1.4.2 金属腐蚀的防护 电化学腐蚀原理的应用 高中化学新教材(鲁科版选择性必修1)

第4节 金属的腐蚀与防护
知识回顾
1.金属腐蚀分为 化学腐蚀
和 电化学腐蚀
。
2.由于形成原电池而发生的腐蚀称为 电化学腐蚀 ，根据电
百度文库
解质溶液的性质可分为 吸氧腐蚀 和 析氢腐蚀
。
3.当水膜为中性或弱酸性时，钢铁发生的腐蚀主要是 吸氧腐蚀。
正极反应式为：
O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
；
负极反应式为： 2Fe - 4e- = 2Fe2+
微电解技术处理工业废水
负极： Fe-2e-= Fe2+ 正极 ：2H+＋2e- = H2↑
（酸性条件） O2＋2H2O＋4e-=4OH-
（碱性或中性条件）
微电解铁碳填料
课堂小结
金属腐蚀 的防护
1.加防护层,如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀等。 牺牲阳极保护法
2.电化学防护 阴极电保护法 电钝化
保暖贴发热原理
①铁与氧气的反应为放热反应; ②铁粉、活性炭和离子导体(食盐溶于水)构成原电 池,加快了反应的速率。 ③矿物材料蛭石来保温。放热的时间和温度可以通 过透气膜的透氧速率进行控制。 ④使用后，保暖贴内袋中的物质变为深褐色固体， 其主要成分为炭粉、氯化钠固体、三氧化二铁固体 以及含镁、铝的盐,因而变得教硬。
3.电钝化
将被保护金属与外加直流电源正极相连使其成为阳极，并在一 定电压下使金属表面发生钝化，从而使内部金属得到保护。
思考：
三种金属的电化学防护方法在原理上有和异同。
归纳总结
方法 原理 被保护金属
牺牲阳极保护法 原电池原理 作正极
阴极电保护法 电解原理 作阴极
电钝化 电解原理
做阳极
构成
被保护金属、比被保护 被保护金属、惰性电 直流电源、被保护
；
总反应式为： 2Fe+ O2+2H2O =2Fe(OH)2
；
印度千年不锈铁柱
在印度德里城附近的麦哈洛里，矗立着一 根公元五世纪铸造的很大铁柱，这根铁柱 高6.7米，直径约1.37米，用熟铁铸成，实 心，柱顶有着古色古香的装饰花纹，据说 这根铁柱是为纪念旃陀罗王而铸造的。但 最令人惊异的是，铁柱在露天中耸立了一 千五百余年, 经历了无数风吹雨打, 至今仍 没有一点生锈的痕迹!
1.牺牲阳极保护法
将活泼性较强的金属与被保护金属相连构成原电池，活泼性较 强的金属做负极反应物而损耗，被保护金属做正极材料避免被腐蚀。 牺牲阳极金属，保护阴极金属的防护方法。
2.阴极电保护法
将被保护金属与外加直流电源的负极相连，使其成为阴极，而 将外加直流电源的正极接到废铁上，使废铁成为阳极，防止阴极金属 被腐蚀。
交流研讨
图1-4-6是某品牌保暖贴的使用说明。请仔细研读说明书，尝试 思考并回答下列问题∶
品 名∶一次性保暖贴 主要成分∶铁粉、水、食盐、活性炭、蛭石、吸水性树脂 产品性能∶平均温度55℃，最高温度63℃，发热时间12小时以上 使用说明∶使用时将外包装袋撕开，取出内袋，将保护衬纸揭下，贴 在 需要取 暖或热敷部位
印度铁柱为什么千年不朽?
联想质疑
生活中人们常用什么方法防止金属被腐蚀的？
原因是什么？
二.金属腐蚀的防护 金属的腐蚀通常发生在
金属表面，给金属表面加上 保护层将金属与外界环境隔 离开，可以起到防止金属腐 蚀的作用。
电镀是一种常用的防止金属腐蚀的方法。通过 电镀覆盖在被保护金属表面的耐腐蚀性较强的金 属或合金。
镀铬
交流研讨
1.不同金属镀层对金属的保护作用一样吗？如果在铁制品表面镀上 锌保护层或锡保护层，请根据铁、锌、锡三种金属的原子失电子能 力分析：当镀层局部破损时，锌镀层或锡镀层还能对铁制品起保护 作用吗？
镀锌铁
镀锡铁
活动性 原电池正负极
结果
镀锌铁
锌＞铁
锌做负极 铁做正极
铁被保护
镀锡铁
铁＞锡
铁做负极 锡做正极
铁腐蚀更加严重
镀层完好时保护效果相同，当镀层部分损坏是，若镀
结论：层金属活动性比被保护金属强，则被保护金属被保护，
反之被保护金属腐蚀更加严重。
交流研讨
2.除了外加保护层的方法外，根据电化学腐蚀的原理，你还 能想到其他防止金属腐蚀的方法吗？请将你想到的防护方法 用图表示出来，并说明原理。
要防止某种金属发生电化学腐蚀，关键在于阻止其成为原 电池的负极产物，避免它发生阳极氧化反应而溶解。
迁移应用
用化学用语表示保暖贴中发生的电化学过程。
正极： O2+4e-2H2O==4OH负极： Fe-2e-==Fe2+ 总反应： 2Fe+O2+2H2O==2Fe(OH)2 其他相关反应： 4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3
2Fe(OH)3==Fe2O3·nH2O+(3-n)H2O
的内衣外侧。使用完后，从衣服上撕下即可【严禁直接接触皮肤】
图1-4-6 保暖贴使用说明
1.保暖贴在发热过程中，其主要成分分别起什么作用? 2.为什么保暖贴能持久而又稳定地提供热量? 3.保暖贴使用的是双层包装。外层由不透气的明胶层制成，内层由微孔 透气膜制成。为什么要这样设计? 4.为什么保暖贴使用后变得较硬?
金属活泼的金属
极及直流电源
金属
优、缺点 应用
无需外加电源,但需要定 期更换被腐蚀的金属
一些钢铁设备如锅炉内 壁、船体外壳等装上镁 合金或锌块
无需更换金属,但消 耗电能
土壤、海水及水中的 金属设备
消耗电能、需要特 定电压
合成氨工厂防止反 应塔腐蚀
三.电化学腐蚀原理的应用
1.铁腐蚀的应用 (1)消耗空气中的氧气——快速测定空气中氧气的含量。 (2)消耗氧气和水——以铁粉为主的双吸收剂用以延长食物的保质期。 (3)腐蚀过程放热——制成一次性保暖贴。