单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四章 电化学基础,4.4 金属的电化学腐蚀与防护,第四章 电化学基础4.4 金属的电化学腐蚀与防护,1,金属腐蚀,我国作为世界上钢铁产量最多的国家（2005年全国生产钢材37117.02万吨），每年被腐蚀的铁占到我国钢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,2%4%；约合人民币：3000亿元（2005年我国国内生产总值约达15万亿元）。,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4%左右。,另据国外统计，金属腐蚀的年损失,远远超过,水灾、火灾、风灾和地震（平均值）损失的,总和,，在这里,还不包括,由于腐蚀导致的停工、减产和爆炸等造成的间接损失。,金属腐蚀,2,2007年,8月1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6人死亡。,2007年8月1日，美国明尼苏达州一座跨越密西西比河的大桥发,3,一、金属的电化学腐蚀,金属的腐蚀,化学腐蚀,电化学腐蚀,直接发生化学反应而引起的腐蚀,形成原电池反应而引起的腐蚀,一、金属的电化学腐蚀金属的腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀直接发生化学,4,问题讨论,钢铁及其制品通常为含碳的铁合金，若在潮湿的环境里或湿度较大的环境里长期放置，常易生锈变红，原因是什么？,活动与探究,向铁粉中加入少量的,炭粉,，混合均匀后，撒入内壁分别用氯化钠和稀醋酸润湿过的两支试管分别标记为a、b中，按图装置好仪器。几分钟后，打开止水夹，观察、比较导管中水柱（在水中滴加几滴红墨水）的变化和试管中的现象。,问题讨论钢铁及其制品通常为含碳的铁合金，若在潮湿的环境里或湿,5,实验现象：,装置a中的导管中水柱上升，装置b中的导管中水柱下降。,思考：,导管中的水柱变化说明什么问题？,装置a中的导管中水柱上升，说明大试管内气体压强减小，a装置中有气体参加反应。,装置b中的导管中水柱下降，说明大试管内气体生成。,实验现象：装置a中的导管中水柱上升，装置b中的导管中水柱下降,6,请大家根据原电池原理，写出电极反应式,及,电池反应方程式。,a装置中：,负极：,Fe-2e,-,=Fe,2+,正极：,O,2,+2H,2,O+4e,-,=,4OH,-,电池反应：,2Fe+,O,2,+2H,2,O,=,2,Fe(OH),2,分析：,中性,或,酸性很弱,或,碱性,条件下，易发生,吸氧腐蚀,。,请大家根据原电池原理，写出电极反应式及电池反应方程式。a装置,7,4Fe(OH),2,+O,2,+2H,2,O=4 Fe(OH),3,2Fe(OH),3,=Fe,2,O,3,nH,2,O+(3-n)H,2,O,a装置中,进一步反应：,正极：2H,+,+2e,-,=H,2,负极：Fe-2e,-,=Fe,2+,b装置中:,电池反应：,Fe+2H,+,=Fe,2+,+H,2,4Fe(OH)2+O2+2H2O=4 Fe(OH)3,8,分析：当钢铁处于,酸性,气氛中时，易发生,析氢腐蚀,；,析氢腐蚀,和,吸氧腐蚀,都,属于,电化学腐蚀,。,小结,金属阳离子,失e,-,氧化反应,3,、金属腐蚀的类型,化学腐蚀,电化腐蚀,析氢腐蚀,吸氧腐蚀,（常见普遍）,一、金属腐蚀,金属原子,2,、金属腐蚀的本质：,1,、金属腐蚀：,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。,M ne,-,M,n+,分析：当钢铁处于酸性气氛中时，易发生析氢腐蚀；析氢腐蚀和吸氧,9,化学腐蚀,电化腐蚀,条件,现象,本质,联系,金属跟非金属单质直接接触,不纯金属或合金,跟电解质溶液接触,无电流产生,有,微弱电流,产生,金属被氧化,较活泼金属被氧化,两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍,化学腐蚀与电化腐蚀的比较:,化学腐蚀电化腐蚀条件现象本质联系金属跟非金属单质直接,10,钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较,Fe,2,O,3,n,H,2,O,（,铁锈,）,通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。,析氢腐蚀,吸氧腐蚀,条件,水膜呈,酸性,。,水膜呈,中性,或,酸性很弱或碱性,。,电极反应,负极Fe(-),Fe-2e,-,=Fe,2+,2Fe-4e,-,=2Fe,2+,正极C(+),2H,+,+2e,-,=H,2,O,2,+2H,2,O+4e,-,=4OH,-,总反应:,Fe+2H,+,=,Fe,2+,+H,2,2Fe+2H,2,O+O,2,=2 Fe(OH),2,4Fe(OH),2,+2H,2,O+O,2,=4Fe(OH),3,联系,钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较Fe2O3 nH2O（铁锈）,11,交流与讨论,铁生锈除了必须有空气及水的参与外，还受其他一些因素的影响。请解释下列有关铁生锈现象的原因。,1.相对于在内河行驶的轮船来说，海轮更容易被腐蚀。,因为海水中含有较多的氯化钠等盐类，导电能力比内河的水更强，而在,电解质溶液,中，电化学腐蚀更容易进行。,2.1910年遗留在南极的食品罐头盒，其表面至今很少有铁锈出现。,是由于南极的温度常年在0以下，说明在较高,温度,下，腐蚀更易进行。,交流与讨论铁生锈除了必须有空气及水的参与外，还受其他一些因素,12,3.用于连接铜板的铁螺丝容易生锈。,是由于铁与铜及空气中的水蒸汽构成了原电池，铁作,原电池的负极,，因此铁易被腐蚀而生锈。,4.当化工厂派出的废气为酸性气体时,工厂附近的铁制品容易生锈。,说明铁制品在,酸性条件,下比在中性条件下更容易被腐蚀。,3.用于连接铜板的铁螺丝容易生锈。是由于铁与铜及空气中的水蒸,13,原理：,形成原电池反应时，让,被保护金属,做,正极,，不反应，起到保护作用；而,活泼金属反应受到腐蚀,。,1.牺牲阳极保护法,二、金属的电化学保护,牺牲阳极,的,阴极保护法,示意图,原理：形成原电池反应时，让被保护金属做正极，不反应，起到保,14,2.外加电流法,将,被保护金属,与另一,附加电极,作为电解池的两个极，使,被保护的金属,作为,阴极,，在外加直流电的作用下使阴极得到保护。此法主要用于防止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。,辅助阳极（不溶性）,外加电流,的,阴极保护法,示意图,2.外加电流法辅助阳极（不溶性）外加电流的阴极保护法示意图,15,除此以外还有其它防护方法？,除此以外还有其它防护方法？,16,金属防护的几种重要方法,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。电化学保护法，即将金属作为原电池的正极或电解池的阴极而受到保护。,小结,金属防护的几种重要方法 小结,17,3.下列各情况，在其中Fe片腐蚀由,快,到,慢,的顺序是,(5),(2),(1),(3),(4),课堂练习,3.下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是(5)(2),18,