在初中阶段,我们已经知道,铁在潮湿的空气中很容易生锈,钢铁的腐蚀对国民经济带来的损失是惊人的,据估计,全世界每年因生锈损失的钢铁,约占世界年产量的四分之一。本专题将进一步介绍钢铁生锈的原理,并进一步探讨如何进行钢铁的保护。 【重点难点】 重点: 1、钢铁的电化学腐蚀原理; 2、如何防止钢铁的腐蚀。 难点: 钢铁的电化学腐蚀原理 【知识讲解】 一、钢铁的电化学腐蚀 实验: 将少量氯化钠溶液分别倒入两只大试管中,加塞振荡,使溶液湿润整个试管内壁,将剩余溶液倒出。 在上述两只大试管分别均匀撒入铁粉、铁粉和少量碳粉的混合物,并立即塞上带细导管的塞子,倒置于水槽中,将试管固定在铁架台上,静置,观察实验现象。 现象:两个试管中的铁粉都发生锈蚀,水进入到试管中,两者比较,撒入铁粉和少量碳粉的混合物的试管中,铁粉锈蚀较快。 结论:铁粉、碳粉、食盐溶液共存时,铁的锈蚀较快。 1、金属腐蚀的本质:M-ne-=Mn+;对于Fe来说,其腐蚀的本质为:Fe-2e-=Fe2+。
2、化学腐蚀与电化学腐蚀
3、钢铁的电化学腐蚀 钢铁在干燥的空气里可以长时间不受腐蚀,但在潮湿的空气里,钢铁表面会吸附水气形成一薄层水膜,使钢铁很快地发生电化学腐蚀。 由于空气中存在氧气和二氧化碳,当钢铁表面吸附水气形成的水膜中溶有二氧化碳后就可起电解质溶液的作用.钢铁中一般都含有碳,在这种情况下,较活泼的铁失去电子,被氧化而腐蚀,Fe-2e-→Fe2+(氧化反应);溶解在水膜里的氧气作为氧化剂,它们在碳上得电子被还原,发生如下变化:O2+2H2O+4e-→4OH-(还原反应)。这个过程图示如下: Fe2+被空气中的氧气氧化为Fe3+,Fe3+和OH-结合转化为Fe(OH)3,进而转化为铁锈(Fe2O3·xH2O)。
二、钢铁防护的方法 1、改变内部组织结构,如制成不锈钢。 2、在钢铁表面覆盖保护层。如涂油漆、覆盖搪瓷、塑料,镀上一层不易被腐蚀的金属或形成一层致密坚固的氧化膜,使金属制品跟周围的电解质溶液隔离开来。 3、电化学防护。在钢铁表面镶嵌比铁更活泼的金属。 4、外加电流法,将被保护的钢铁与电源的负极相连接,由于电源的负极会向钢铁提供电子,钢铁就不会失电子,从而得以保护。
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