钢铁的电化腐蚀和电化学保护
金属的电化学腐蚀与防护教学设计高二化学人教版选修4
第四章第四节金属的电化学腐蚀与防护一．教材分析本课时讲授选修4第四章第四节《金属的电化学腐蚀与防护》，本节的主要内容有三个方面：一、揭示金属腐蚀的严重危害；二、金属腐蚀的原因；三、金属防护。
鉴于金属的电化学腐蚀比化学腐蚀更为普遍也更为严重，本课以最常见的钢铁锈蚀为例，剖析了金属的两种电化学腐蚀过程——吸氧腐蚀和析氢腐蚀，且重点介绍了金属的两种电化学腐蚀方法——牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法。
本课内容较为简单，联系原电池以及电解池部分内容来解决问题。
在教学上，一方面是要让学生了解金属发生腐蚀的原因及现代防腐措施，同时还要让学生知道：防止金属腐蚀，任重道远！二．学情分析本课时重点在于三个探究性实验，学生在知识上存在的问题不大，主要是实验操作和动手能力的极度缺乏，会给这节课带来一些难点。
大部分学生思考问题的深度不够，可能会导致教学过程中某些关键点的导出困难。
三．教学大纲及考试说明教学大纲：金属的电化学腐蚀与防护-知道"是什么"。
能够根据所学知识的要点识别有关材料考试大纲：理解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害、防止金属腐蚀的措施。
四．教学目标1.知识与技能知道金属腐蚀的两种类型能够解释金属发生电化学腐蚀的原因了解防止金属腐蚀的具体方法2.过程与方法学会从视频材料以及教材中获取关键信息学会通过实验从微观上来研究宏观现象通过探究学习，训练学生的定性实验能力，培养学生的定量实验思维3.情感态度与价值观认识到金属腐蚀的严重危害通过探究活动，发展学生的合作探究能力，学会合作学习与交流通过实验这一科学研究方法，培养学生实事求是的科学精神和态度五．教学重难点重点：金属的电化学腐蚀及金属的电化学防护难点：金属发生吸氧腐蚀的电化学原理六．课时安排 1课时七．教学方法：1、本节教学在整体设计上应以色彩鲜明的图像和现象明显的实验作为重要的辅助手段，以强化学生的直观感受，有利于学生加深对相关知识的理解。
金属的腐蚀与防护
金属的腐蚀与防护金属是一种常见的材料，具有坚固、耐用的特性，广泛应用于建筑、制造业等领域。
然而，金属在长期使用中容易发生腐蚀现象，导致材料的质量下降，使得其功能受到影响。
因此，研究金属的腐蚀原理以及采取相应的防护措施就显得尤为重要。
一、金属腐蚀的原因金属腐蚀是指金属在与外界介质接触时发生化学或电化学反应，从而导致金属表面形成氧化物或盐类物质。
金属腐蚀的原因主要包括以下几点：1. 电化学反应：金属与介质发生电化学反应是引起腐蚀的主要原因之一。
当金属处于电解质溶液中时，金属表面会发生阳极和阴极反应，形成电池，促使金属的氧化和溶解。
2. 化学反应：金属在一些特定的介质中，比如酸性或碱性环境中，会与介质中的物质发生化学反应，形成氧化物或盐类产物。
3. 物理因素：除了电化学和化学反应外，一些物理因素也可能加速金属的腐蚀，如磨损、冲击和高温等。
二、金属腐蚀的分类根据金属腐蚀的不同机制，可以将其分为化学腐蚀和电化学腐蚀两种类型。
1. 化学腐蚀：化学腐蚀是指金属与介质中的物质发生直接的化学反应。
常见的化学腐蚀有酸腐蚀、碱腐蚀和氧化腐蚀等。
例如，金属在酸性环境中会与氢离子发生反应产生氢气，造成金属的腐蚀。
2. 电化学腐蚀：电化学腐蚀是指金属与电解质溶液中物质发生电化学反应，形成阳极和阴极电池导致金属腐蚀的过程。
电化学腐蚀常见的类型有腐蚀、热蚀和应力腐蚀等。
三、金属腐蚀的防护方法为了延长金属的寿命和保护其功能，人们采取了多种防护措施来抵御金属腐蚀。
以下介绍几种常用的金属腐蚀防护方法：1. 金属涂层：金属涂层是在金属表面覆盖一层具有防腐蚀性能的物质，如油漆或涂层。
金属涂层可以形成物理屏障，阻止金属与外界介质的接触，从而防止腐蚀的发生。
2. 电镀：电镀是将金属浸入含有金属离子的溶液中，通过电解反应使金属表面形成一层均匀的金属膜。
电镀可以提供额外的保护层，有效防止金属腐蚀。
3. 阳极保护：阳极保护是利用附加阳极电流或阴极保护剂来构建金属电池，在阴极处形成保护电位，从而减缓金属的腐蚀速度。
金属的腐蚀与防腐方法
金属的腐蚀与防腐方法金属是一种常见的材料，广泛应用于各行各业。
然而，金属在特定条件下容易发生腐蚀，导致其性能下降甚至失效。
因此，了解金属的腐蚀原理和防腐方法是至关重要的。
1. 腐蚀原理金属腐蚀是指金属在与周围环境接触时发生的化学或电化学反应。
主要有以下几种类型：（1）电化学腐蚀：金属与电解质溶液接触时，在阳极处发生氧化反应，而在阴极处发生还原反应，导致金属离子溶解并形成腐蚀产物。
（2）化学腐蚀：金属与非电解质溶液或气体接触时，发生化学反应，例如金属与酸溶液接触产生的金属盐。
（3）晶间腐蚀：金属晶界或晶内存在着不稳定的化学成分，容易发生局部腐蚀，导致金属的断裂或剥落。
2. 防腐方法为了延长金属材料的使用寿命，减少腐蚀带来的损害，可以采取以下几种防腐方法：（1）涂层保护：涂层是一种常见的金属防腐方法。
通过在金属表面形成一层具有良好抗腐蚀性能的涂层，阻隔金属与外界环境的接触，减少腐蚀反应的发生。
（2）电化学保护：利用电化学原理，在金属表面形成保护性氧化物层或通过外加电流形成保护性阳极保护层，减缓腐蚀反应的进行。
（3）合金防腐：通过添加合金元素来改变金属的化学成分和结构，提高金属的抗蚀性能。
例如，不锈钢中添加了铬和镍等元素，使其具有良好的耐腐蚀性能。
（4）缓蚀剂：将能够与金属表面形成保护膜的化学物质涂覆在金属表面，形成一层保护层，以减缓腐蚀反应的发生，例如磷酸铁锌等物质。
综上所述，金属的腐蚀是由于与环境接触导致的化学或电化学反应。
为了延长金属材料的寿命，需要采取适当的防腐方法，如涂层保护、电化学保护、合金防腐和缓蚀剂等。
我们应该根据金属材料的具体应用环境和要求，选择合适的防腐方法，以保障金属材料的使用寿命和性能。
这样，我们才能更好地利用金属材料的优势，为社会发展做出更大的贡献。
金属的电化学腐蚀与防护论文
金属的电化学腐蚀与防护姓名：学号：摘要：腐蚀现象都是由于金属与一种电解质（水溶液或熔盐）接触，因此有可能在金属／电解质界面发生阳极溶解过程（氧化）。
这时如果界面上有相应的阴极还原过程配合，则电解质起离子导体的作用，金属本身则为电子导体，因此就构成了一种自发电池，使金属的阳极溶解持续进行，产生腐蚀现象。
关键词：电化学腐蚀原理局部腐蚀防护与应用Summary: Decay phenomena to all contact a kind of electrolyte(aqueous solution or Rong salt) because of metal, therefore probably take place in metal/electrolyte interface anode deliquescence process.(oxidize)At this time if there is homologous cathode on the interface restoring a process match, the electrolyte then contains the function of ion conductor, metal then is electronics conductor, therefore constituted a kind of self-moving battery, make the metal anode deliquescence keeps on carrying on, the creation decays a phenomenon. Keyword:Give or get an electric shock chemistry corrosion principle the crystal decay the even corrosion decays protection and application to plate 1 F in response to the dint anode protection引言：。
电化学腐蚀原理与防护方法
一电化学腐蚀原理1．腐蚀电池(原电池或微电池)金属的电化学腐蚀是金属与介质接触时发生的自溶解过程。
在这个过程中金属被氧化，所释放的电子完全为氧化剂消耗，构成一个自发的短路电池，这类电池被称之为腐蚀电池。
腐蚀电池分为三（或二）类：（1）不同金属与同一种电解质溶液接触就会形成腐蚀电池。
例如：在铜板上有一铁铆钉，其形成的腐蚀电池。
铁作阳极（负极）发生金属的氧化反应：Fe→Fe2++2e-；（Fe→Fe2++2e）＝－0.447V.阴极（正极）铜上可能有如下两种还原反应：(a)在空气中氧分压=21kPa时：O2+4H＋＋4e-→2H2O；(O2+4H＋＋4e-→2H2O)＝1.229V,(b)没有氧气时，发生2H++2e-→H2；（2H++2e-→H2）＝0V，有氧气存在的电池电动势E1=1.229－(-0.447)＝1.676V;没有氧气存在时，电池的电动势E2＝0-(-0.447)=0.447V。
可见吸氧腐蚀更容易发生，当有氧气存在时铁的锈蚀特别严重。
铜板与铁钉两种金属(电极)连结一起，相当于电池的外电路短接，于是两极上不断发生上述氧化—还原反应。
Fe氧化成Fe2+进入溶液，多余的电子转向铜极上，在铜极上O2与H＋发生还原反应，消耗电子，并且消耗了H＋，使溶液的pH值增大。
在水膜中生成的Fe2+离子与其中的OH—离子作用生成Fe(OH)2，接着又被空气中氧继续氧化，即：Fe2++2OH-→Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2→4Fe(OH)3 Fe(OH)3乃是铁锈的主要成分。
这样不断地进行下去，机械部件就受到腐蚀。
（2）电解质溶液接触的一种金属也会因表面不均匀或含杂质微电池。
例如工业用钢材其中含杂质(如碳等)，当其表面覆盖一层电解质薄膜时，铁、碳及电解质溶液就构成微型腐蚀电池。
该微型电池中铁是阳极：Fe→Fe2++2e-碳作为阴极：如果电解质溶液是酸性，则阴极上有氢气放出（2H++2e-→H2）；如果电解质溶液是碱性，则阴极上发生反应O2+2H2O+4e-→4OH-。
人教版高中化学选修4导学案：4.4金属的电化学腐蚀与防护 -含答案
第四节金属的电化学腐蚀与防护1.认识金属腐蚀的危害，能利用原电池原理解释电化学腐蚀的原因。
2.能正确书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式和总反应式。
3.了解金属腐蚀的防护方法。
金属的腐蚀1．概念：金属与周围的气体或液体物质发生氧化还原反应而引起损耗的现象。
2．本质：金属原子失去电子变为阳离子，金属发生氧化反应。
3．分类(1)化学腐蚀：金属跟接触到的干燥气体或非电解质液体(如石油)等直接发生化学反应而引起的腐蚀。
(2)电化学腐蚀：不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失电子而被氧化。
电化学腐蚀又可分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀。
4．钢铁的电化学腐蚀1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)金属的腐蚀都是金属失去电子被氧化的过程，所以都是化学腐蚀。
( )(2)因为CO2普遍存在，所以钢铁的腐蚀以析氢腐蚀为主。
( )(3)钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式为Fe－3e－===Fe3＋。
( )(4)钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀的区别在于前者有H2生成，后者有O2参加。
( )答案：(1)×(2)×(3)×(4)√2．请以吸氧腐蚀为例，用化学方程式解释铁锈(Fe2O3·x H2O)的形成过程。
(1)负极：____________________________________。
(2)正极：____________________________________。
(3)总反应：__________________________________。
(4)__________________________________________。
(5)__________________________________________。
答案：(1)Fe －2e －===Fe 2＋(2)O 2＋4e －＋2H 2O===4OH －(3)2Fe ＋O 2＋2H 2O===2Fe(OH)2 (4)4Fe(OH)2＋O 2＋2H 2O===4Fe(OH)3 (5)2Fe(OH)3===Fe 2O 3·x H 2O ＋(3－x )H 2O化学腐蚀与电化学腐蚀的比较(1)析氢腐蚀和吸氧腐蚀取决于金属表面电解质溶液的酸碱性，实际情况中以吸氧腐蚀为主。
电化学金属保护方法
电化学金属保护方法电化学金属保护方法是通过电化学反应来保护金属材料不被腐蚀或降低腐蚀速率的一种方法。
这种方法主要包括阳极保护、阴极保护、缓蚀剂保护等几种主要方式。
本文将详细介绍这几种方法的原理、应用以及优缺点。
首先，阳极保护是通过使金属物质的腐蚀物质在阳极处产生，形成一层保护膜，以防止金属的进一步腐蚀。
这种方法主要应用于钢铁结构的保护，如海洋平台、桥梁等。
具体操作过程是在金属表面涂上一层远洋漆，然后通过施加直流电源使金属成为阳极，从而形成保护膜。
阳极保护具有操作简单、效果显著、成本低等优点，但也存在一些问题，如维护困难、电流分布不均匀等。
其次，阴极保护是通过施加外部电流使金属成为阴极，以减缓金属的腐蚀速度。
这种方法主要应用于地下管道、船舶、油罐等金属结构的保护。
具体操作过程是在金属表面涂上一层防腐涂层，然后通过施加外部电流使金属成为阴极，从而减缓金属腐蚀速度。
阴极保护具有对金属腐蚀的有效控制、节能环保等优点，但也存在一些问题，如系统复杂、施工成本较高等。
此外，缓蚀剂保护是通过向金属表面添加一种化学品，使其与腐蚀介质中的物质发生化学反应，从而减缓金属的腐蚀速度。
这种方法适用于需要暂时保护金属的场合，如长时间存储金属材料。
缓蚀剂保护的优点是操作简单、成本低，但缺点是保护时间有限、保护效果相对较差。
最后，需要指出的是，不同的金属材料和使用环境对电化学保护方法有不同的适用性。
因此，在选择电化学保护方法时，需要综合考虑金属材料的性质、使用环境的特点以及经济因素等。
同时，也需要定期检查和维护电化学保护系统，以保证其正常运行。
综上所述，电化学金属保护方法是一种有效保护金属材料不被腐蚀或降低腐蚀速率的方法。
阳极保护、阴极保护和缓蚀剂保护是主要的电化学保护方法。
每种方法都有其适用性和优缺点，因此在应用时需要根据具体情况进行选择。
通过正确选择和维护电化学保护系统，可以有效延长金属材料的使用寿命，从而节约资源、降低成本。
高中化学 金属的电化学腐蚀与防护
法可以防止钢铁腐蚀，通常将钢铁与电源的负极相连，另一惰性电 极作为阳极，通电后电子流向被保护的钢铁设备，在钢铁表面积累 大量的负电荷； 从而抑制钢铁失去电子， 故 A 项错误； 铁比锡活泼， 构成原电池时，铁优先失电子被氧化，腐蚀速度加快，B 项错误； 利用原电池原理防止钢铁腐蚀时，通常将铁与更活泼的金属相连， 更活泼的金属作负极，失去电子，而铁作正极，得到保护，此方法 叫牺牲阳极的阴极保护法，故 C 项正确；若钢铁与铜相连，铁比铜 活泼，作负极，失电子被氧化，腐蚀速度加快，D 项错误。
答案：C
5．下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是(
)
A．钢铁与外加直流电源的正极相连可以保护它不受腐蚀 B．镀锡铁表面有划损时，仍然能阻止铁被氧化 C．利用牺牲阳极的阴极保护法防止钢铁腐蚀时，钢铁作正极 D．在海轮外壳连接铜块可以保护钢铁外壳不受腐蚀
[解析]
本题考查金属的腐蚀与防护。用外加电流的阴极保护
[答案] C
6．下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是( A．钢管与电源正极连接，钢管可被保护 B．铁遇冷浓硝酸表面钝化，可保护内部不被腐蚀 C．钢管与铜管露天堆放在一起，钢管不易被腐蚀
)
D．钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是 Fe－3e ===Fe3
－
＋
解析：A 项：钢管与电源负极相连被保护，与电源正极相连被 腐蚀；C 项：因形成原电池，铁(钢)作负极被腐蚀；D 项：负极反 应应为 Fe－2e ===Fe2 。
A．Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ C．Ⅱ>Ⅰ>Ⅲ
B．Ⅰ>Ⅲ>Ⅱ D．Ⅱ>Ⅲ>Ⅰ
答案：B
4．(2012· 安徽江南十校)如图装置中，小试管内为红墨水，带 有支管的 U 形管中盛有 pH＝4 的雨水和生铁片。经观察，装置中 有如下现象：开始时插在小试管中的导管内的液面下降，一段时间 后导管内的液面回升， 略高于 U 形管中的液面。 以下有关解释合理 的是( )
电化学腐蚀与防护知识讲解
电化学腐蚀与防护知识讲解电化学腐蚀与防护是关于金属材料在电解质溶液中遭受腐蚀的一门学科。
电化学腐蚀是指金属在电解质中发生氧化或还原反应，从而造成金属表面的损坏。
在现实生活和工业生产中，电化学腐蚀是一个严重的问题，会导致设备的损坏、金属结构的衰退以及经济损失。
因此，了解电化学腐蚀的机理以及相应的防护措施显得尤为重要。
电化学腐蚀的机理主要涉及三个基本要素：金属、电解质和电流。
当金属与电解质接触并通电时，金属表面会发生氧化或还原反应。
这些反应产生的电流会通过电解质传递，导致金属表面的原子或离子发生变化，从而引起腐蚀。
在电化学腐蚀过程中，有两个重要的反应：阳极反应和阴极反应。
阳极反应是指金属表面的原子或离子失去电子并进入电解质中，从而形成阳极溶解。
阴极反应则是指电解质中的氧气或水接受电子并与金属表面的离子结合，从而形成阴极还原。
这两个反应共同作用，加速了金属的腐蚀过程。
为了防止电化学腐蚀，人们采取了各种防护措施。
其中最常见的方法是使用保护涂层。
保护涂层可以阻隔金属与电解质的直接接触，减少氧气和水分子进入金属表面的机会，从而降低了腐蚀的速度。
常见的保护涂层材料包括有机涂料、无机涂料和金属涂层。
有机涂料一般用于室温下的腐蚀防护，而无机涂料和金属涂层则适用于高温和腐蚀性环境下的防护。
除了保护涂层，还有其他的防护方法可以应用于电化学腐蚀。
例如，可以通过电化学方法来保护金属。
电化学保护是利用外加电流来抵消电化学腐蚀反应，从而保护金属不受腐蚀。
这种方法常常用于防护埋地管道和水下设备。
另外，还可以采用合金化、电镀和阳极保护等方法来提高金属的抗腐蚀性能。
还需要注意一些因素来预防电化学腐蚀。
例如，要控制电解质的浓度和温度，避免过高的浓度和温度加速腐蚀的发生。
电化学腐蚀与防护是一个重要的学科，关乎到工业生产和设备的正常运行。
了解电化学腐蚀的机理和防护措施对于保护金属材料的完整性和延长使用寿命至关重要。
通过合理的防护措施和预防措施，可以有效地减少电化学腐蚀的发生，降低经济损失。
钢材腐蚀与防护
腐蚀速率
剩余强度
通过测量钢材的腐蚀速率，评估腐蚀 的严重程度。
通过实验测试钢材在腐蚀后的力学性 能，评估其剩余承载能力。
腐蚀形态
根据腐蚀产物的形态和分布，判断腐 蚀的类型和程度。
腐蚀预测模型
电化学模型
基于电化学原理，建立数学模型 预测腐蚀速率和腐蚀行为。
环境因子模型
考虑环境因素如湿度、温度、氧气 浓度等，建立模型预测钢材在不同 环境下的腐蚀情况。
安全风险
钢材腐蚀可能引发结构安 全事故，如桥梁、建筑物 的倒塌等，对人们的生命 财产安全构成威胁。
环境影响
钢材腐蚀产生的腐蚀产物 可能对环境造成污染，如 酸雨、重金属离子等。
02
钢材腐蚀的原因
电化学腐蚀
总结词
由于金属表面形成原电池而引发的腐 蚀。
详细描述
在潮湿环境中，钢材表面的氧化层可 与水分子形成电解质，使钢材成为原 电池的阳极，发生氧化反应，导致腐 蚀。
电化学保护
电化学保护是通过改变钢材的电化学性质，使其在腐蚀介质 中成为阴极或阳极，从而控制腐蚀过程的进行。常用的电化 学保护方法有外加电流法和牺牲阳极法。
电化学保护具有效果好、寿命长等优点，适用于大型设备和 结构物的防腐。但是，电化学保护需要特殊的电源和设备， 施工和维护成本较高。
改性防腐
改性防腐是通过改变钢材的化学成分或组织结构，以提高其耐腐蚀性能。常用的 改性方法包括合金化、热处理、表面处理等。
钢材腐蚀与防护
目录
• 钢材腐蚀概述 • 钢材腐蚀的原因 • 钢材腐蚀的检测与评估 • 钢材防腐技术 • 钢材防腐工程实践 • 未来钢材防腐技术展望
01
钢材腐蚀概述
钢材腐蚀的定义
01