金属的腐蚀在生活中非常普遍
金属的电化学腐蚀
钢铁生锈
一、金属腐蚀概述 1、金属的腐蚀现象非常普遍 ①钢铁生锈： 铁锈的主要成分：Fe2O3· 2O XH ②铜器表面生成铜绿： 铜绿的主要成分：Cu2(OH)2CO3 2、金属腐蚀的危害性很大
金属的腐蚀与防护
1.金属腐蚀： 金属表面与周围的物质发生化学反应或因 电化学作用而遭到破坏，称为金属腐蚀。 化学腐蚀 2.金属腐蚀的类型： 电化腐蚀 析氢腐蚀
析氢（放出氢气）
A
Fe
吸氧（吸收氧气）
A O2 C Fe
C
书写时，各电极 方程式产物只受 电解质溶液影响
H2SO4溶液 NaOH/NaCl溶液
负极： Fe - 2e- = Fe2+ 正极： 2H++2e-=H2↑ 总反应： Fe+2H+ = H2↑+Fe2+
Fe - 2e- = Fe2+
O2+2H2O+4e- =4OH2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2
化学腐蚀 条件 现象 本质
金属跟氧化性物质 直接接触 无电流产生 金属被氧化
电化学腐蚀
不纯金属或合金跟电解 质溶液及氧化剂接触 有微弱电流产生 较活泼金属被氧化
相互 联系
两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍
1.埋在地下的输油铸铁管道，在下列各种 情况下被腐蚀速率最慢的是 ( C ) A．在潮湿疏松的土壤中； B．在含铁元素较多的酸性土壤中； C．在干燥致密不透气的土壤中； D．在含碳较多的潮湿透气的中性土壤
根据电解质溶液的酸碱性的不同电化 学腐蚀可分为两种。
钢铁的析氢腐蚀示意图
钢铁的吸氧腐蚀示意图
思考：你能写出它们的电极反应式？
金属的腐蚀与防护
跟踪练习
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，则溶液呈 中性或碱性性，发生 2+ 吸氧 腐蚀,电极反应式为：负极： Fe–2e ＝Fe , -＝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+ 正极：2H++2e-＝H2↑。
牺牲阳极的阴极保护法示意图 原理： 形成原电池反应时，让被保护金属做正极，不反 应，起到保护作用；而活泼金属反应受到腐蚀.
船身如何防腐蚀的？
船身上装锌块
用牺牲锌块的方法来保护
如何防止地下钢铁管道的腐蚀？
用牺牲镁块的方法来防止地下钢 铁管道的腐蚀，镁块要定期更换
辅助阳极 （不溶性）
(2)外加电流的阴极保护法
两极材料的活动性差别越大，较活泼金属被腐蚀的速度越 快
(4)与环境温度有关，温度越高，金属腐蚀速度越 中，吸氧腐蚀更普遍。
快
。
。
注意：在钢铁的腐蚀过程中，其电化学腐蚀更严重，在电化学腐蚀
及时 反馈
1下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到 (5) (2) (1) (3) (4) 慢的顺序是
3.2000年5月，保利集团在香港拍卖会上花费3000多万 港币购回在火烧圆明园时流失的国宝：铜铸的牛首、 猴首和虎首，普通铜器时间稍久容易出现铜绿，其主 要成分是[Cu2(OH)2CO3]这三件1760年铜铸的国宝在 240 年后看上去仍然熠熠生辉不生锈，下列对起原因 的分析，最可能的是： D A.它们的表面都电镀上了一层耐腐蚀的黄金 B.环境污染日趋严重，它们表面的铜绿被酸雨溶解洗 去
C.铜的金属活动性比氢小，因此不宜被氧化
金属腐蚀与防护研究与展望
金属腐蚀与防护研究与展望金属腐蚀是金属在与周围环境作用下，从整体或局部逐渐失去其功能和性能的过程。
在工业生产和日常生活中，金属腐蚀是普遍存在的，带来了各种消耗和损失。
腐蚀不仅使得金属减少使用寿命，还会引起安全风险。
各领域试图通过金属防护来预防和控制金属腐蚀。
本文将探讨金属腐蚀的原因与分类、防护方法以及未来发展趋势。
一、腐蚀的分类和原因根据金属腐蚀的过程与性质，我们可以把金属腐蚀分为化学腐蚀、电化学腐蚀(也叫浸蚀)以及微生物腐蚀三类。
其中化学腐蚀是指金属在化学介质中发生化学反应，电化学腐蚀是指金属在电解液中发生氧化还原反应，微生物腐蚀是指金属在生物体的代谢作用下发生腐蚀。
金属腐蚀的原因有很多，主要包括化学反应、电化学反应和微生物作用。
在化学反应方面，如金属与空气中的氧气发生氧化反应；金属与硫化氢、氨气等气体、酸、碱等化学介质接触并发生化学反应。
电化学腐蚀表现为电流作用下的金属离子释放，电极电位的变化使得金属处于电化学不平衡状态，最终发生金属腐蚀。
微生物作用下，金属与微生物代谢所生成的酸、氧化剂等化学品接触，引起金属腐蚀。
二、防护方法为了预防和控制金属腐蚀，我们需要采取防护措施。
目前主流的金属防护方法包括物理防护、化学防护、电化学防护和涂层防护四种。
物理防护是指通过各种物理手段(如隔离、包覆、过滤、通风等)来防止环境对金属的腐蚀作用。
化学防护是指改变周围环境中的化学介质或添加一些特殊的化学品来达到防锈的目的。
例如，使用腐蚀抑制剂将物质添加到介质中来保护金属；在电解液中加入缓蚀剂，在氧化物中加入红外吸收剂等。
电化学防护也是一种常用的金属防护方法，它主要包括阴极保护和阳极保护。
通过改变金属电位来达到保护金属的目的。
例如，对化学电池进行控制，使它不超过一定值。
涂层防护是一种常见但也十分有效的金属防护方法。
涂层的类型非常广泛，如铬化物涂层、锌钢涂层、聚合物涂层等。
涂层可以防止各种化学物质的侵蚀，如水蒸气，氧气，盐水。
金属腐蚀的现象
11、下列金属防护的方法不正确的是（ B ） A.对健身器材刷油漆以防锈 B.对某些工具的“机械转动部位”选用刷油漆方法 来防锈 C.用牺牲锌块的方法来保护船身 D.自行车的钢圈上镀上一层Cr防锈
12、下列各组金属均有导线相连，并插入稀硫酸 溶液中，其中铁被腐蚀的速度由快到慢的顺序 是（ ） D ①Fe-Fe ②Fe-Sn ③Fe-Zn ④Cu-Fe A. ②①③④ B. ③②④① C. ④②③① D. ④②①③
7、下列防腐措施中，属于电化学保护法的是（ C ） A.用氧化剂使金属表面生成一层致密稳定的氧化物保 护膜 B.在金属中加入一些铬或镍制成合金 C.在轮船的船壳水线以下部分装上一些锌 D.金属表面喷漆 8、下列事实不能用电化学理论解释的是（ C ） A.在轮船的船壳水线以下部分装有一定量的锌块 B.镀锌的铁制品比镀锡的铁制品耐用 C.铝片不用特殊方法保护 D.粗锌跟稀硫酸反应比纯锌更快
复习回忆
一、原电池： 把化学能转化为电能的装置 负极（较活泼金属） 原电池 正极（较不活泼金属或非金属导体） 二、原电池原理 较活泼的金属发生氧化反应，电子从较活 泼的金属（负极）通过导线流向较不活泼的金 属（正极） 三、判断原电池正、负极的方法 1、由组成原电池的两极材料判断； 2、根据电流方向或电子流动方向判断； 3、根据原电池两极发生的变化来判断； 4、电极反应现象．
一般情况下，温度的升高会加快化学反应速 率。因此，温度对化学腐蚀的影响较明显。
家用燃气灶
放在南极已差不多 90年食品罐头
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。
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，这 种腐蚀叫做电化学腐蚀。
浅谈应用电化学与生活中的化学
应用电化学在生活中的应用电化学是研究电和化学反应之间的相互作用。
电化学技术成果与人类的生活和生产实际密切相关,如化学电池、腐蚀保护、表面精饰、金属精炼、电化学传感器等等，同时也应用于电解合成、环境治理、人造器官、生物电池、心脑电图、信息传递等方面。
它的发展推动了世界科学的进步，促进了社会经济的发展，对解决人类社会面临的能源、交通、材料、环保、信息、生命等问题已经作出并正在作出巨大的贡献。
应用电化学在生活中的应用有几个方面：首先是金属的腐蚀防护。
金属腐蚀在生活中十分常见，全世界每年因腐蚀而造成的金属损失相当于全世界金属产量的1/4以上，我国因腐蚀造成的经济损失达200亿以上。
因此金属腐蚀防护研究具有很高的现实意义。
由于绝大部分的金属腐蚀都是电化学腐蚀，因此，电化学方法在金属防护上有极大的应用。
金属的电化学腐蚀是指金属与非电解介质直接反应而造成的腐蚀。
能造成金属电化学腐蚀的原因有：金属与电解质溶液(潮湿空气，溶解有杂质或污染物的水，海水)接触；金属/电解质溶液界面可发生阳极氧化溶解过程；若存在相应的阴极还原反应，就构成了自发的原电池，持续放电而腐蚀。
总之，金属之所以受到腐蚀，是由于在金属表面的区域之间存在着电极电势差，即存在着电化学不均匀而造成的，各种不均匀性加速腐蚀，又称为局部腐蚀。
常见的金属腐蚀的防护有：金属的化学钝化(强氧化剂作用，在表面形成一层致密的氧化物膜)；选配设计合金，改善钝化性能；阴极保护(牺牲阳极，与直流电源的负极相连使成为阴极)；阳极保护(与直流电源的正极相连，使处于f -pH 图的钝化区，阳极钝化)；镀层(耐腐蚀金属，油漆，搪瓷，塑料，橡胶等)；缓蚀剂。
例如在介质中添加，无机盐类，氧化剂，有机物，减慢反应速度，加大极化，或者生成胶体粒子，生成难溶性沉淀，发生钝化，有机分子吸附，从而覆盖电极表面，妨碍反应进行，阻止或减缓金属腐蚀。
其次，是有机物的电解合成。
医药品、农药、香料等精细化学品，采用电解合成，相对于传统的有机合成和发酵合成，有许多优势。
第三章 电化学腐蚀的基本原理
位差
电流流动：在金属中靠电子从阳极流向阴极；在 溶液中靠离子迁移；在阳、阴极区界面上分别发生氧 化还原反应，实现电子的传递。Fig.3－3。
从金属腐蚀历程也可看出化学腐蚀与电化学腐蚀 的区别，Fig.3－4。
金属腐蚀 的实质
如，当pH ＞5.5时，钢铁在水溶液中的腐蚀： Fe2++2OH-→Fe(OH)2↓
pH＞5.2时，锌在水溶液中的腐蚀： Zn2++2OH-→Zn(OH)2↓
若金属有更高价态时，则腐蚀产物可能被进一步氧化。
4 Fe(OH)2+O2+2H2O→4 Fe(OH)3
盐水滴实验
3%NaCl+铁氰化钾+酚酞
电极反应进行时，电极材料必须释放或接纳电子。 2. 电极反应必须发生在电极材料表面上，因此具有表面反应特点 3. 不管有几个阳极反应或阴极反应在进行，腐蚀时总的氧化速度等于总的还
原速度。
腐蚀原电池产生的电流是由于它的两个电极在电解质 中的电位不同产生的电位差引起的，该电位差是电池 反应的推动力
构成腐蚀原电池的基本要素（*）
（2）组成 阳极、阴极、电解质溶液、电路。
2.不同点 原电池：电子在外电路中；化学能转为电能，对外做 有用功。 腐蚀原电池：电子自耗于腐蚀电池内；不对外做有用 功。
3.2 腐蚀原电池类型
根据构成腐蚀电池的电极尺寸大小，可以把腐蚀电池分 为两类：
1. 宏观腐蚀电池——电极尺寸相对较大（肉眼可 以分辨阴极和阳极）
粘土
砂土
铜器上的铁铆钉为什么特别容易生锈？
腐蚀电池和原电池的异同
1.相同点 （1）电化学过程
金属的腐蚀与防护
金属的腐蚀与防护在我们的日常生活中，金属是一种我们经常接触到的材料。
从我们的家居设备到车辆和基础设施，金属都得到了广泛的应用。
然而，金属在长时间使用的过程中，会面临一个普遍的问题，那就是腐蚀。
本文将探讨金属的腐蚀原因以及常见的防护方法。
一、腐蚀的原因腐蚀是金属与周围环境发生反应，导致金属表面质量的损失。
金属腐蚀的主要原因可以归结为以下几点：1. 化学反应：金属与空气中的氧气、水分以及其他化学物质发生反应，形成腐蚀产物。
例如，铁的腐蚀是由于氧气和水的存在形成的氧化铁。
2. 电化学反应：金属在电解质溶液中与氧化还原反应发生，形成电极体系。
其中，金属作为阳极发生氧化反应，被溶解为阳极离子。
3. 环境因素：金属腐蚀还与环境的酸碱度、湿度、温度等因素有关。
酸性环境、高湿度和高温都会加速金属的腐蚀过程。
二、常见的金属腐蚀防护方法为了保护金属免受腐蚀的损害，一系列的腐蚀防护方法被开发出来。
下面是一些常见的金属腐蚀防护方法：1. 表面涂层：在金属表面覆盖一层防腐涂料或涂层是常见的防护方法之一。
这可以阻止环境中对金属的直接接触，并减少氧气和水分的接触，从而降低腐蚀的速度。
2. 阴极保护：通过将一种更容易被腐蚀的金属（如锌）与需要保护的金属（如铁）连接在一起，形成一个阴阳极体系。
这样，腐蚀过程会移动到更容易被腐蚀的金属上，保护主要金属不受腐蚀。
3. 合金化处理：通过添加其他元素或合金成分来改变金属的结构，提高金属的抗腐蚀性能。
例如，不锈钢是通过在铁中添加铬和镍来制成的，以增加其抗腐蚀性能。
4. 电镀：将要保护的金属浸入带有活性金属离子的电解质溶液中，在金属表面形成保护性的金属沉积层。
这种方法可以提供一个屏障，阻止环境中的腐蚀物质接触到金属表面。
5. 降低环境因素：通过控制周围环境的酸碱度、湿度和温度等因素，可以减缓腐蚀速度。
例如，在暴露在潮湿环境中的金属表面添加干燥剂可以降低湿度，减少腐蚀的风险。
三、结语金属的腐蚀问题在我们的生活中是一个常见且重要的挑战。
生活中的金属腐蚀
铜器变色
铜器变色的原因
01
铜在潮湿环境中与氧气、二氧化碳和水反应，生成碱式碳酸铜，
使铜器表面变绿。
影响铜器变色的因素
02
湿度、温度、空气中的污染物以及铜的合金成分。
预防措施
03
保持铜器表面干燥、避免接触腐蚀性物质、定期清洁和保养。
铝制品斑点
铝制品斑点的原因
铝在潮湿环境中与氧气反应，生成氧化铝，形成白色斑点。若水 中含有铁、锰等杂质，会形成黑色斑点。
化学镀
通过化学反应在金属表面沉积一层金属或合金，实现金属的 修复和防护。
其他治理与修复技术
激光熔覆
利用高能激光束将合金粉末熔化并涂覆在金属表面，形成一层具有优异性能的熔覆层。
热喷涂
将熔融状态的金属或合金喷涂到金属表面，形成一层致密的涂层，提高金属的耐腐蚀性。
阴极保护
通过外加电流使金属成为阴极，从而抑制金属的腐蚀过程。
03 金属腐蚀的原因分析
化学腐蚀
金属与氧化剂直接反应
金属在干燥环境中与氧化剂（如氧气 ）发生化学反应，生成氧化物导致腐 蚀。
金属与非氧化剂反应
金属与酸、碱、盐等非氧化剂发生化 学反应，导致金属损失和腐蚀。
电化学腐蚀
01
02
03
原电池反应
金属在电解质溶液中形成 原电池，阳极金属溶解导 致腐蚀。
浓差电池
喷塑
通过喷枪将塑料粉末均匀地喷涂在金属表面，经过烘烤固化后形成 一层保护膜。
电镀
利用电解原理在金属表面镀上一层不易腐蚀的金属或合金，如镀锌、 镀铬等。
阴极保护
牺牲阳极保护法
将被保护的金属作为阴极，通过导线连接一个比它更活泼的金属作为阳极，构 成原电池。活泼金属作为阳极不断被消耗，从而保护了阴极金属不被腐蚀。
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海轮更容易被腐蚀，是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，其表面至今很 少有铁锈出现. 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.铜板上的铁铆钉为什么特别容易生锈？
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.当化工厂派出的废气为酸性气体时,工厂附近的 铁制品容易生锈. 因为铁制品在酸性条件下比在中性条件下更易被腐 蚀.
钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较
析氢腐蚀
条件 电 负极Fe(-) 极 反 正极C(+) 应 水膜呈酸性 Fe-2e--=Fe2+ 2H+ + 2e--=H2↑ Fe +2H+ = Fe2+ + H2↑ 总反应
吸氧腐蚀
水膜呈中性或酸性很弱 2Fe-4e-=2Fe2+ O2+2H2O+4e-=4OH2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2 Fe2O3 ·nH2O （铁锈）
总反应： Fe + 2H+ = Fe2+ + H2↑
2、吸氧腐蚀（中性或酸性很弱水溶液）
铁锈的形成过程： Fe2O3· XH2O 负极：2Fe - 4e =2Fe2+ 正极：O2 + 2H2O + 4e = 4OH－
总反应：2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2 后续反应：4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 Fe2O3
讨论：钢铁的腐蚀
钢铁在潮湿的空气中更容易腐蚀
原因： 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
联系旧知
（按下图进行实验）请比较下列现象的差异？
图一
铁与酸反应，铁被腐 蚀。腐蚀速率较慢。 铁作负极，被腐蚀腐蚀 速率较快。
化学腐蚀和电化学腐蚀的比较
4.对于一种电解质来说，电解质溶液的浓度越大，腐蚀越快
课堂检测
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
吸氧 正极： 腐蚀,电极反应式为：负极：
O2+2H2O+4e-=4OH－ Fe–2e-=Fe2+
,
（ 2） 若液面下降，则溶液呈 酸 性，发生 析氢 腐蚀，电极反应式为： 负极： Fe–2e-=Fe2+ 正极：
Fe Fe Zn
Fe
C
A(海水)
B(海水)
Fe Sn
C(海水)
Fe Sn
Zn
Fe
D(海水)
E(海水)
F(天然水)
1、请你预测一下，铁在月球上会不会生锈？为什么？
不会，铁生锈是因为铁在水存在的情况下被空气中的氧气氧 化，在月球上没有水也没有空气，不会生锈 在月球上是因 为没空气，水，所以不会生锈 2、铜制品、铁制品、铝制品同时暴露在空气中，哪个腐蚀速度最 快？为什么？
一、金属腐蚀的概念. 1.定义： 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.金属腐蚀后的特征. 在外形、色泽以及机械性能等方面都发生一定的变化. 3.金属腐蚀的本质： 金属本身失去电子变成阳离子的过程(发生氧化反应).
金属原子 失 e氧化反应 金属阳离子
M – ne-→Mn+
目前我国由于金属材料的腐蚀损失每年 大约5000亿元人民币，约占我国国民生 产总值的6%左右。
电化学基础
第四章第四节——
金属的电化学腐蚀与防护
第一课时 金属腐蚀
麟游中学 王红丽
一、金属的电化学腐蚀
• 自主探究： [阅读教材P23，回答] 1、什么是金属的腐蚀？ 2、金属的腐蚀可分为哪几类？ 3、金属的电化学腐蚀和化学腐蚀的本质 是什么？
金属的腐蚀在生活中非常普遍
铁锈的主要成分 Fe2O3· XH2O
铜器表面生成铜 绿,主要成分： Cu2(OH)2CO3
你知道吗 全球每一分钟就有1吨钢被腐蚀成铁锈， 每年生锈腐蚀的钢铁占全年钢铁产量的
四分之一！
发达国家每年因金属腐蚀造成的直接经济损失，
约占国内生产总值(GDP)的2%~4%。超过 地震、水灾、台风等自然灾害造成损失的总和！
2H++2e-=H2↑
。
课堂检测
2．钢铁在锈蚀过程中，下列5种变化可能发生的 是（ ）
C
①Fe由+2价转化为+3价，②O2被还原，
③产生H2， ④Fe(OH)3失水形成Fe2O3·H2O，
⑤杂质碳被氧化除去 A．①② C．①②③④ B．③④ D．①②③④⑤
拓练习
下列装置暴露空气中一段时间,铁的腐蚀由快到慢 顺序 D E F A C B .
4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
联系
金属的腐蚀以电化腐蚀为主， 电化腐蚀又以吸氧腐蚀为主(pH≥5.6时) 若pH<5.6时则为析氢腐蚀。
【交流与讨论】： 铁生锈除了必须有空气及水的参与外，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，海轮更容易被腐蚀.
金属腐蚀快慢的判断方法：
1.不同情况下，金属腐蚀的快慢情况为：
电解原理引起的腐蚀﹥原电池原理引起的腐蚀 ﹥ 化学腐蚀﹥ 有防护措施的腐蚀 2.对于同种金属，其腐蚀速度取决于他接触的物质， 即：强电解质 ﹥ 弱电解质﹥ 非电解质
3.活泼性不同的两种金属形成原电池而造成的腐蚀， 两金属的活泼性差异越大， 较活泼的金属腐蚀越快。
二、金属腐蚀的分类和原理探究. 1.分类. (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. 如铁与氯气直接反应，钢管被原油中的含硫化合物腐蚀.
特点：反应简单、金属与氧化剂之间的氧化还原反应。
(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.如钢 铁在潮湿的空气中被腐蚀. 【科学探究】： 为什么钢铁在干燥的空气中不易生锈，而在潮湿的空 气中却易生锈呢？
化学腐蚀 金属跟接触的物 条件 质反应 现象 不产生电流 反应 金属被氧化 电化学腐蚀 不纯金属或合金跟电 解质溶液接触 有微弱的电流产生
较活泼的金属被氧化
相互 关系
化学腐蚀和电化学腐蚀同时发生， 但电化学腐蚀更普遍
（二）、金属的电化学腐蚀（以铁为例）
1、析氢腐蚀（酸性水溶液）
负极：Fe － 2e － = Fe2+ 正极：2H+ + 2e－ = H2↑