第四节 金属电化学防腐与防护
课前回顾:1、电解池把电能转化为化学能
2、原电池构成条件,阴阳极极判断,阴阳离子放电顺序
3、电解池的应用:电解饱和食盐水,电镀(电极参与反应),铜的电解精炼, 电冶金(熔融)适用范围:活泼金属K~Al。KCl,CaCl2,NaCl,MgCl2,Al2O3
注 意:电解熔融AlCl3不行,因为它是共价化合物,熔融时不产生自由移动离子。所以只适用于上述几种金属。(AlCl3是电解质,因为水溶液可导电)
4、同一溶液中,电解池的电流恒定时,得失电子恒定反应,反应速率不受其他因素影响
反应速率:电解池>原电池>正常反应
知识点一:金属的电化学腐蚀
1. 金属腐蚀的实质:失去电子被氧化M –ne == Mn+ (即发生氧化反应)
2. 金属腐蚀类别:
(1)化学腐蚀---金属直接与化学物质(O2等)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而发生原电池反应而引起的腐蚀。
化学腐蚀 电化学腐蚀
不同点 (1) 金属与氧化剂直接得失电子 利用原电池原理得失电子
(2)反应中不伴随电流的产生 反应中伴随微弱电流的产生
(3) 金属被氧化 活泼金属被氧化(腐蚀速度比化学腐蚀快得多)
3、电化学腐蚀 (以钢铁为例)
1)析氢腐蚀(酸性较强的溶液、水膜酸性较强)
负极: Fe–2e- = Fe2+ 正极:2H+ + 2e- = H2↑
总式: Fe + 2H+ = Fe2+ + H2↑
2)吸氧腐蚀(中性或酸性很弱的溶液)
负极: 2Fe–4e- = 2Fe2+ 正极: O2+4e- +2H2O = 4OH-
总式:2Fe + O2 +2H2O =2Fe(OH)2 进而在空气中4Fe(OH)2+ O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3注 意:判断腐蚀类型先判断是否发生原电池反应。电化腐蚀是金属腐蚀的主要原因,析氢腐蚀和吸氧腐蚀常同时发生,以吸氧腐蚀为主。
知识点二 金属的电化学防护
1、在金属表面覆盖保护层:油、油漆、塑料、搪瓷、镀一层金属
2、改变金属的内部组织结构:如制成合金
3、电化学保护法
总是作为原电池负极(阳极)的金属被腐蚀,作为正极(阴极)的金属不被腐蚀,所以让被保护金属成为正极(阴极),则该金属就不会被腐蚀。
(1)牺牲阳极的阴极保护法(原电池原理)
在设备上装若干更活泼的金属(例:轮船船身上的锌块、地下钢铁管道接镁块)
(2)外加电流的阴极保护法(电解池原理)
把被保护的设备作为阴极,用惰性电极做辅助阳极,二者都在电解质溶液中,通入直流电源,从而起到保护作用。
小 结
1、在同一电解质溶液中,金属腐蚀的快慢规律如下:
电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀 >化学腐蚀>有防腐措施的腐蚀
2、防腐措施由好到坏的顺序如下:
外接电源的阴极保护法>牺牲阳极的阴极保护法>有一般防腐条件保护>无防腐条件