1、第四节 金属的电化学腐蚀与防护,第四章 电化学基础,学习目标定位 1.认识金属腐蚀的危害，并能解释金属发生电化学腐蚀的原因，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。 2.熟知金属腐蚀的防护方法。,新知导学,达标检测,内容索引,新知导学,1.金属的腐蚀 (1)概念：金属与周围的 发生 反应而引起损耗的现象。其实质是金属原子 电子变为阳离子，金属发生 反应。 (2)根据与金属接触的 不同，金属腐蚀可分为两类： 化学腐蚀：金属与接触到的 气体(如O2、Cl2、SO2等)或 液体(如石油)等直接发生化学反应而引起的腐蚀。腐蚀的速率随温度升高而。 电化学腐蚀： 的金属跟 溶液接触时，会发生
2、反应，比较 的金属 电子而被氧化。,一、金属的腐蚀,气体或液体物质,氧化还原,失去,氧化,气体或液体物质,干燥,非电解质,加快,不纯,电解质,原电池,活泼,失去,2.钢铁的电化学腐蚀 根据钢铁表面水溶液薄膜的酸碱性不同，钢铁的电化学腐蚀分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀：,(1)析氢腐蚀：当钢铁表面的电解质溶液 较强时，腐蚀过程中有氢气放出。 负极反应式为 ；,酸性,Fe2e=Fe2,正极反应式为 ； 总反应方程式为 。 (2)吸氧腐蚀：当钢铁表面的电解质溶液呈 或呈 并溶有一定量的氧气时，将会发生吸氧腐蚀。 负极反应式为 ； 正极反应式为 ； 总反应方程式为 。 铁锈(Fe2O3xH2O)的形成：2Fe
3、(OH)3=Fe2O3xH2O(3x)H2O。,2H2e=H2,Fe2H=Fe2H2,中性,弱酸性,2Fe4e=2Fe2,2H2OO24e=4OH,2Fe2H2OO2=2Fe(OH)2,(1)化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生，只是电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍，危害更大。 (2)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。 (3)钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀时，负极都是铁，失电子生成Fe2，而非Fe3。,例1 下列关于金属腐蚀的说法正确的是 A.金属在潮湿空气中腐蚀的实质是MnH2O=M(OH)n H2 B.金属的化学腐蚀的实质是Mne=Mn，电子直接转移给氧化剂
4、C.金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行 D.在潮湿的环境中，金属的电化学腐蚀一定是析氢腐蚀,解析 金属腐蚀的实质是金属失去电子，在酸性较强的电解质溶液中发生析氢腐蚀放出H2，而在中性或酸性较弱的电解质溶液中发生吸氧腐蚀，析氢腐蚀和吸氧腐蚀均属于电化学腐蚀。,答案,解析,例2 下列事实与电化学腐蚀无关的是 A.光亮的自行车钢圈不易生锈 B.黄铜(Cu、Zn合金)制的铜锣不易生锈 C.铜、铝电线一般不连接起来作导线 D.生铁比熟铁(几乎是纯铁)容易生锈,解析 B、C、D项均与原电池有关，能用电化学知识来解释，故选A。,答案,解析,例3 如图装置中，小试管内为红墨水，具支试管内盛有pH4的雨水和生铁
5、片。观察到：开始导管内液面下降，一段时间后导管内液面回升，略高于小试管液面。以下有关解释合理的是 A.生铁片中的碳是原电池的负极，发生还原反应 B.雨水酸性较强，生铁片仅发生析氢腐蚀 C.墨水回升时，碳极反应式为O22H2O4e=4OH D.具支试管中溶液pH逐渐减小,答案,解析,解析 生铁片中的碳是原电池的正极，A错误； 雨水酸性较强，开始时铁片发生析氢腐蚀，产生氢气，导管内液面下降，一段时间后铁片发生吸氧腐蚀，吸收氧气，导管内液面回升，B错误； 墨水回升时，铁片发生吸氧腐蚀，碳极为正极，电极反应式为O22H2O4e=4OH，C正确； 铁片无论是发生析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，具支试管中溶液pH都
6、增大，D错误。,方法点拨,金属腐蚀类型的判断方法 (1)发生原电池反应引起的腐蚀为电化学腐蚀，无原电池反应发生的腐蚀为化学腐蚀。 (2)金属活动性顺序表中氢前面的金属，在酸性较强的电解质溶液中发生析氢腐蚀，在中性或酸性较弱的电解质溶液中发生吸氧腐蚀；金属活动性顺序在氢后面的金属只可能发生吸氧腐蚀。,1.电化学保护法 (1)牺牲阳极的阴极保护法原电池原理 如图1所示，在被保护的钢闸门上装上若干的金属锌块(比铁活泼)，锌块作原电池的 极；钢闸门作原电池的 极。,二、金属的防护方法,负,正,图1,(2)外加电流的阴极保护法电解原理 如图2所示，被保护的钢闸门作 极，与电源的 极相连；惰性电极作极，与
7、电源的 极相连。,图2,阴,负,阳,正,2.其他保护法 (1)加涂保护层：如采用喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法，使金属与 等物质隔离，防止金属被氧化腐蚀。 (2)改变金属的内部结构：如把铬、镍等金属加入普通钢里制成耐腐蚀的。,空气、水,不锈钢,金属的防护,正极,阴极,例4 下列关于如图所示的实验装置的判断中错误的是A.若X为碳棒，开关K置于A处可减缓铁的腐蚀 B.若X为锌棒，开关K置于A或B处都可减缓铁的腐蚀 C.若X为锌棒，开关K置于B处时，为牺牲阳极的阴极保护法 D.若X为碳棒，开关K置于B处时，铁电极上发生的反应为2H2e=H2,答案,解析,解析 若X为碳棒，开关K置于A处，
8、铁作电解池的阴极，属外加电流的阴极保护法，A项正确； 若X为碳棒，开关K置于B处，铁作原电池的负极，电极反应为Fe2e=Fe2，D项不正确； 若X为锌棒，开关K置于A处，铁作电解池的阴极，属外加电流的阴极保护法，若X为锌棒，开关K置于B处时，铁作原电池的正极，属牺牲阳极的阴极保护法，B项和C项均正确。,例5 下图所示的各容器中均盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是,答案,解析,A. B. C. D.,解析 当电解质溶液相同时，同一金属腐蚀的快慢是电解池的阳极原电池的负极化学腐蚀原电池的正极电解池的阴极。本题中，铁腐蚀由快到慢的顺序为。,方法点拨,金属腐蚀快慢的判断方法 (1)同一金属在相
9、同电解质溶液中，金属腐蚀的快慢是电解池的阳极原电池的负极化学腐蚀原电池的正极电解池的阴极。 (2)同一金属在相同电解质溶液中，电解质浓度越大，腐蚀越快。 (3)同一金属在不同电解质溶液中，金属腐蚀的快慢是强电解质溶液弱电解质溶液非电解质溶液。,学习小结,达标检测,1.下列有关金属电化学腐蚀的说法正确的是 A.铜既可以发生析氢腐蚀也可以发生吸氧腐蚀 B.铁只能发生析氢腐蚀 C.铜只能发生吸氧腐蚀 D.析氢腐蚀比吸氧腐蚀普遍,答案,1,2,3,4,5,解析,解析 在金属活动性顺序中，铜排在氢之后，铜不能将氢气置换出来，所以不能发生析氢腐蚀，只能发生吸氧腐蚀，故A项错误，C项正确； 铁既可以发生析氢
10、腐蚀也可以发生吸氧腐蚀，故B错误； 在自然界中，吸氧腐蚀比析氢腐蚀普遍，故D错误。,6,2.铜板上铁铆钉的吸氧腐蚀原理如图所示。下列说法正确的是,答案,解析,1,2,3,4,6,A.正极电极反应式为2H2e=H2 B.此过程中还涉及反应4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3 C.此过程中Fe、Cu均被腐蚀 D.此过程中电流从Fe流向Cu,解析 铁铆钉吸氧腐蚀的正极电极反应式为O22H2O4e=4OH，铜作正极不被腐蚀，电子从负极通过导线流向正极。,5,3.为探究钢铁的吸氧腐蚀原理设计了如图所示的装置， 下列有关说法中错误的是 A.正极的电极反应式为O22H2O4e=4OH B.将石墨电
11、极改成镁电极，难以观察到铁锈生成 C.若向自来水中加入少量的氯化钠固体，可较快地看到铁锈 D.分别向铁、石墨电极附近吹入氧气，前者铁锈出现得快,答案,解析,1,2,3,4,6,5,解析 铁是负极，失电子被氧化成Fe2，在正极氧气得电子发生还原反应生成OH，正极反应式为O22H2O4e=4OH，A项正确； 将氧气吹向石墨电极的腐蚀速率比吹向铁电极快，D项错误； 向自来水中加入少量的氯化钠固体，可使电解质溶液的导电能力增强，加快腐蚀速率，C项正确； 若将石墨电极换成镁电极，负极为镁，铁被保护，难以看到铁生锈，B项正确。,1,2,3,4,6,5,4.金属腐蚀在生活和生产中相当普遍。下列措施能防止金属
12、腐蚀的是 A.将铜铝导线焊接在一起使用 B.将输送自来水的铁管表面镀锌 C.经常用自来水冲洗生铁制品 D.将输油铸铁管道埋在潮湿、疏松的土壤中,答案,1,2,3,4,解析 日常生活中的金属腐蚀一般是电化学腐蚀。A可形成铜铝原电池； C中生铁可形成原电池； D中提供了水、氧气，完全可形成腐蚀的条件； 只有B项是通过牺牲阳极的方法来防止金属腐蚀。,解析,6,5,5.关于钢铁腐蚀与防护的说法不正确的是 A.钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀的负极反应式均为Fe2e=Fe2 B.钢铁发生吸氧腐蚀时，正极反应式为O22H2O4e=4OH C.地下钢管连接镁块是采用牺牲阳极的阴极保护法 D.用外加电流的阴极保护法防
13、止钢铁腐蚀时，钢铁接电源的正极,1,2,3,4,答案,解析,6,解析 钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀都是铁失去电子作负极，负极反应式均为Fe2e=Fe2，其吸氧腐蚀的正极反应式为O22H2O4e=4OH，A、B正确； 地下钢管连接镁块，镁比铁活泼，作负极，铁作正极得到保护，C正确； 用外加电流的阴极保护法防止钢铁腐蚀时，钢铁连接电源的负极，D错误。,5,6.下图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。,1,2,3,4,(1)该电化学腐蚀称为_。,解析 金属在中性或较弱的酸性条件下发生的是吸氧腐蚀，越靠近液面越易接触到氧气，腐蚀的越严重。锌块应固定在腐蚀最严重的C处形成原电池，锌作负极，铁闸作正极，得到保护。,答案,解析,6,吸氧腐蚀,5,1,2,3,4,(2)图中A、B、C、D四个区域，生成铁锈最多的是_(填字母)。 (3)以锌为负极，采用牺牲阳极的阴极保护法防止铁闸的腐蚀，图中锌块的固定位置最好应在_处(填字母)。,答案,6,B,C,5,
