達15萬億元）。根據(jù)各國調(diào)查結(jié)果，一般說來，金屬腐蝕所造成的經(jīng)濟損失大致為該國國民生產(chǎn)總值的4%左右。另據(jù)國外統(tǒng)計，金屬腐蝕的年損失遠遠超過水災、火災、風災和地震（平均值）損失的總和，在這里還不包括由于腐蝕導致的停工、減產(chǎn)和爆炸等造成的間接損失。,看后：你有何感想？,金屬腐蝕的主要害處，不僅在于金屬本身的損失，更嚴重的是金屬制品結(jié)構損壞所造成的損失比金屬本身要大到無法估量。腐蝕不僅造成經(jīng)濟損失，也經(jīng)常對安全構成威脅。國內(nèi)外都曾發(fā)生過許多災難性腐蝕事故，如飛機因某一零部件破裂而墜毀；橋梁因鋼梁產(chǎn)生裂縫而塌陷；油管因穿孔或裂縫而漏油，引起著火爆炸；化工廠中儲酸槽穿孔泄漏，造成重大環(huán)境污染；管道和設備跑、冒、滴、漏，破壞生產(chǎn)環(huán)境，有毒氣體如Cl2、H2S、HCN等的泄漏，更會危及工作人員和附近居民的生命安全。,面對這樣驚人的數(shù)據(jù)和金屬腐蝕危害事實，大家有沒有想過，鐵怎么會被腐蝕？怎樣防腐？,問題討論,鋼鐵及其制品通常為含碳的鐵合金，它們在什么條件下易生銹？試設計實驗來證明你的結(jié)論。,活動探究,鋼鐵及其制品等生銹的條件,實驗結(jié)論：。,問題討論,鋼鐵及其制品通常為含碳的鐵合金，若在潮濕的環(huán)境里或濕度較大的環(huán)境里長期放置，常易生銹變紅，原因是什么？,向鐵粉中加入少量的炭粉，混合均勻后，撒入內(nèi)壁分別用氯化鈉和稀醋酸潤濕過的兩支試管分別標記為a、b中，按圖1-28裝置好儀器。幾分鐘后，打開止水夾，觀察、比較導管中水柱（在水中滴加幾滴紅墨水）的變化和試管中的現(xiàn)象。,實驗現(xiàn)象：,裝置a中的導管中水柱上升，裝置b中的導管中水柱下降。,思考：導管中的水柱變化說明什么問題？,討論，小結(jié)：,裝置a中的導管中水柱上升，說明大試管內(nèi)氣體壓強減小，a裝置中有氣體參加反應。裝置b中的導管中水柱下降，說明大試管內(nèi)氣體生成。,思考：向鐵粉中加入炭粉的作用是什么？,在a裝置中鐵、炭、氯化鈉溶液及b裝置中鐵、炭、醋酸均構成原電池，能加快化學反應速率。,請大家根據(jù)原電池原理，寫出電極反應式及電池反應方程式。,a裝置中：,負極：Fe-2e-=Fe2+,正極：O2+2H2O+4e-=4OH-,電池反應：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2,分析：中性或酸性很弱或堿性條件下，易發(fā)生吸氧腐蝕。,4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3nH2O+(3-n)H2O,a裝置中：進一步反應：,正極：2H+2e-=H2,負極：Fe-2e-=Fe2+,b裝置中:,電池反應：Fe+2H+=Fe2+H2,分析：當鋼鐵處于酸性氣氛中時，易發(fā)生析氫腐蝕；,析氫腐蝕和吸氧腐蝕都屬于電化學腐蝕。,結(jié)合課本P90-P91相關內(nèi)容,1、什么是金屬腐蝕？有哪些類別？2、化學腐蝕和哪些因素有關？3、什么是電化學腐蝕？有哪些類別？分別發(fā)生哪些電極反應？,知識總結(jié),金屬陽離子,失e-,氧化反應,3、金屬腐蝕的類型,化學腐蝕,電化腐蝕,析氫腐蝕,吸氧腐蝕,（常見普遍）,一、金屬腐蝕,金屬原子,2、金屬腐蝕的本質(zhì)：,1、金屬腐蝕：,是指金屬或合金跟接觸的氣體或液體發(fā)生氧化還原反應而腐蝕損耗的過程。,Mne-Mn+,化學腐蝕與電化腐蝕的比較:,金屬跟非金屬單質(zhì)直接接觸,不純金屬或合金跟電解質(zhì)溶液接觸,無電流產(chǎn)生,有微弱電流產(chǎn)生,金屬被氧化,較活潑金屬被氧化,兩者往往同時發(fā)生，電化腐蝕更普遍,鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較,Fe2O3nH2O,（鐵銹）,通常兩種腐蝕同時存在，但以后者更普遍。,析氫腐蝕,吸氧腐蝕,條件,水膜呈酸性。,水膜呈中性或酸性很弱或堿性。,電極反應,負極Fe(-),Fe-2e-=Fe2+,2Fe-4e-=2Fe2+,正極C(+),2H+2e-=H2,O2+2H2O+4e-=4OH-,總反應:,Fe+2H+=Fe2+H2,2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2,4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3,聯(lián)系,鐵生銹除了必須有空氣及水的參與外，還受其他一些因素的影響。請解釋下列有關鐵生銹現(xiàn)象的原因。,1.相對于在內(nèi)河行駛的輪船來說，海輪更容易被腐蝕。,因為海水中含有較多的氯化鈉等鹽類，導電能力比內(nèi)河的水更強，而在電解質(zhì)溶液中，電化學腐蝕更容易進行。,2.1910年遺留在南極的食品罐頭盒，其表面至今很少有鐵銹出現(xiàn)。,是由于南極的溫度常年在0以下，說明在較高溫度下，腐蝕更易進行。,3.用于連接銅板的鐵螺絲容易生銹。,是由于鐵與銅及空氣中的水蒸汽構成了原電池，鐵作原電池的負極，因此鐵易被腐蝕而生銹。,4.當化工廠派出的廢氣為酸性氣體時,工廠附近的鐵制品容易生銹。,說明鐵制品在酸性條件下比在中性條件下更容易被腐蝕。,課堂練習,1、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,電極反應式為：負極：,正極：,若液面下降，則溶液呈性，發(fā)生腐蝕，電極反應式為：負極：正極：。,（2）,中性或堿性,吸氧,Fe2e-Fe2+,O2+2H2O+4e-4OH,酸性,析氫,Fe2e-Fe2+,2H+2e-H2,請大家根據(jù)鐵生銹的原理，思考應采取什么措施防止鐵生銹？,請大家閱讀課本92-93,原理：,形成原電池反應時，讓被保護金屬做正極，不反應，起到保護作用；而活潑金屬反應受到腐蝕。,1.犧牲陽極保護法,二、金屬的電化學保護,犧牲陽極的陰極保護法示意圖,2.外加電流法將被保護金屬與另一附加電極作為電解池的兩個極，使被保護的金屬作為陰極，在外加直流電的作用下使陰極得到保護。此法主要用于防止土壤、海水及水中金屬設備的腐蝕。,外加電流的陰極保護法示意圖,除此以外還有其它防護方法？,金屬防護的幾種重要方法在金屬表面覆蓋保護層。改變金屬內(nèi)部的組織結(jié)構，制成合金。電化學保護法，即將金屬作為原電池的正極或電解池的陰極而受到保護。,小結(jié),2、2000年5月，保利集團在香港拍賣會上花費3000多萬港幣購回在火燒圓明園時流失的國寶：銅鑄的牛首、猴首和虎首，普通銅器時間稍久容易出現(xiàn)銅綠，其主要成分是Cu2(OH)2CO3這三件1760年銅鑄的國寶在240年后看上去仍然熠熠生輝不生銹，下列對起原因的分析，最可能的是A、它們的表面都電鍍上了一層耐腐蝕的黃金；B、環(huán)境污染日趨嚴重，它們表面的銅綠被酸雨溶解洗去；C、銅的金屬活動性比氫小，因此不宜被氧化；D、它們是含一定比例金、銀、錫、鋅的合金；,（D）,課堂練習,探究一：鍍鋅鐵皮和鍍錫鐵皮哪個更易被腐蝕？為什么？探究二、純鋅和粗鋅哪個更易和酸反應？如果向酸中再加入硫酸銅又會什么現(xiàn)象？,3.下列各情況，在其中Fe片腐蝕由快到慢的順序是,(5),(2),(1),(3),(4),課堂練習,同學們,來學校和回家的路上要注意安全,同學們,來學校和回家的路上要注意安全,