金属的电化学腐蚀
金属的电化学腐蚀
（1）若液面上升，则溶液呈 弱酸性或中性 ，发生 吸氧 腐蚀,电极反应式为： －＝2Fe2+ 2Fe － 4e 负极： －＝4OH－ O +2H O+4e 正极： 2 2
(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：Fe－2e－＝Fe2+ 正极：2H++2e－＝H2↑
金属跟接触到的干燥气体（如SO2、Cl2、O2等）或 非电解质溶液（石油）等直接发生化学反应而引起 的腐蚀。
电化学腐蚀：
不纯的金属与电解质溶液接触时，发生原电池反应， 比较活泼的金属失去电子被氧化。
金属的腐蚀以电化学腐蚀为主
铁
C
负极 Fe-2e- = Fe2+
正极 2H+ +2e- = H2↑
总反应 Fe+2H+=Fe2++H2↑
P66 9. (选做）
金属的电化学腐蚀
观察这些金属腐蚀的图片
一、金ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的腐蚀
1、什么是金属腐蚀？ 指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、金属腐蚀的本质是什么? 是金属本身失去电子变成阳离子的过程（发生氧化 反应）。 M - ne- = Mn+
3、金属腐蚀的类型有哪些？ ——根据与金属接触的介质不同 化学腐蚀：
电 正极 2H++2e-=H2↑ 极 总反应 Fe+2H+=Fe2++H ↑ 2Fe+2H O+O = 2 Fe(OH) 2 2 2 2 反 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 应
Fe2O3 ·nH2O （铁锈）
金属电化学腐蚀的原理
目录
• 金属电化学腐蚀的基本概念 • 金属电化学腐蚀的原理 • 金属电化学腐蚀的影响因素 • 金属电化学腐蚀的防护措施 • 金属电化学腐蚀的应用
01
金属电化学腐蚀的基本概念
定义与分类
定义
金属电化学腐蚀是指金属与周围介质发生电化学反应，导致金属的损坏或变质。
分类
根据腐蚀机理，金属电化学腐蚀可分为阳极反应和阴极反应。阳极反应是指金 属原子失去电子成为阳离子，而阴极反应则是指介质中的氧化剂获得电子的过 程。
腐蚀速率和腐蚀速率方程
腐蚀速率
表示金属腐蚀的快慢程度，通常以单 位时间内金属损失的质量或厚度来表 示。
腐蚀速率方程
描述腐蚀速率与各种影响因素之间关 系的数学方程。这些影响因素包括金 属的性质、介质的性质、温度、压力 等。
腐蚀的危害
01
资源浪费
金属腐蚀导致大量金属资源浪费， 降低了资源的利用率。
环境污染
04
金属电化学腐蚀的防护措施
改变金属的成分和结构
合金化
通过在金属中加入其他元素，形成合金，以提高金属的耐腐 蚀性。例如，不锈钢就是通过在铁中加入铬、镍等元素制成 的，具有良好的耐腐蚀性。
非活性金属
选择那些不容易发生电化学反应的金属，如金、铂、不锈钢 等，这些金属不容易与其他物质发生化学反应，因此具有很 好的耐腐蚀性。
03
金属电化学腐蚀的影响因素
环境因素
湿度
湿度是金属腐蚀的重要环境因素。在潮湿环境中，金属表面容易 形成水膜，从而引发电化学腐蚀。
温度
温度的升高会加速金属的腐蚀速率。高温环境下，金属表面的水膜 容易蒸发，留下盐分等导电介质，促进电化学腐蚀。、盐等，能与金属发生化学反 应，导致腐蚀。
金属的电化学腐蚀与防护
一二
思考感悟 电化学防护的实质是什么? 提示:电化学防护的实质是把被保护的金属作原电池的正极或电 解池的阴极,不参与电极反应,从而不被氧化。
一、化学腐蚀与电化学腐蚀的区别和联系
中性或碱性
性较强
现象 无电流产生
有微弱电流产生
化学腐蚀 电化学腐蚀(主要)
反应
负极:Fe-2e- Fe2+
式(以 2Fe+3Cl2 铁腐蚀 2FeCl3
为例)
正极:2H2O+O2+4e4OH-
正极:2H++2eH2↑
联系
两种腐蚀往往同时发生,只是电化学腐蚀比化学腐蚀 更普遍,危害更大
特别提醒只有在金属活动ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ顺序中位于氢前面的金属才可能发生 析氢腐蚀,位于氢之后的金属只能发生吸氧腐蚀。
知识点1 知识点2 知识点3
点拨主要从以下几个方面来解决此类题目。 ①正确地判断出金属腐蚀是化学腐蚀还是电化学腐蚀。 ②如果是电化学腐蚀,判断出正、负极,一般活泼的金属为负极
被腐蚀,不活泼的金属为正极被保护。
知识点1 知识点2 知识点3
金属腐蚀快慢的比较 【例题2】 如图,各烧杯中盛有海水,铁在其中被腐蚀由快到慢的 顺序为( )
三、金属的电化学防护 1.金属的防护方法
2.金属的电化学防护 (1)牺牲阳极的阴极保护法。 将还原性较强的金属作为保护极与被保护金属相连构成原电池, 还原性较强的金属将作为负极发生氧化反应而被损耗,被保护金属 作为正极就可以避免被腐蚀。这种保护法牺牲了阳极保护了阴极。 (2)外加电流的阴极保护法。 将被保护金属与外加直流电源的负极相连让其成为阴极,而将外 加直流电源的正极接到惰性电极上,让其成为阳极。
电化学腐蚀
缓蚀剂保护是通过添加少量能阻止或减缓金属腐蚀的物质使金属得到保护的方法。缓蚀剂保护的特点是投资 少、收效快、使用方便。但是缓蚀剂的应用也有一定的局限性：缓蚀剂不宜在高温下使用、只能用在封闭和循环 的体系中、具有较强的针对性、污染及废液回收处理问题也应慎重考虑。所以缓蚀剂在使用时应该根据具体情况 严格选择。在我国缓蚀剂是很重要的防腐方法之一，广泛应用于石油、化工、钢铁、机械、动力、运输等部门。 缓蚀剂与其它防腐方法联合使用，取得的效果更佳。
现象危害
由于金属表面与铁垢之间的电位差异，从而引起金属的局部腐蚀，而且这种腐蚀一般是坑蚀，主要发生在水 冷壁管有沉积物的下面，热负荷较高的位置。如喷燃器附近，炉管的向火侧等处，所以非常容易造成金属穿孔或 超温爆管。尽管铜铁的高价氧化物对钢铁会产生腐蚀，但腐蚀作用是有限的，但有氧补充时，该腐蚀将会继续进 行并加重。危害性是非常大的，一方面，它会在短期内使停用设备金属表面遭到大面积腐蚀。另一方面，由于停 用腐蚀使金属表面产生沉积物及造成金属表面粗糙状态，使机组启动和运行时，给水铁含量增大。不但加剧了炉 管内铁垢的形成，也加剧了热力设备运行时的腐蚀。
常用防腐方法
电化学保护
覆盖层保护
缓蚀剂保护
覆盖层保护是用耐蚀性能良好的金属或非金属材料覆盖在耐蚀性能较差的材料表面，把基体材料与腐蚀介质 隔开，以达到控制腐蚀的目的。表面覆盖层保护法不仅能提高基底金属的耐腐蚀能力，而且能节约大量贵重金属 和合金。
金属的电化学腐蚀
电化学腐蚀——原电池反应
1.原电池是一个将化学能直接转化为电能的装置。 2.金属的电化学腐蚀则是一个短路的原电池发生的电化学过程，其反 应释放出的化学能全部以热的形式放出，不能对外界做有用功。这种 引起金属腐蚀的短路原电池，叫做腐蚀原电池。
阳极
e
阴极
2H++2e=H2
Zn=Zn2++2e
V5
eD
腐蚀电池工作示意图
腐蚀原电池也包含阳极反应、阴极反应、电子流动和离子传 递四个基本过程。腐蚀原电池之所以会产生腐蚀电液，是因 为构成原电池的两个电极具有不同的电极电位。
根据化学热力学原理，可 以将金属、金属离子及金 属氧化物或氢氧化物在水 中 的氧化-还原电位（E） 与溶液的PH值构成电位 （E）-PH图，来表示金 属与水的电化学反应和化 学反应平衡的图示，以此 判断金属在水溶液中的腐 蚀倾向、腐蚀产物以及指 示防止腐蚀的可能途径。
2.极化
腐蚀原电池电极过程中的极化现象时控制金属电化学腐蚀速度的一个 重要要因素。通过电极电位和电位E-pH图只能判断腐蚀能否发生以 及腐蚀倾向，但不能判别腐蚀速度的快慢。 定义：极化是指原电池由于电流通过，使其阴极和阳极的电极电位偏 离其起始电位值的现象。 分类：1.根据极化发生的区域，可以把极化分为阳极极化和阴极极化。 阳极极化使电极电位正移(或升高) ，阴极极化使电极电位负移（降低) 。 2.根据产生的原因，极化的机理可分为活化极化(或电化学极化)，浓差 极化和电阻极化。
辅助阳极（不溶性）
金属的电化学腐蚀
主讲人：李安琪 ppt制作：田丹 朱晓婷
素材收集：谢叶萍 宋頔
1.金属电化学腐蚀的基本原理
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。 电化学腐蚀：金属在电解质中所发生的腐蚀，称为电化学腐蚀。电化 学腐蚀是一种最普遍的腐蚀现象。
4.4 金属的电化学腐蚀
在新疆吐鲁番和海南省两地，哪个地 区铁生锈相对慢一些？为什么？
新疆吐鲁番，因为该地区相对干燥， 水分稀少，而海南地区潮湿多雨，温度 高，易发生电化学腐蚀。
三、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，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。
钢铁在干燥的空气里长时间不易被腐 蚀,但在潮湿的空气里却很快被腐蚀, 这是什么原因呢?
在潮湿的空气里,钢铁表面吸附了一层薄薄 的水膜。水能电离出少量的H +和OH -,同时 由于空气中CO2的溶解,使水里的H + 增多：
H2O + CO2
H2CO3 H + + HCO3 -
这样在钢铁表面形成了一层电解质溶液的薄膜, 它跟钢铁里的铁和少量的碳构成无数微小的原 电池。
（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。
1、钢铁发生吸氧腐蚀时，发生还原反应 的电极反应式是（ D ）
A、 Fe – 2e-=Fe 2+
B、 2H + + 2e- =H2 ↑ C、 4OH - - 4e-= 2H2O + O2 ↑
制成不锈钢，在金属表面镀一层比要保 护的金属更活泼的金属。
锌块
用牺牲锌块的方法来保护 船身，锌块必须定期更换
用牺牲镁块的方法来防止地 下钢铁管道的腐蚀，镁块必 须定期更换
金属的防护方法
1、在金属表面覆盖保护层
金属的电化学腐蚀及电池的概念
金属的电化学腐蚀及电池的概念电化学腐蚀是指在金属与溶液接触的条件下，由于电化学反应导致金属的损失和溶液中物质的释放的一种现象。
而电池则是一种能够将化学能转化为电能的装置。
本文将介绍金属的电化学腐蚀及电池的概念，并探讨二者之间的联系。
一、金属的电化学腐蚀金属的电化学腐蚀是金属与周围环境中的溶液发生的一种电化学反应导致金属发生氧化损失的过程。
这一过程主要涉及两个基本反应：阳极反应和阴极反应。
阳极反应是金属本身的氧化，而阴极反应则是还原反应。
腐蚀的产生可以通过以下方程式表示：M → M^n+ + ne^-（阳极反应）2nH^+ + 2e^- → H2（阴极反应）这些反应产生的电流也被称为腐蚀电流，而腐蚀速率则取决于电流密度。
在腐蚀过程中，金属表面逐渐溶解，并形成无定型的金属离子和氧化物等产物。
二、电池的概念电池是一种将化学能转化为电能的设备。
其基本机制是通过两个半电池（即氧化半反应和还原半反应）之间的电子流动来产生电流。
电池由正极、负极和电解质组成。
正极是发生氧化反应的地方，负极则是发生还原反应的地方，而电解质则是连接正负极并允许离子在其中移动的介质。
电池的工作原理可以通过以下方程式表示：M（正极）→ M^n+ + ne^- （氧化反应）M'^n+ + ne^- → M'（负极）（还原反应）电迁移会在电解质中引起离子在正负极之间的传递，形成电势差，并导致电流的流动。
根据不同的反应类型和电子流动方向，可以将电池分为原电池和电解池。
三、金属的电化学腐蚀与电池的联系金属的电化学腐蚀与电池之间存在一定的联系。
事实上，我们可以将电化学腐蚀看作是一种“自发电池”的过程。
在金属腐蚀时，金属发生氧化反应并释放电子（作为电流）。
这些电子通过电解质传递到另一个区域（即金属的表面），在那里发生还原反应。
这样，金属腐蚀过程中的电化学反应形成了一个电池。
例如，铁的电化学腐蚀反应可以表示为：Fe → Fe^2+ + 2e^-（阳极反应）2H^+ + 2e^- → H2（阴极反应）这两个半反应构成了一个铁电池。
电化学腐蚀
电化学腐蚀1. 什么是电化学腐蚀?电化学腐蚀是金属与其环境中的电解质接触时所发生的一种自发氧化反应。
这种反应导致金属表面有损失，并最终导致金属的破坏。
电化学腐蚀是金属腐蚀的一种常见形式，特别是在湿润环境中。
它是金属腐蚀的主要机制之一，也是金属材料工程中需要考虑的重要问题之一。
2. 电化学腐蚀的机理电化学腐蚀涉及到三个基本组成部分：电极、电解质和外部电路。
在金属表面，由于各种反应产物、氧化物或水分解产物的影响，可能会形成一个电化学电池。
这样的电化学电池包括一个阳极和一个阴极，它们通过电子传导和离子传递来维持反应。
阳极是金属丧失而腐蚀的地方，阴极则是电子和离子的还原地点。
具体来说，金属表面处于不平衡的电位环境中，其电位处于阳极位或阴极位。
当金属处于阳极位时，它会发生氧化反应，如金属离子的溶解和氧气的反应。
而金属处于阴极位时，它会发生还原反应，如离子还原成金属或氧气还原成水。
3. 影响电化学腐蚀的因素3.1 电解质浓度电解质浓度是影响电化学腐蚀的重要因素之一。
较高浓度的电解质会导致电化学反应加速，加剧金属的腐蚀。
这是因为高浓度的电解质提供更多的离子来参与反应。
3.2 温度温度是影响金属腐蚀速率的因素之一。
在高温环境下，金属表面的反应速率会增加，从而加剧电化学腐蚀的过程。
3.3 金属特性不同的金属具有不同的抗腐蚀能力。
一些金属，如铝和不锈钢，具有较好的抗腐蚀性能，而其他金属，如铁和铅，容易受到电化学腐蚀的影响。
3.4 表面处理金属的表面处理可以改善其抗腐蚀性能。
例如，使用防锈涂层或电镀可以提供一个保护性的屏障，阻止电解质接触到金属表面。
4. 防止电化学腐蚀的措施4.1 选取适合的金属在特定的环境中，选择适当的金属可以减少电化学腐蚀的风险。
例如，在酸性环境中使用不锈钢可以有效地预防腐蚀。
4.2 使用防腐涂层对金属表面进行防腐涂层处理可以提供额外的保护层，阻止金属与电解质的直接接触。
一些常用的防腐涂层材料包括油漆、聚合物和金属涂层。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
金属被氧化
条件
电化腐蚀 不纯金属或合金 跟电解质溶液接触 有微弱电流产生
较活泼金属被氧化
现象
本质 联系
两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍
讨论与交流 1、下列各种情况中，其中Fe在海水 中腐蚀由快到慢的是 。
规律
金属腐蚀快慢的判断
1、在同一电解质溶液中，：
电池反应： 2Fe+ O2+2H2O =2Fe(OH)2
分析：当钢铁处于酸性环境中时，易发生析氢腐蚀；
负极： Fe - 2e- = Fe2+ 正极： 2H++ 2e- =H2 ↑ 电池反应： Fe + 2H+ =Fe2+ + H2 ↑
析氢腐蚀和吸氧腐蚀都属于电化学腐蚀。
化学腐蚀与电化腐蚀的比较:
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将达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。
CH3COOH溶 液
溶氧水
NaCl溶液 煮沸后迅速 冷却的蒸馏 水
铁丝在 氧气中 燃烧
电化学腐蚀 活动与探究 P85
分析：中性或酸性很弱条件下，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e2+
正极： O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
电解引起的腐蚀（阳极）〉原电池引起的腐蚀（负 极）〉化学腐蚀〉原电池引起的腐蚀（正极） 〉电解 引起的腐蚀（阴极）
2、对同一种金属：
强电解质〉弱电解质〉非电解质
3、放在同种电解质溶液中:
活泼性不同的金属，活泼性差距越大，越易被腐蚀
课堂练习
1、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 中性或弱酸 性，发生
-＝Fe2+ Fe – 2e 吸氧 腐蚀,电极反应式为：负极： , -＝4OH－ O +2H O+4e 2 正极： 2
（ 2） 若液面下降，则溶液呈 酸性 性，发生 析氢 腐蚀，电极反应式为： 负极： Fe–2e-＝Fe2+ ++2e-＝H ↑ 2H 2 。 正极：
一、金属的腐蚀
一、金属腐蚀
（1）定义： 金属或合金与周围接触到的气体或液体 发生氧化还原反应而引起损耗的现象。 （2）本质： 金属失去电子被氧化。
化学腐蚀 ------直接接触
（3）金属腐蚀类型
电化学腐蚀 ------原电池反应
问题讨论
下列实验方案中铁丝都会被腐蚀，它们分别 属于哪类金属腐蚀？
实 验 方 案