金属的电化学腐蚀、防腐与金属的钝化

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1、§10.4金属的电化学腐蚀、防腐与金属的钝化金属腐蚀分两类：（1）化学腐蚀金属表面与介质如气体或非电解质液体等因发生化学作用而引起的腐蚀，称为化学腐蚀。化学腐蚀作用进行时无电流产生。（2）电化学腐蚀金属表面与介质如潮湿空气或电解质溶液等，因形成微电池，金属作为阳极发生氧化而使金属发生腐蚀。这种由于电化学作用引起的腐蚀称为电化学腐蚀。将含有杂质的粗锌放入稀硫酸中，腐蚀速度比纯锌快既有化学腐蚀,又有电化学腐蚀杂质金属的电化学腐蚀铜板上的铁铆钉为什么特别容易生锈？暴露在空气中，表面被潮湿空气或雨水浸润，空气中的

2、和海边空气中的NaCl溶解其中，形成电解质溶液，这样组成了原电池铜作阴极，铁作阳极所以铁很快腐蚀形成铁锈。电化学腐蚀示意图铁锈的组成铁在酸性介质中只能氧化成二价铁：二价铁被空气中的氧气氧化成三价铁，三价铁在水溶液中生成沉淀，又可能部分失水生成所以铁锈是一个由等化合物组成的疏松的混杂物质。腐蚀时阴极上的反应(1)析氢腐蚀酸性介质中在阴极上还原成氢气析出。设铁阳极氧化，当时认为已经发生腐蚀，这时组成原电池的电动势为，是自发电池。如果既有酸性介质，又有氧气存在，在阴极上发生消耗氧的还原反应：这时与(-0.617

3、V)阳极组成原电池的电动势为（2）耗氧腐蚀显然耗氧腐蚀比析氢腐蚀严重得多。金属的防腐（1）非金属防腐在金属表面涂上油漆、搪瓷、塑料、沥青等，将金属与腐蚀介质隔开。（2）金属保护层在需保护的金属表面用电镀或化学镀的方法镀上Au，Ag，Ni，Cr，Zn，Sn等金属，保护内层不被腐蚀。金属的防腐（3）电化学保护1．保护器保护将被保护的金属如铁作阴极，较活泼的金属如Zn作牺牲性阳极。阳极腐蚀后定期更换。2．阴极电保护外加电源组成一个电解池，将被保护金属作阴极，废金属作阳极。3．阳极电保护用外电源，将被保护金属接阳

4、极，在一定的介质和外电压作用下，使阳极钝化。金属的防腐（4）加缓蚀剂在可能组成原电池的系统中加缓蚀剂，改变介质的性质，降低腐蚀速度。（5）制成耐蚀合金在炼制金属时加入其它组分，提高耐蚀能力。如在炼钢时加入Mn，Cr等元素制成不锈钢。活化区钝化区过钝化区金属的钝化§10.5化学电源化学电源分类一次电池电池中的反应物质进行一次电化学反应放电之后，就不能再次利用，如干电池、纽扣电池。这种电池造成严重的材料浪费和环境污染。金属封顶盖封口纸颈圈纸金属外壳绝缘纸筒电芯纸托底纸金属底板（－）锌筒电解液NH4Cl，水Zn

5、Cl2，淀粉电芯MnO2，C，NH4Cl，水(+)碳电极一次电池结构示意图燃料电池又称为连续电池以氧气作为正极反应物质组成燃料电池。一般以天然燃料或其它可燃物质如氢气、甲醇、天然气、煤气等作为负极的反应物质氢氧燃料电池H2(pH2)

6、H+或OH-(aq)

7、O2(pO2)氧电极：O2+4H++4e-→2H2O氢电极：2H2(pH2)→4H++4e-净反应：2H2(pH2)+O2=2H2O在pH1—14范围内，标准电动势1.229V多孔电极离子交换膜氢氧燃料电池示意图燃料电池的优点：1。高效化学能热能机械能化

8、学能电能机械能<30%>80%2。环境友好不排放有毒的酸性氧化物，CO2比热电厂少40%，3。重量轻，比能量高；用于航天事业，汽车工业，应急电源等。是21世纪首选的清洁能源。产物水可利用，无噪音；4。稳定性好，可连续工作，可积木式组装，可移动氢氧燃料电池的难点：氢气的储存液氢要求高压、低温，有危险性钢瓶储氢，可使用氢气只占钢瓶质量的1%，同样有危险性研制储氢金属和其他储氢材料研制用太阳能制备氢气蓄电池又称为二次电池，可充电电池。这种电池放电后可以充电，使活性物质基本复原，可以重复、多次利用。如常见的铅

9、蓄电池和锂离子电池等。锂离子电池的工作原理电池在充电时，锂离子从正极中脱出，通过电解质和隔膜，嵌入到负极中；电池放电时，锂离子由负极中脱出，通过电解质和隔膜，重新嵌入到正极中。在充放电过程中，锂离子在正负极之间嵌入脱出反复运动，实现化学能和电能的相互转化。电池体系中锂永远以离子的形态出现，不会以金属的形态出现，所以这种电池叫做锂离子电池。充电时：正极：锂离子脱出反应式为LiCoO2→xLi++Li1-xCoO2+xe-负极：采用碳电极，从理论上讲，每6个碳原子可吸藏一个锂离子，锂离子嵌入反应式为xe-+x

10、Li++nC→LixCnLi离子电池的工作原理负极正极锂原子石墨Li离子电池又称为摇椅电池Li离子电池的优点：1.通讯，如手机；Li离子电池的用途：1.重量轻（从金属壳到塑料壳），能量密度大；2.优良、安全，有防暴阀，环境污染较小；3.比能量高，循环寿命长；4.电压较高（3.6V）,成本相对较低。2.电子器件，电脑等；3.人造器官用电，如心脏起博器等。本章作业查阅化学电源相关的书籍和近些年的文献资料，归纳总结后，写一篇与化学电