小学教育语文人教版一年级上 铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀课件
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铁生锈条件探究(PPT课件)
废品收购站为什么要收购废铁、废 铜、和易拉罐等金属？
制造一个新饮料罐 要便宜20%，而且还可节约金属资源和95%的能源。 1t废钢铁回炉冶炼可炼成近1t的钢，跟用铁矿石冶炼 比，能节约11t煤和铁矿石，减少污染空气的悬浮微粒 11kg。目前世界上已有50%以上的铁的90%以上的金 属得到了回收利用。
1、金属的腐蚀和防护 （1）铁制品锈蚀条件的探究
5
铁生锈条件的探究
现有洁净无锈的铁钉、试管、经煮沸迅速冷却的 蒸馏水、植物油、棉花和干燥剂氯化钙。试设计实 验以证明铁制品锈蚀的条件。
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
6
铁生锈条件的探究
试管Ⅰ
现象 生锈
试管Ⅱ
不生锈
试管Ⅲ
不生锈
分析
结论
铁既与水接触， 又与氧气接触 在水、
氧气同 时存在 铁只与水接触 的环境 中铁能 生锈
(
)
B
A 回收利用电池外壳的金属材料
B 防止电池中汞、镉、铅等重金属对土壤和水源的污染
C 减轻电池中渗漏的液体对其他物品的腐蚀
D 回收利用电池中的石墨电极
24
我会做
4、（1）下列家庭生活垃圾：①废旧书刊报纸 ②废电池 ③废弃橡胶、塑料制品 ④易拉罐饮料瓶 ⑤废弃电线 ⑥破旧铁锅、铝壶 ⑦变质剩饭菜 ⑧瓜 皮果壳 ⑨废弃玻璃物品等，其中可回收利 用的有＿＿①＿②＿③＿④⑤＿⑥＿⑨＿。回收利用与保护金 属资源的相关联的是＿＿＿②＿④⑤＿⑥＿。
废旧金属的回收利用还可以减少对环境的污染。例 如，废旧电池中含有汞等，如果废旧电池随意丢弃，汞 等渗出会造成地下水和土壤的污染，威胁人类健康。如 果将汞等回收利用，不仅可以节约金属资源，而且还可 以减少对环境的污染。
19
讨论
制造一个新饮料罐 要便宜20%，而且还可节约金属资源和95%的能源。 1t废钢铁回炉冶炼可炼成近1t的钢，跟用铁矿石冶炼 比，能节约11t煤和铁矿石，减少污染空气的悬浮微粒 11kg。目前世界上已有50%以上的铁的90%以上的金 属得到了回收利用。
1、金属的腐蚀和防护 （1）铁制品锈蚀条件的探究
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铁生锈条件的探究
现有洁净无锈的铁钉、试管、经煮沸迅速冷却的 蒸馏水、植物油、棉花和干燥剂氯化钙。试设计实 验以证明铁制品锈蚀的条件。
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
6
铁生锈条件的探究
试管Ⅰ
现象 生锈
试管Ⅱ
不生锈
试管Ⅲ
不生锈
分析
结论
铁既与水接触， 又与氧气接触 在水、
氧气同 时存在 铁只与水接触 的环境 中铁能 生锈
(
)
B
A 回收利用电池外壳的金属材料
B 防止电池中汞、镉、铅等重金属对土壤和水源的污染
C 减轻电池中渗漏的液体对其他物品的腐蚀
D 回收利用电池中的石墨电极
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我会做
4、（1）下列家庭生活垃圾：①废旧书刊报纸 ②废电池 ③废弃橡胶、塑料制品 ④易拉罐饮料瓶 ⑤废弃电线 ⑥破旧铁锅、铝壶 ⑦变质剩饭菜 ⑧瓜 皮果壳 ⑨废弃玻璃物品等，其中可回收利 用的有＿＿①＿②＿③＿④⑤＿⑥＿⑨＿。回收利用与保护金 属资源的相关联的是＿＿＿②＿④⑤＿⑥＿。
废旧金属的回收利用还可以减少对环境的污染。例 如，废旧电池中含有汞等，如果废旧电池随意丢弃，汞 等渗出会造成地下水和土壤的污染，威胁人类健康。如 果将汞等回收利用，不仅可以节约金属资源，而且还可 以减少对环境的污染。
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讨论
析氢腐蚀与吸氧腐蚀铁锈的形成4FeOH
知识梳理·题型构建
题组一
题组一 1 2 3题组二 Nhomakorabea4
5
6
题组三
7
8
电解原理和电解规律的考查
2．用铂电极电解一定浓度的下列物质的水溶 液，在电解后的电解液中加适量水，能使 溶液浓度恢复到电解前浓度的是 ( A．NaCl C．CuSO4 B．Na2CO3 D．K2S
解析 加适量水能使溶液恢复到
电解前的浓度，则实际是电解水， 故只有B项符合条件。
B
)
知识梳理·题型构建
题组一
题组一 1 2 3
题组二
4
5
6
题组三
7
8
电解原理和电解规律的考查
3.右图为直流电源电解稀 Na2SO4 水溶液的装置。 通电后在石墨电极 a 和 b 附近分别滴加几滴石 蕊溶液。下列实验现象描述正确的是 (双选 ) ( AD ) A.逸出气体的体积 ,a 电极的大于 b 电极的 B.一电极逸出无味气体 ,另一电极逸出刺激性气体 C.a 电极附近呈红色 ,b 电极附近呈蓝色 D.a 电极附近呈蓝色 ,b 电极附近呈红色
知识梳理·题型构建
题组一
题组二
题组二 4 1 2 3 电极反应式、电解总方程式的书写
电解
知识梳理·题型构建
题组一
题组一 1 2 3
题组二
4
5
6
题组三
7
8
电解原理和电解规律的考查 解析 符合该题条件的电解质应
1．用惰性电极电解下列溶液，电解一段时间后， 阴极质量增加，电解液的 pH 下降的是( A． CuSO4 C． BaCl2 B． NaOH D． H2SO4
A
)
为不活泼金属的含氧酸盐。
-人教版《金属的腐蚀和防护》第一课时ppt课件
精品课件
• 7、 烧过菜的铁锅未及时洗净，第 二天便出现红棕色锈斑（该锈斑为 Fe(OH)3失水的产物），试用有关的 电极反应式，离子方程式和化学方 程式表示Fe(OH)3的生成．
• （1）负极______； （2）正极______；
• （3）离子方程式______； （4）化学方程式______．
精品课件
左边家用燃气灶的中心部位很容易生锈，而右边的 食品罐头放在南极80多年了，却很少生锈
升温可加 快金属腐
蚀
精品课件
温度对化学腐蚀的影响：
• 升温加快金属腐蚀 • 降温减慢金属腐蚀
精品课件
P55 科学探究
• 铁钉锈蚀的可能条件假设： • 只与水接触，不与空气接触 • 不与水接触，只与空气接触 • 既与水接触，又与空气接触 • 既与NaCl溶液接触，又与空气接触 • 既与CH3COOH溶液接触，又与空气接
交易中心，年交易量达70多万吨，交易额14亿元。 生锈废铁在创造巨大经济效益的同时，也给龙
水发展环境带来巨大难题——老百姓不愿在镇里购 房安家，投资者不愿在此投资。走进龙水镇废旧金 属交易市场，地上淌着铁锈染黄的脏水，空气中弥 漫着浓烈的锈腥味道，铁屑和灰尘扑面而来，简直 让人窒息，连觉也睡不安生，经营者衣服上，也沾 满铁锈痕迹。更多的铁锈没有飘在空中，而是侵入 到地下。经营自己花钱打了井，然后用水泥把井口 封死，只留一个抽水的洞口。但，从这些井里抽上 来的水依然有一股淡淡的铁腥味。环保专家为此担 心，井水重金属超标。
精品课件
钢铁表面形成的微小原电池示意图
精品课件
钢铁的析氢腐蚀示意图
精品课件
钢铁的吸氧腐蚀示意图
精品课件
精品课件
第三章 探索生活材料
第二节 金属的腐蚀和防 护
• 7、 烧过菜的铁锅未及时洗净，第 二天便出现红棕色锈斑（该锈斑为 Fe(OH)3失水的产物），试用有关的 电极反应式，离子方程式和化学方 程式表示Fe(OH)3的生成．
• （1）负极______； （2）正极______；
• （3）离子方程式______； （4）化学方程式______．
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左边家用燃气灶的中心部位很容易生锈，而右边的 食品罐头放在南极80多年了，却很少生锈
升温可加 快金属腐
蚀
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温度对化学腐蚀的影响：
• 升温加快金属腐蚀 • 降温减慢金属腐蚀
精品课件
P55 科学探究
• 铁钉锈蚀的可能条件假设： • 只与水接触，不与空气接触 • 不与水接触，只与空气接触 • 既与水接触，又与空气接触 • 既与NaCl溶液接触，又与空气接触 • 既与CH3COOH溶液接触，又与空气接
交易中心，年交易量达70多万吨，交易额14亿元。 生锈废铁在创造巨大经济效益的同时，也给龙
水发展环境带来巨大难题——老百姓不愿在镇里购 房安家，投资者不愿在此投资。走进龙水镇废旧金 属交易市场，地上淌着铁锈染黄的脏水，空气中弥 漫着浓烈的锈腥味道，铁屑和灰尘扑面而来，简直 让人窒息，连觉也睡不安生，经营者衣服上，也沾 满铁锈痕迹。更多的铁锈没有飘在空中，而是侵入 到地下。经营自己花钱打了井，然后用水泥把井口 封死，只留一个抽水的洞口。但，从这些井里抽上 来的水依然有一股淡淡的铁腥味。环保专家为此担 心，井水重金属超标。
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钢铁表面形成的微小原电池示意图
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钢铁的析氢腐蚀示意图
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钢铁的吸氧腐蚀示意图
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第三章 探索生活材料
第二节 金属的腐蚀和防 护
析氢腐蚀和吸氧腐蚀的区别
析氢腐蚀和吸氧腐蚀的区别
1.性质不同。
析氢腐蚀：金属在酸性溶液中发生电化学腐蚀时会释放出氢气。
吸氧腐蚀：金属在空气中最常见的腐蚀形式，可在酸性、碱性和中性条件下发生。
2.发生机理不同。
析氢腐蚀：钢铁产品中通常含有碳。
在潮湿的空气中，水蒸气会被吸收在钢表面形成一层薄薄的水膜。
当二氧化碳溶解在水膜中时，它变成电解质溶液，增加水中的氢离子。
它是以铁为负极，碳为正极，酸性水膜为电解质溶液的众多小型原电池。
在高中化学中属于电化学腐蚀。
吸氧腐蚀：由于金属表面潮湿，后通过原电池原理发生作用，金属（如钢）被空气中的氧气腐蚀，导致生锈。
在这个过程中，由于需要消耗氧气，故名为：吸氧腐蚀或者耗氧腐蚀。
铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀方程式
铁的腐蚀是一个常见的化学现象，其中最常见的两种腐蚀类型是吸氧腐蚀和析氢腐蚀。
这两种腐蚀类型都涉及到铁与周围环境的化学反应，但反应条件和产物有所不同。
首先，我们来看析氢腐蚀。
析氢腐蚀主要发生在强酸性环境中，此时铁会与氢离子发生反应，生成氢气和亚铁离子。
具体的化学方程式为：
extFe+2extH+→extFe2++extH2
这个反应是一个典型的置换反应，其中铁被氧化成亚铁离子，而氢离子被还原成氢气。
由于这个反应会释放出氢气，所以被称为析氢腐蚀。
接下来，我们来看吸氧腐蚀。
吸氧腐蚀主要发生在弱酸性、中性或碱性环境中，此时铁会与水和氧气发生反应，生成氢氧化亚铁和氢氧根离子。
具体的化学方程式为：
4extFe+3extO2+6extH2extO→4extFe(OH)2
这个反应是一个氧化还原反应，其中铁被氧化成亚铁离子，而氧气被还原成氢氧根离子。
由于这个反应需要吸收氧气，所以被称为吸氧腐蚀。
值得注意的是，氢氧化亚铁并不稳定，它会进一步与水和氧气反应生成氢氧化铁，这也是铁锈的主要成分。
总的来说，铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀都是铁与周围环境发生的化学反应，但反应条件和产物有所不同。
析氢腐蚀主要发生在强酸性环境中，生成氢气和亚铁离子；而吸氧腐蚀主要发生在弱酸性、中性或碱性环境中，生成氢氧化亚铁和氢氧根离子。
这两种腐蚀类型都会导致铁的损坏和失效，因此需要采取适当的措施来防止铁的腐蚀。
腐蚀与防护 第6讲 析氢和吸氧
4. 影响ηH的因素
（3）溶液组成及温度 ） 溶液中存在正电性离子（将在电极表面还 原析出）
Pt, AsCl 缓蚀措施： 缓蚀措施：控制溶液组分
4. 影响ηH的因素－溶液组成及温度
溶液中存在正电性离子 溶液中含有表面活性物质（吸附在金属表面， 阻碍析氢，ηH增大。作缓蚀剂） η 溶液pH值对ηH的影响 酸性介质pH↑→ηH↑，碱性pH↑→ηH↓ 溶液温度 T↑→ηH↓
钝化效果
腐蚀速率一般将减小10 腐蚀速率一般将减小 4-106倍 电极电位正移 0.5-2.0 V
二、钝化途径
化学钝化 电化学钝化
谁能钝化？什么能使之钝化？ 谁能钝化？什么能使之钝化？
钝化介质的因素
活性离子对钝化膜的破坏作用
用电化学方法评价钝化金属的点蚀抗力
三、钝化理论
谢谢大家 敬请批评指正！
讨论
电化学控制 氧的扩散控制区 混合控制区
5. 吸氧腐蚀的影响因素
根据公式：iL=nFDC/δ 溶解氧浓度C的影响 溶液流速或机械搅拌作用（影响δ） 溶液浓度的影响（影响溶液导电性和氧溶 解度） 溶液温度的影响（敞口、密封不同化现象
钝化定义
金属由于表面生成致密钝化膜，阻碍金 属氧化产生阳极极化的现象。
二、吸氧腐蚀 1. 概念 又叫氧去极化腐蚀,以氧还原反 应为阴极过程的腐蚀.
二、吸氧腐蚀 2. 发生条件
阳极金属电位<氧电极的平衡电位 为何是必要条件？ 为何是必要条件？
（负电性很强的金属发生析氢腐蚀）
3. 阴极反应过程
氧通过空气／溶液界面进入溶液； ⑴ 氧通过空气／溶液界面进入溶液； 在溶液对流作用下，氧迁移到阴极表面附近； ⑵ 在溶液对流作用下，氧迁移到阴极表面附近； 在扩散层范围内， ⑶ 在扩散层范围内，氧在浓度梯度的作用下扩散 到阴极表面； 到阴极表面； 在阴极表面氧分子发生还原反应， ⑷ 在阴极表面氧分子发生还原反应，也叫氧的离 子化反应。 子化反应。 控制步骤多是第3 控制步骤多是第3步。 只有在加强搅拌或流动的腐蚀介质中， 只有在加强搅拌或流动的腐蚀介质中，④才可成 为控制步骤。 为控制步骤。
析氢腐蚀与吸氧腐蚀
3．溶液中中性分子的还原反应 如：
吸氧反应
O2 +H2O+4e 4OH
氯的还原反应
Cl2 2e 2Cl
2
4．不溶性化合物的还原反应 如：
Fe(OH)3 +e Fe(OH)2 OH
或
Fe3O4 H2O 2e FeO 2OH
5．有机化合物的还原反应 如：
RO 4e 4H RH2 H2O
密度 iH0 不同；有的则是因析
氢反应机理不同引起的。而bH 的值则大致相同。
7
不同金属上析氢反应的交换电流密度
根据aH值的大小可将常用电极材料大致分为三类： 1）氢在其上析出具有高过电位的金属(aH≈1.0~1.6V)，如Pb,Hg,Cd,Zn,Sn等。 2）氢在其上析出具有中过电位的金属(aH≈0.5~1.0V)，如Fe,Co,Ni,Cu等。 3）氢在其上析出具有低过电位的金属(aH≈0.1~0.5V)，如Pt,Pd,W等。
，当溶液PH=7，25℃时
pO2 p
0.21
在酸性溶液中，如果发生氧的还原，其反应为
16
其平衡电位为：
若pH=6，则 EO2，H /H2O 0.865V 。不难看出，由于溶氧的中，碱性及酸性 环境中的氧电位比氢电位还高，又由于中，碱性环境占据了腐蚀环境的绝 大部分，所以以析氢腐蚀相比，溶氧腐蚀具更重要的意义。
铁和碳钢的析氢腐蚀（混合控制）
13
五、减小析氢腐蚀的途径 金属的析氢腐蚀通常为阴极控制或阴、阳极混合控制，腐蚀速度主要取决 于析氢过电位的大小。析氢过电位大则析氢腐蚀速度就小。因此，为了减 小或防止析氢腐蚀，通常可采用如下的方法：
（1）改变金属材料的成分，加人析氢过电位高的成分，如在钢中加锌等。 （2）减小或清除金属中的有害杂质，特别是析氢过电位小的杂质。 （3）对金属所处的环境添加缓蚀剂。 （4）降低活性阳离子成分如 Cl 、S2 等。 （5）设法减小阴极面积。
第四章 析氢腐蚀与吸氧腐蚀
其特点是腐蚀电位Ecorr与阴极反 应平衡电位Eec靠近。
铝在弱酸中的腐蚀 （阳极控制）
★混合控制 阴、阳极极化大致相同。 例如：铁和钢在酸性溶液中的 析氢腐蚀中为阴、阳极混合控 制。 这种类型的析氢腐蚀体系的 特点是：腐蚀电位离阳极反应 和阴极反应平衡电位都足够远， 即Eea << Ecorr << Eec。
Ee H
H
EeM<EeH
Eo H 0
EeH 2.303RT pH F
RT E ln H F
pH lg H
2、析氢电位
★ 析氢过电位：一定的电流密 度下，氢的平衡电位EeH与析 氢电位EH之差：
H EeH EH
析氢过电位H与氢离子的阴极 去极化的过程，电极的材料和溶液
组成等因素有关。
析氢过程的阴极极化曲线
3、氢离子的阴极去极化的反应步骤
1）水化氢离子迁移到阴极表面，接受电子发 生还原反应，同时脱去水分子，在电极表 面形成吸附氢原子：
H+•H2O+eHad+ H2O
称为氢离子的放电反应
2） 吸附的氢原子除了进入金属内部外，大部 分在电极表面扩散并复合形成氢分子。 两个吸附的氢原子进行化学反应而复合成一 个氢分子，并发生脱附：
30oC的5% H2SO4中两种金属材料的腐蚀速度 材 料 腐 蚀 速 度 mpy
饱和空气的酸 无空气的酸
67Ni-33Cu合金 304型不锈钢
39 0.4
4.5 54.5
0.03
腐 蚀 速 度 (ipy)
封闭系统 0.02 敞开系统 0.010Biblioteka 204060
80
100
120
铝在弱酸中的腐蚀 （阳极控制）
★混合控制 阴、阳极极化大致相同。 例如：铁和钢在酸性溶液中的 析氢腐蚀中为阴、阳极混合控 制。 这种类型的析氢腐蚀体系的 特点是：腐蚀电位离阳极反应 和阴极反应平衡电位都足够远， 即Eea << Ecorr << Eec。
Ee H
H
EeM<EeH
Eo H 0
EeH 2.303RT pH F
RT E ln H F
pH lg H
2、析氢电位
★ 析氢过电位：一定的电流密 度下，氢的平衡电位EeH与析 氢电位EH之差：
H EeH EH
析氢过电位H与氢离子的阴极 去极化的过程，电极的材料和溶液
组成等因素有关。
析氢过程的阴极极化曲线
3、氢离子的阴极去极化的反应步骤
1）水化氢离子迁移到阴极表面，接受电子发 生还原反应，同时脱去水分子，在电极表 面形成吸附氢原子：
H+•H2O+eHad+ H2O
称为氢离子的放电反应
2） 吸附的氢原子除了进入金属内部外，大部 分在电极表面扩散并复合形成氢分子。 两个吸附的氢原子进行化学反应而复合成一 个氢分子，并发生脱附：
30oC的5% H2SO4中两种金属材料的腐蚀速度 材 料 腐 蚀 速 度 mpy
饱和空气的酸 无空气的酸
67Ni-33Cu合金 304型不锈钢
39 0.4
4.5 54.5
0.03
腐 蚀 速 度 (ipy)
封闭系统 0.02 敞开系统 0.010Biblioteka 204060
80
100
120
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结论分析
析氢腐蚀
原理分析
负极： Fe - 2e- = Fe2+
酸 雨
正极：
2H++
2e- =H2 ↑
电池反应： Fe + 2H+ =Fe2+ + H2 ↑
分析：酸性较强条件下，易发生析氢腐蚀。如酸雨严重的地方 。
原理分析
吸 负极： 2Fe - 4e- = 2Fe2+ 氧 正极： O2 + 2H2O + 4e-= 4OH腐 电池反应： 2Fe+ O2+2H2O =2Fe(OH)2 蚀 进一步反应： 4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O =4 Fe(OH)3
课题：钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀
1、掌握钢铁的腐蚀原理； 2、根据钢铁的腐蚀原理学会对钢铁进行防护。
目的与要求
知识点引入
金属的腐蚀在生活中非常普遍
钢铁生锈
知识点引入
阅读材料： 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） 。
2Fe(OH)3=Fe2O3·nH2O+(3-n) H2O 分析：中性或酸性很弱或碱性条件下，易发生吸氧腐蚀。如海水中
钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较 析氢腐蚀
条 件
水膜呈较强的酸性
课堂小结
吸氧腐蚀 水膜呈中性或酸性 很弱或碱性
负极Fe(-)
电 极
正极C(+)
反 应 总反应:
Fe-2e-=Fe2+ 2H++2e-=H2↑
Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 ↑
Байду номын сангаас
2Fe-4e-=2Fe2+
O2+2H2O+4e-=4OH2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
Fe2O3 · nH2O （铁锈）
联
通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。
系
思考：面对这样惊人的数据和金属腐蚀危害事 实，大家有没有想过，铁怎么会被腐蚀？
钢铁生锈条件的探究：
实验探究
结论分析
思考：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？
潮湿空气
CO2、 SO2、H2S
钢铁
水膜
电解质溶液（H+)
铁
C
钢铁在这过程发生了 原电池原理的腐蚀。
根据电解质溶液的酸碱性的 不同电化学腐蚀可分为两种。