化学腐蚀是怎样产生的?

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化学腐蚀:是指金属材料在干燥气体和非电解质溶液中发生化学反应生成化合物的过程中没有电化学反应的腐蚀。
电化学腐蚀:就是金属和电解质组成两个电极,组成腐蚀原电池。化学腐蚀原理:是由于金属表面与环境介质发生化学作用而引起的腐蚀。当金属与非电解质相接触时,非电解质中的分子被金属表面所吸附,并分解为原子后与金属原子化合,生成腐蚀产物

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本课时内容是鲁科版选择性必修1修教材《化学反应原理》第一章第4节内容,是在学生学习了电解原理和原电池原理的基础上展开的,教材重点介绍了金属电化学腐蚀(析氢腐蚀和吸氧腐蚀)的本质——金属表面形成了微型原电池,进一步加深了学生对原电池原理的认识。通过本节的学习能促进学生对金属腐蚀现象的进一步认识,金属发生腐蚀更多的是电化学腐蚀,利用原电池的原理分析钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀,提高知识的理解和运用。
宏观辨识与微观辨析
能运用化学符号等手段说明金属腐蚀的原理。
证据推理与模型认知
能运用原电池模型解释或推测金属的腐蚀等问题。
科学态度与社会责任
能运用所学知识分析和探讨某些化学过程对人类健康、社会可持续发展可能带来的双重影响,并对这些影响从多方面进行评估。
析氢腐蚀和吸氧腐蚀原理
课件素材、学案
【知识回顾】学生回顾原电池和电解池的形成条件,完成学案
1.构成原电池的条件
2.构成电解池的条件
【投影】生活中常见的金属腐蚀现象,让学生了解金属腐蚀的危害
【联想质疑】金属腐蚀现象在生产生活中普遍存在。据统计,每年因金属腐蚀造成的经济损失远远超过因自然灾害和各类事故造成的经济损失的总和。那么,造成金属腐蚀的原因是什么?有哪些防止金属腐蚀的措施?任何事物都有两面性,你能说出金属腐蚀原理的一些应用吗?
【自主学习】阅读教材相关内容了解什么是金属的腐蚀以及金属腐蚀的类型
【板书】金属的腐蚀
【总结】金属表面因与周围的物质发生氧化还原反应而遭到破环的现象称为金属的腐蚀。常见的有化学腐蚀和电化学腐蚀两种类型。
【投影】生活中常见的化学腐蚀和电化学腐蚀图片
【交流研讨】铁生锈的现象随处可见。你有没有想过,为什么铁在潮湿的环境中比在干燥的环境中更容易生锈?为什么当一块铜板上有铁铆钉时,铁铆钉特别容易生锈?
【投影】两种常见潮湿环境中铁生锈的照片
【板书】一.金属电化学腐蚀的原理
【投影】海水中金属腐蚀照片,分析形成原电池的过程
【总结】由于形成原电池而使金属发生的腐蚀,称为电化学腐蚀。
【阅读思考】阅读教材相关内容,思考总结铜板上铁铆钉被腐蚀时,是如何形成原电池的?
【投影】
【总结】铜板表面凝结有一层水膜,空气中的二氧化碳、二氧化硫及沿海地区空气中的氯化钠等物质都可能溶解到水膜中形成电解质溶液。铜板和铁铆钉与电解质溶液接触形成原电池。铁原子又比铜原子容易失去电子, 成为负极反应物被腐蚀。
【投影】腐蚀原理有关电极反应式
【总结】这种腐蚀过程中,电解质溶液为中性或弱酸性,环境消耗的物质主要是氧气,铁生成含氧化合物,因此也称为"吸氧腐蚀"。
【板书】吸氧腐蚀
【投影】
【质疑】当水膜酸度较高时,正极反应物是否主要还是氧气?
【讲授】在水膜酸度较高的特殊环境中,正极反应可能主要是H被还原成氢气而析出,这时所发生的腐蚀称为"析氢腐蚀"。
【板书】析氢腐蚀
【投影】
【归纳总结】学生根据学案表格,归纳总结析氢腐蚀和吸氧腐蚀异同
【讲授】金属电化学腐蚀的本质为金属成为原电池负极,其原子失去电子变成金属阳离子进入电解质溶液而使金属发生损耗。
【迁移应用】钢铁与潮湿空气或电解质溶液接触时,也会在其表面的杂质附近形成许多微小的原电池而被腐蚀,试分析腐蚀过程,写出有关的电极反应式和总反应式。
【投影】钢铁腐蚀照片
【展示】学生上黑板展示有关电极反应式和总反应式
【投影点评】
【归纳总结】学生完成学案表格归纳总结化学腐蚀和电化学腐蚀区别和联系。
【投影】
【总结】无论是电化学腐蚀还是化学腐蚀,金属腐蚀的本质就是金属原子失去电子被氧化损耗的过程。
【课堂小结】
本节课课堂知识容量较小,内容难度不大,主要是通过学生自主阅读和自主交流研讨方式进行学习。了解电化学腐蚀和化学腐蚀的区别和联系,认识电化学腐蚀的两种类型析氢腐蚀和吸氧腐蚀的原理。

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金属材料受周围介质的作用而损坏,称为金属腐蚀(Metallic Corrosion)。金属的锈蚀是最常见的腐蚀形态。腐蚀时,在金属的界面上发生了化学或电化学多相反应,使金属转入氧化(离子)状态。这会显著降低金属材料的强度、塑性、韧性等力学性能,破坏金属构件的几何形状,增加零件间的磨损,恶化电学和光学等物理性能,缩短设备的使用寿命,甚至造成火灾、爆炸等灾难性事故。美国1975年因金属腐蚀造成的经济损失为700亿美元,占当年国民经济生产总值的4.2%.据统计,每年由于金属腐蚀造成的钢铁损失约占当年钢产量的10~20%.金属腐蚀事故引起的停产、停电等间接损失就更无法计算。金属的腐蚀现象非常普遍。如铁制品生锈(Fe2O3·xH2O),铝制品表面出现白斑(Al2O3),铜制品表面产生铜绿[Cu2(OH)2CO3],银器表面变黑(Ag2S,Ag2O)等都属于金属腐蚀,其中用量最大的金属--铁制品的腐蚀最为常见。
点蚀又称坑蚀和小孔腐蚀。点蚀有大有小,一般情况下,点蚀的深度要比其直径大的多。点蚀经常发生在表面有钝化膜或保护膜的金属上。
由于金属材料中存在缺陷、杂质和溶质等的不均一性,当介质中含有某些活性阴离子(如Cl-)时,这些活性阴离子首先被吸附在金属表面某些点上,从而使金属表面钝化膜发生破坏。一旦这层钝化膜被破坏又缺乏自钝化能力时,金属表面就发生腐蚀。这是因为在金属表面缺陷处易漏出机体金属,使其呈活化状态,而钝化膜处仍为钝态,这样就形成了活性-钝性腐蚀电池,由于阳极面积比阴极面积小得多,阳极电流密度很大,所以腐蚀往深处发展,金属表面很快就被腐蚀成小孔,这种现象被称为点蚀.
在石油、化工的腐蚀失效类型统计中,点蚀约占20%~25%。流动不畅的含活性阴离子的介质中容易形成活性阴离子的积聚和浓缩的条件,促使点蚀的生成。粗糙的表面比光滑的表面更容易发生点蚀
PH值降低、温度升高都会增加点蚀的倾向。氧化性金属离子(如Fe3+、Cu2+、Hg2+等)能促进点蚀的产生。但某些含氧阴离子(如氢氧化物、铬酸盐、*盐和硫酸盐等)能防止点蚀.
点蚀虽然失重不大,但由于阳极面积很小,所以腐蚀速率很快,严重时可造成设备穿孔,使大量的油、水、气泄漏,有时甚至造成火灾、爆炸等严重事故,危险性很大。点蚀会使晶间腐蚀、应力腐蚀和腐蚀疲劳等加剧,在很多情况下点蚀是这些类型腐蚀的起源.

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化学腐蚀和电化学腐蚀的区别:一、它们二者的定义不同,化学腐蚀没有电化学反应;二、与其相对应的原理不同,一个是通过化学反应完成,而另一个是电子的传递。

一、定义不同

化学腐蚀:是指金属材料在干燥气体和非电解质溶液中发生化学反应生成化合物的过程中没有电化学反应的腐蚀。

电化学腐蚀:就是金属和电解质组成两个电极,组成腐蚀原电池。

二、原理不同

化学腐蚀原理:是由于金属表面与环境介质发生化学作用而引起的腐蚀。当金属与非电解质相接触时,非电解质中的分子被金属表面所吸附,并分解为原子后与金属原子化合,生成腐蚀产物。

电化学腐蚀原理:当金属被放置在水溶液中或潮湿的大气中,金属表面会形成一种微电池,也称腐蚀电池(其电极习惯上称阴、阳极,不叫正、负极)。阳极上发生氧化反应,使阳极发生溶解,阴极上发生还原反应,一般只起传递电子的作用。

扩展资料:

防止电化学腐蚀的方法:

1、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。

2、电化学保护:分为阴极保护和阳极保护两种。

阴极保护是将被保护的金属与外加电流电源的负极相连,在金属表面通入足够的阴极电流,使金属的电位变负,从而使金属溶解速度减小的一种保护方法。

阳极保护是将被保护的金属构件与外加直流电源的正极相连,在电解质溶液中,使金属构件阳极极化至一定电位,使其建立并维持稳定的钝态,从而阳极溶解受到抑制,腐蚀速度降低,使设备得到保护。

3、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。

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