1、化学与生活,新课标人教版选修2,2018年9月29日星期六,第三章 探索生活材料,第二节 金属的腐蚀和防护,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9月1日，在巴基斯坦卡拉奇，人们在围观坍塌的大桥。当天，卡拉奇的一座公路大桥发生坍塌，导致至少4人丧生，受困人数不明。,资料：,中国航天工业总公司第三十一研究所近日公布了一组数据： 全球每年钢铁腐蚀的经济损失约10000亿美元，占各国国民生产总值GNP的2%4%，在美国，每年因钢铁腐蚀造成的损失就占国内生产总值的3%，大约三分之一的化学设备因局部腐蚀而停工。我国钢铁腐蚀经济损失高达2800亿
2、人民币，约占国民生产总值GNP的4%，每年约有30%的钢铁因腐蚀而报废。腐蚀给人类造成的损失是惊人的,第二节 金属的腐蚀和防护,金属的腐蚀现象非常普遍：,1、钢铁生锈：铁锈的主要成分：Fe2O3XH2O2、铜器表面生成铜绿：铜绿的主要成分：Cu2(OH)2CO3,金属腐蚀的不利后果有哪些？,见教材P49图片,一.金属的腐蚀,（1）定义:,金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程.,（2）本质:,金属失去电子被氧化。,一.金属的腐蚀,金属的腐蚀,化学腐蚀,电化学腐蚀,定义:,原理:,影响因素:,金属跟氧化剂直接发生氧化还原反应,金属和接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀
3、,金属活泼性,金属所处环境的温度,氧化剂浓度,（3）类型:,1、化学腐蚀,金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀,原理：,氧化还原反应,例如：,铁与氯气直接反应,钢管被原油中的含硫化合物腐蚀,一般情况下，温度越高，金属腐蚀越快。,2、电化学腐蚀,不纯的金属(或合金)跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化的反应,原理：,原电池反应,本质：,氧化还原反应,例如：,钢铁在潮湿的空气中被腐蚀,定义：,怎么才能构成一个原电池？,形成原电池的条件,能发生自发的氧化还原反应,有电解质溶液,活动性不同的两极,形成闭合电路,复习,H2SO4溶液,总反应：,2H+2e-=H2
4、,Zn2e-=Zn2+,Zn+2H+=Zn2+H2,Zn+H2SO4=ZnSO4+H2,(离子方程式）,（化学方程式）,电极反应,正极：,负极：,（氧化反应）,（还原反应）,原电池复习:,植物油,CaCl2固体,NaCl溶液,CH3COOH溶液,煮沸后迅速冷却的蒸溜水,相当长时间，铁丁未被腐蚀,有气体产生，反应速度快,铁丁渐渐生锈,无现象,由于无氧和水，铁钉不被腐蚀,上层植物油，下层煮沸后迅速冷却的蒸溜水,无现象,无现象,由于无水，铁钉不被腐蚀,铁钉被腐蚀,铁钉被腐蚀最快,由于无氧，较长时间铁钉不被腐蚀,由于无氧，铁钉不被腐蚀,不同条件下铁钉的锈蚀,总结：,铁钉遇到强酸或有O2、H2O存在的条
5、件下，均可被腐蚀。遇到电解质时，一般腐蚀速度更快。,科学探究,电化学腐蚀,（1）原理：原电池反应,在电解质溶液中，较活泼金属失去电子而被腐蚀，较不活泼金属或非金属得到电子的氧化还原反应。,钢铁腐蚀的主要原因,讨论：钢铁的腐蚀,钢铁在潮湿的空气中更容易腐蚀,原因：,水电离出少量的H+和OH-，同时空气中溶解CO2的水分酸性增强（形成电解质溶液）,Fe和C构成原电池的两极,Fe：负极,C：正极,电解质：,钢铁的吸氧腐蚀示意图,金属腐蚀知识,中性溶液或酸性很弱,钢铁的析氢腐蚀示意图,金属腐蚀知识,酸性较强,中性溶液或酸性很弱吸氧腐蚀（钢铁腐蚀的主要情况）,2H2O+O2+4e =4OH,Fe2e=F
6、e2+,（2）类型之一：,2H+ + 2e=H2,酸性较强析氢腐蚀,Fe2e=Fe2+,（2）类型之二：,Fe2O3 nH2O,（铁锈）,通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。,2H+2e-=H2,O2+2H2O+4e-=4OH-,Fe+2H+=Fe2+ H2 ,2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2,4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3,1铜制品上的铝质铆钉，在潮湿空气中易腐蚀的原因可描述为（ ） A形成原电池时铝作负极 B形成原电池时铜作负极 C形成原电池时，电流由铝经导线流向铜 D铝铆钉发生了化学腐蚀,2以下现象与电化腐蚀无关的是（ ） A黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不
7、易产生铜绿 B生铁比软铁蕊（几乎是纯铁）容易生锈 C铁质器件附着铜质配件，在接触处易生铁锈 D银质奖牌久置后表面变暗,练 习,A,D,思考与交流,仔细观察图3-16，讨论自行车的不同部件如链条、钢圈、支架和齿轮等分别采取了什么防锈措施。,主要采取在金属构件的表面上加防护层的方法。如在链条和齿轮上涂机油；在车架和挡泥板上烤一层漆；将车座弹簧用一层“烤蓝”（四氧化三铁保护层）保护；将车把、钢圈和车辐条进行电镀（车把、钢圈一般采用三层电镀：底层镀铜、中间镀镍、表层镀铬，车辐条表面一般镀锌）等等。另外用不锈钢制作车辐条，用铝合金代替钢铁制作一些构件等也是防止自行车的金属构件生锈的常用方法。,二、金属的
8、防护,1.影响金属腐蚀的因素（1）金属的本性：金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀，如果金属中能导电的杂质不如该金属活泼，则容易形成原电池而使金属发生电化学腐蚀。（2） 介质：介质对金属腐蚀的影响也很大，如果金属在潮湿的空气中、接触腐蚀性气体或电解质溶液，都容易被腐蚀。,二、金属的防护,1、影响金属腐蚀的因素包括：金属的 和 。,本性,介质,金属越活泼越容易被腐蚀,金属合金中活泼的金属易腐蚀,例如：钢铁腐蚀,介质对金属腐蚀影响很大：,金属在潮湿的空气中、接触腐蚀性气体或电解质溶液，都容易被腐蚀,小结,思考与交流,1、请根据生活常识以及图3-18总结金属防护常用的方法，并解释这些方法为什么可以达
9、到防止金属腐蚀的目的。2、你还知道哪些防止金属腐蚀的方法？举例说明。,健身器材如何防锈？,刷油漆,衣架和电线如何防锈？,外面包上一层塑料层,某些工具的“机械传动部位” ，能用油漆来防锈吗？,不能用油漆来防锈，而是选用油脂,应选用什么呢？,自行车如何防生锈？,是在金属表面镀上一层耐腐蚀的金属，如自行车的钢圈和车铃是在钢上镀上一层既耐腐蚀又耐磨的Cr,自行车的车把、车辐条、钢圈和车铃防锈措施是什么？,船身如何防腐蚀的？,用牺牲锌块的方法来保护,船身上装锌块,2.金属的防护方法,（1）改变金属的内部组织结构，如：把铬、镍等合金元素加入普通钢中制成不锈钢。（2）在金属表面覆盖保护层，从而使金属制品跟周
10、围介质隔离开来，这是一种普遍采用的防护方法。如：涂油漆或油脂、喷漆或喷塑、覆盖搪瓷或塑料等物质；镀Zn、镀Sn、镀Cr或Ni等, 这些物质能氧化而形成一层致密的氧化膜。 （3）利用原电池的反应原理，在要保护的金属上连接一种比该金属更易失去电子的金属。,此外，减少腐蚀介质的浓度，控制环境的温度和湿度，在介质中添加能降低腐蚀速率的物质（成为缓蚀剂）等都能减少和防止金属腐蚀,二.金属防护,2.金属腐蚀的本质,金属原子失去电子成为阳离子的过程,金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀，如果如果在要保护的金属上连接一块比该金属更活泼的金属或合金，当形成原电池发生反应时，更活泼的金属失去电子发生反应而使要保护
11、的金属得到了保护。,牺牲金属保护法,思考与交流,如何选用防锈方法,阅读教材P52,各种防锈方法都有不同的保护作用、优缺点和价格等。我们在决定使用哪种方法是，要考虑以下几种因素：,1、在什么场合使用？,2、外观是否很重要？,3、使用期限要多久？,4、经济上是否合算？,结合教材P53表格,假如你是设计师，正计划用钢材建造一座大桥，并研究防止钢桥生锈的方法。已知这座桥要使用许多年，而且建在风景区内。你有三个选择：a.涂上油漆b.使用镀铬的钢c.使用不锈钢,你优先选择哪种方法，优缺点是什么？,这三种防锈方法都有优缺点,方法a（涂油漆）的优点是成本低，缺点是油漆层容易脱落，保护作用一般，不太适合大桥要使
12、用多年的要求，而且也不适合在风景区使用。,方法b（使用镀铬的钢）的优点是保护作用优良，外表美观，适合在风景区使用。缺点是成本高。,方法c（使用不锈钢）的优点是是保护作用优良，外表美观，缺点是成本较高，应酌情考虑。,使用马口铁:在铁皮镀上千分之一厘米的锡,可隔绝空气与水,使用不锈钢,在金属表面烤漆,练 习,1下列方法可用于金属防护的是（ ）原电池反应 涂油漆 电镀 置于干燥环境 A B C D全部,D,2有关金属腐蚀的论述，正确的是（ ） A金属的腐蚀一定伴有电流产生 BFe在干燥的氯气里比在潮湿的空气里更易被腐蚀 C发生化学能转变为电能的腐蚀时较活泼的金属总是 作正极而被腐蚀 D发生电化腐蚀时都有能量的转变，且被腐蚀的金属 总是失电子,D,中性或碱性,吸氧,Fe2e-Fe2+,O2+2H2O+4e-4OH,酸性,析氢,Fe2e-Fe2+,2H+2e-H2,练 习,3,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，则原溶液呈 性，发生 腐蚀,电极反应式为：负极： ,正极： ；,若液面下降，则原溶液呈 性，发生 腐蚀，电极反应式为：负极： 正极： 。,（2）,4.,比较金属腐蚀的快慢,下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是,(2),(1),( 3),再 见,
