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选修41 3 1金属的电化学腐蚀

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。
3.用于连接铜板的铁螺丝容易生锈。
由于铁与铜及空气中的水蒸气构成了原电池,铁作电池的负极,因此更容易腐蚀而生锈。
4.当化工厂排出的废气为酸性时,工厂附近的钢铁设施容易生锈。
铁制品在酸性条件下比在中性条件下更易被腐蚀。
烧过菜的铁锅如果未及时洗净(残液 中含 NaCl),第二天便出现红棕色锈 斑(主要成分为Fe 2 O 3?nH2O)。请问
? (1)在铁的表面喷涂上防腐油漆(如桥梁、汽车、 船舶)
? (2)油和油脂可以用来保护机器中由金属制成的 转动部分,如齿轮。
? (3)在铁的表面覆盖一层其他金属(如镀锡、镀 锌)等等,这是通过使钢铁与空气、水隔绝来达到 防腐蚀的目的。
【例】
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 弱酸性或中性 ,
一、金属的腐蚀 1、定义
是指金属或合金 与周围环境 中的物质发生 化学反 应而腐蚀损耗的现象。
2、实质 其本质是金属原子失去电子被氧化的过程。
3、分类
化学腐蚀 电化学腐蚀
化学腐蚀与电化学腐蚀
化学腐蚀
电化学腐蚀
条件
金属跟非金属等 物质直接接触
不纯金属或合金 跟电解质溶液接触
现象 无电流产生
有微弱电流产生
钢铁的吸氧腐蚀示意图
钢铁表面吸附的水膜呈中性或弱酸性时, 正极氧气参加电极反应,发生吸氧腐蚀。
请大家根据原电池原理,写出 a、b两支试管中电极反应 式及电池反应方程式。
负极: Fe - 2e- = Fe2+
CH3COOH( aq)
正极: 2H++ 2e- =H2↑
金属表面水膜的酸性较强,腐蚀 过程有氢气放出,发生析氢腐蚀。
钢铁的析氢腐蚀 示意图
4、析氢腐蚀与吸氧腐蚀(以钢铁为例)
析氢腐蚀 条件 水膜酸性较强
吸氧腐蚀 水膜酸性很弱或中性
正极 2H++ 2e- =H2↑ O2+2H2O + 4e- = 4OH-
负极
Fe - 2e- = Fe2+
溶液
Fe2++ 2OH- =Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3·nH2O+(3-n) H2O牺牲阳极的阴极保护 Nhomakorabea 示意图
2、外加电源的阴极保护法:
利用电解原理,将被保护的金属作为 阴极,用惰性电极做辅 助阳极,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)
3.其他:在金属的表面覆盖保护层,可以改变金属 的组成和结构的方法来阻止金属腐蚀。生活中常见 的通过覆盖保护层防止铁生锈的方法:
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。金属腐蚀的主要害处, 不仅在于金属本身的损失,更严重的是金属制品结构损坏所 造成的损失比金属本身要大到无法估量。
? 3、根据你的生活经验防,止你铁知失道电子生,活最中简有哪些 措施采用了覆盖保护层单就的覆是方盖隔法保绝防护空止层气。铁和水生,锈的?
? 4、除了覆盖保护层外,还有哪些保护金属的 方法,分别利用的什么原理?
二、金属的电化学防护
1、牺牲阳极的阴极保护法:
利用原电池原理,让被保护金属做正极,不反应,起到保护作 用;另找一种活泼金属做负极受到腐蚀。
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选修
专题1 化学反应与能量变化
第三单元 金属的腐蚀与防护
我们已经知道,钢铁生锈是铁与空气中的氧气及 水蒸气反应的结果。那么,空气中的氧气和水是怎 样使钢铁生锈的呢?
阅读课文P23的下面,思考下列问题: 1、什么是金属腐蚀,它的实质是什么? 2、金属腐蚀可分几类?它们原理有何不同? 3、电化学腐蚀根据什么来划分为几种?
联系 通常两种腐蚀同时存在,但以吸氧腐蚀为主。
铁生锈除了必须有空气及水的参与之外,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,轮船更容易被腐蚀。
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,电化学腐蚀更易进行
2.1910年遗留在南极的食品罐头盒,至今其表面很少有铁锈出现。
变化和试管中的现象。 装置a中的导管中 水柱上升 ,
装置b中的导管中 水柱下降。
请大家根据原电池原理,写出 a、b两支试管中电极反应 式及电池反应方程式。
负极:2Fe - 4e- = 2Fe2+
正极: O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
NaCl (aq)
溶液反应:
Fe2++ 2OH- =Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O =4 Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3·nH2O+(3-n) H2O
本质 金属被氧化
较活泼金属被氧化
快慢 相同条件下较
较快
联系 两慢者往往同时发生,电化腐蚀更普遍.
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 1.向还原铁粉中加入炭粉的作用是什么? 后,打开止水夹,观察、 2.两个炭实粉验的的作用现是象成有为何原电差池异的?正极产生差异 比较导管中水柱(在水 的可能原因是什么? 中滴加几滴红墨水)的
这种腐蚀是化学腐蚀还是电化学腐蚀?
为什么?
纯铁片放入稀硫酸中发生的是析氢腐 蚀吗?
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选修
专题1 化学反应与能量变化
第三单元 金属的腐蚀与防护
阅读思考
是空本气质中都O是2与铁H失2O共同 电子作被用腐的蚀结。果
? 1、铁被腐蚀与什么物质有关?本质是什么?
? 2、怎样才能防止铁生锈?最简单的方法是什 么?
发生 吸氧 腐蚀,电极反应式为:
负极: 2Fe -4e-=2Fe2+ , 正极: O2+2H2O+4e-=4OH- 。
(2)若液面下降,则溶液呈 较强酸性 ,
发生 析氢 腐蚀,电极反应式为:
负极: 正极:
Fe - 2e-=Fe2+

2H++2e-=H2↑

【例】家用炒菜铁锅用水清洗放置后,出现红棕色的 锈斑,在此变化过程中不发生的化学反应是 ( D )
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