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1、第三章 探索生活材料第二節(jié) 金屬的腐蝕和防護,,,鐵銹斑斑,四川省宜賓市城區(qū)的南門大橋,鋼鐵生銹造成大橋斷裂！,斷裂,銅器表面生成一層薄薄的銅綠銅綠的主要成分是Cu2(OH)2CO3,1、定義：指金屬或合金與周圍接觸到的氣體或液體進行化學(xué)反應(yīng)而腐蝕損耗的過程。,一、金屬的腐蝕,(1)、化學(xué)腐蝕 金屬跟接觸到的物質(zhì) (如O2、Cl2 、SO2等) 直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。,2、分類,左邊家用燃氣灶的中心部位很容易生銹，而右邊的食品罐頭放在南極80多年了，卻很少生銹,升溫可加快金屬腐蝕,溫度對化學(xué)腐蝕的影響：,升溫加快金屬腐蝕 降溫減慢金屬腐蝕,P55 科學(xué)探究,鐵釘銹蝕的可能條件假設(shè)： 只

2、與水接觸，不與空氣接觸 不與水接觸，只與空氣接觸 既與水接觸，又與空氣接觸 既與NaCl溶液接觸，又與空氣接觸 既與CH3COOH溶液接觸，又與空氣接觸,P55 科學(xué)探究,(實驗需要在一周前開始做)：將5顆潔凈無銹的鐵釘分別放入以下5支試管中 A盛有經(jīng)煮沸迅速冷卻的蒸餾水，鐵釘被浸沒，再加植物油 B盛干燥劑CaCl2，試管口塞一團棉花，并塞上塞子。 C 加入蒸餾水，鐵釘被浸沒一半 D 盛NaCl溶液，鐵釘被浸沒一半。 E盛CH3COOH溶液，鐵釘被浸沒一半。 分時間段觀察。,實驗方案,實驗探究報告,,E 、D 、C、B 或 A,不純的金屬（或合金）跟電解質(zhì)溶液接觸時，會發(fā)生原電池反應(yīng)，比較活潑

3、的金屬失去電子而被氧化，這種腐蝕，叫做電化學(xué)腐蝕,（2）、電化學(xué)腐蝕（電化腐蝕）,海邊的鐵制品比較容易生銹，為什么？,原電池反應(yīng)可加快金屬腐蝕,請比較下列現(xiàn)象的差異？,鐵與酸反應(yīng)，鐵被腐蝕。 腐蝕速率較慢。,鐵作負極被腐蝕 腐蝕速率較快。,原電池反應(yīng)對化學(xué)腐蝕的影響：,加快金屬腐蝕,原電池的組成條件:,(1)、活潑性不同的兩種金屬（或金屬與石墨）構(gòu)成兩個電極,(2)、電解質(zhì)溶液,(3)、構(gòu)成閉合電路,復(fù)習(xí),(4)、自發(fā)的氧化還原反應(yīng),發(fā)生氧化反應(yīng)的是___極（電極消耗） 發(fā)生____反應(yīng)的是____極（電極放出氣體或析出金屬）,原電池正負極的判斷,根據(jù)金屬的活潑性判斷,根據(jù)電極反應(yīng)來判斷,活潑

4、金屬做極, 不活潑金屬(或可導(dǎo)電的非金屬）做極,還原,負,正,負,正,復(fù)習(xí),鋼鐵的電化學(xué)腐蝕：潮濕空氣中吸附了一層薄薄的水膜，由于溶解CO2了而形成了電解質(zhì)溶液,（1）鋼鐵在較強的酸性環(huán)境下的腐蝕。 特點：有氫氣產(chǎn)生。,負極：，電極反應(yīng)式：,正極：，電極反應(yīng)式：,總反應(yīng)式：,Fe2e-Fe2+,2H++2e-H2,Fe+2H+ Fe2++H2,鐵,碳,,鋼鐵的電化學(xué)腐蝕：,（2）鋼鐵在很弱的酸性或中性環(huán)境下的腐蝕。 特點：有氧氣參加反應(yīng)。,負極：，電極反應(yīng)式：,正極：，電極反應(yīng)式：,總反應(yīng)式：,2Fe4e-2Fe2+,2H2O + O2 + 4e- 4 OH-,2Fe+ 2H2O + O2 2

5、 Fe(OH)2,鐵,碳,,,,注意： （1）電化腐蝕是通過構(gòu)成無數(shù)微小的原電池而發(fā)生的，作為負極的較活潑金屬將不斷被腐蝕。而不活潑的金屬（或非金屬或其它雜質(zhì)）則被保護。 （2）電化學(xué)腐蝕，只有當(dāng)金屬跟電解質(zhì)溶液接觸時，才會發(fā)生，并伴有微電流產(chǎn)生。 (3)升溫、原電池反應(yīng)都可加快金屬腐蝕,鋼鐵的兩種環(huán)境下的腐蝕比較,Fe2O3 nH2O,（鐵銹）,通常兩種腐蝕同時存在，但以后者更普遍。,條件,較強酸性。,中性 酸性很弱,電極反應(yīng),負極Fe(- ),Fe-2e=Fe2+,2Fe-4e=2Fe2+,正極C(+),2H++2e=H2,O2+2H2O+4e=4OH-,總反應(yīng):,Fe+2H+=Fe2+

6、+H2,2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2,4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3,聯(lián)系,生成鐵銹：,水膜呈_______,水膜呈____或__________,兩者往往同時發(fā)生，電化腐蝕更普遍,相互 聯(lián)系,較活潑金屬被氧化,金屬被氧化,本質(zhì),有微弱電流產(chǎn)生,無電流產(chǎn)生,現(xiàn)象,不純金屬或合金 跟電解質(zhì)溶液及氧化劑接觸,金屬跟氧化性物質(zhì) 直接接觸,條件,電化學(xué)腐蝕,化學(xué)腐蝕,,,,,,,,,,,,化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的比較,,小結(jié)：1、金屬腐蝕的本質(zhì)：,______e-,發(fā)生______反應(yīng),,金屬_________,金屬原子,氧化,失去,陽離子,2、金屬腐蝕的分類,,化學(xué)

7、腐蝕,電化腐蝕,,酸性環(huán)境,中性或堿性環(huán)境,（常見普遍）,金屬腐蝕的危害,金屬的腐蝕對國民經(jīng)濟帶來的損失是驚人的，據(jù)70年代美國的一份統(tǒng)計報告，全世界每年由于腐蝕而報廢的金屬設(shè)備和材料，約相當(dāng)于金屬年產(chǎn)量的1/3，至于因設(shè)備腐蝕損壞而引起的停工減產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量下降、污染環(huán)境、危害人體健康甚至造成嚴重事故的損失，就更無法估計了。當(dāng)前，世界各國都有許多優(yōu)秀的科學(xué)家，從事金屬腐蝕理論及防護方法的研究工作。有志者可選擇這方面的課題研究，一定會大有作為；一旦有新的突破，產(chǎn)生的經(jīng)濟效益和社會影響，必將是巨大的。,二、金屬的防護 P56,(一)、影響金屬腐蝕的因素： (二) 、金屬在什么條件下容易被腐蝕？,金

8、屬的本性和介質(zhì),在潮濕的空氣中、接觸腐蝕性氣體或電解質(zhì)，都容易被腐蝕,思考,金屬腐蝕的防護思路和方法是？,金屬腐蝕的防護思路和方法是：主要從金屬的本質(zhì)和介質(zhì)兩方面考慮，如改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，在金屬表面覆蓋保護層等等,(三) 、金屬的防護方法 P56,將Cr、Ni等金屬加進鋼里制成不銹鋼,1、改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，例如：,思考與交流 P56,討論自行車不同構(gòu)件的防銹措施,,,自行車如何防生銹？,是在金屬表面鍍上一層耐腐蝕的金屬，如自行車的鋼圈和車鈴是在鋼上鍍上一層既耐腐蝕又耐磨的Cr,自行車的車把、車輻條、鋼圈和車鈴防銹措施是什么？,健身器材如何防銹？,刷油漆,1、請根據(jù)以下的生活中的例子

9、，總結(jié)金屬防護常用的方法，并解釋這些方法為什么可以達到防止金屬腐蝕的目的？,P57思考與交流,衣架和電線如何防銹？,外面包上一層塑料層,某些工具的“機械傳動部位” ，能用油漆來防銹嗎？,不能用油漆來防銹，而是選用油脂,應(yīng)選用什么呢？,2、你還知道哪些防止金屬腐蝕的方法？舉例說明,P57思考與交流,2、在金屬表面覆蓋保護層，使它與________、__________等物質(zhì)_________。,(三) 、金屬的防護方法 P56,1、改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，,噴油漆、涂油脂、電鍍、噴鍍、或表面鈍化(氧化成致密的氧化膜)、搪瓷、塑料等方法。,空氣,水,隔離,例如,船身如何防腐蝕的？,用犧牲鋅塊的方法

10、來保護,船身上裝鋅塊,,如何防止地下鋼鐵管道的腐蝕？,用犧牲鎂塊的方法來防止地下鋼鐵管道的腐蝕，鎂塊要定期更換,電化學(xué)保護法 （消除引起金屬發(fā)生電化腐蝕的原電池反應(yīng)的方法）,3、金屬的電化學(xué)防護 P57,(在被保護的金屬上連接比該金屬_____________或合金)，此金屬作_____極反應(yīng)受到腐蝕，被保護的金屬作___極，不反應(yīng)，起到保護作用；,更活潑的金屬,負,正,1)、電化學(xué)保護法 P57 原理：,做負極材料常用的有_____________,鎂、鋁、鋅,(1)、改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，如 (2)、在金屬表面覆蓋保護層，如 (3)、電化學(xué)保護法 （消除引起金屬發(fā)生電化腐蝕的原電池反應(yīng)的

11、方法） 在要保護的金屬上連接比該金屬更活潑的金屬或合金 P57,不銹鋼,覆蓋油脂、油漆、搪瓷、塑料、電鍍金屬、氧化成致密的氣化膜等,(三)、金屬防護的方法,,知識總結(jié),P58請你當(dāng)設(shè)計師，假設(shè)用鋼材在杭州西湖內(nèi)建造能使用20年左右的一座大橋，有三種防銹措施供選擇，你認為各種方法有什么優(yōu)、缺點？你優(yōu)先選擇哪種方法？理由是什么？ （1）涂上油漆 （2）使用鍍鉻的鋼 （3）使用不銹鋼,P57思考與交流如何選用防銹方法---請你決策,涂油漆的優(yōu)點是成本較低，缺點是油漆層容易脫落，保護作用一般，不太適合大橋要使用多年的要求，而且也不適合在風(fēng)景區(qū)使用。,使用鍍鉻的鋼的優(yōu)點是保護作用優(yōu)良，外表美觀，適合在風(fēng)

12、景區(qū)使用。,使用不銹鋼的用點是保護作用優(yōu)異，外表美觀，但成本較高，應(yīng)酌情考慮。,,,鋼鐵在酸性環(huán)境腐蝕示意圖,,,鋼鐵在堿性或中性環(huán)境腐蝕示意圖,,知識點: 金屬的電化學(xué)腐蝕原理， 金屬防護的常用方法和意義,1、下列裝置中四塊相同的Zn片，放置一段時間后腐蝕速率由慢到快的順序是_____________________________________,(4),(2),(1),(3),,2. 有人設(shè)計以Pt和Zn為電極材料，埋入人體內(nèi)作為某種心臟病人的心臟起搏器的能源。它依靠人體內(nèi)血液種含有一定濃度的溶解氧、H+和Zn2+進行工作。它的兩極電極反應(yīng)式分別為： 、 。 （負極：Zn-2e

13、-=Zn2+ , 正極：2H2O+O2+4e-=4OH-,）,3、 燒過菜的鐵鍋未及時洗凈，第二天便出現(xiàn)紅棕色銹斑（該銹斑為Fe(OH)3失水的產(chǎn)物），試用有關(guān)的電極反應(yīng)式，離子方程式和化學(xué)方程式表示Fe(OH)3的生成 （1）負極______； （2）正極______； （3）離子方程式______； （4）化學(xué)方程式______,,2Fe4e-2Fe2+,2H2O + O2 + 4e- 4 OH-,2Fe+ 2H2O + O2 2 Fe(OH)2,2Fe+ 2H2O + O2 2 Fe(OH)2,4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3,4.埋在地下的輸油鑄鐵管道，

14、在下列各種情況下被腐蝕速率最慢的是 ( ) A在潮濕疏松的土壤中； B在含鐵元素較多的酸性土壤中； C在干燥致密不透氣的土壤中； D在含碳較多的潮濕透氣的中性土壤,C,5在裝有水的容器中，用棉線懸掛一個在水中保持平衡的金屬棒，該棒由鐵和銅焊接而成，棉線系在兩種金屬接縫處（如圖），再向水中加入少量CuSO4，經(jīng)過一段時間應(yīng)看到的現(xiàn)象是 ( ) A鐵端將附著銅增重下沉； B銅端將附著銅增重下沉； C鐵端將變細減重上升； D銅端粗細不變將下沉,BC,(1)、若液面上升，則溶液呈_______________性，電極反應(yīng)式為：負極： ________________, 正極：______

15、_____________________________,6、如圖, 水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天觀察：,,(2)、若液面下降，則溶液呈__________性，，電極反應(yīng)式為： 負極：__________________________ 正極：_________________________________,弱酸性或中性,2Fe - 4e-2Fe2+,O2+2H2O+4e-4OH,較強酸性,Fe - 2e-Fe2+,2H++2e-H2,7.把a、b、c、d四塊金屬片浸入稀酸中，用導(dǎo)線兩兩相連組成原電池。若a、d相連時，a為負極；c、d相連時，電子由c到d；a、c相連時，c極上產(chǎn)生大量氣泡；b、d相連時，b極上有大量氣泡產(chǎn)生。則四種金屬的活動性順序由強到弱為：（ ） A.abcd B.acdb C. cabd D.bdca 8、鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時，正極上發(fā)生的電極反應(yīng)是：（ ） A.2H+ + 2e- === H2 B.Fe 2+ + 2e- == Fe C.2H2O + O2 + 4e- === 4OH - D. Fe 3+ + e- === Fe 2+,B,C,THE END,