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1、第四节 金属的电化学腐蚀与防护,秦始皇陵是世界上规模最大、结构最奇特、内涵最丰富的帝王陵墓之一，实际上它是一座豪华的地下宫殿。外国元首、学者参观秦俑博物馆后认为，秦俑坑的发现，不仅在我国，而且也是世界考古史上的一次重大发现，可以说是世界第八大奇迹。2009年6月13日，秦始皇陵兵马俑一号坑在沉寂了24年后迎来了第三次大规模发掘，同前两次一样，这一次也出土了大量的青铜器，其中有的青铜兵器在地下埋藏了两千多年，但出土后依然光亮如新，锋利无比。 想一想，古人是如何使这些铜器不受腐蚀的？在实际生产生活中又是如何保护金属制品不受腐蚀的呢？,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。 2.知
2、道金属腐蚀的防护方法。,1金属的腐蚀,气体或液体,氧化还原,失去电子,氧化反应,干燥气体,非电解质,不纯,电解质,原电池反应,比较活泼,失去电子,2电化学腐蚀 (1)析氢腐蚀：金属表面的电解质溶液 较强，腐蚀过程中不断有 放出。,H2,酸性,(2)吸氧腐蚀：钢铁表面吸附的水膜 或呈 时，氧气参加电极反应，发生吸氧腐蚀。,酸性很弱,中性,(3)钢铁生锈原理探究,有水柱上升,铁锈,原电池,吸氧,化学腐蚀和电化学腐蚀的联系和区别,判断金属的腐蚀类型要从本质入手，化学腐蚀和电化学腐蚀的本质区别在于是否发生原电池反应。在电化学腐蚀中，只有在金属活动性顺序中位于氢前面的金属才可能发生析氢腐蚀，而位于氢之后
3、的金属只能发生吸氧腐蚀，吸氧腐蚀比析氢腐蚀更为普遍。,1以下现象与电化学腐蚀无关的是( ) A镀锡铁器比镀锌铁器表面破损时更易被腐蚀 B纯铁不容易生锈 C镶有相邻的银牙和金牙容易引起头痛 D输送氯气的钢管易被氯气腐蚀,解析： A项中镀锡铁器表面破损时形成原电池，Fe作负极，易被腐蚀，而镀锌铁器表面破损时形成原电池，Fe作正极，被保护。B项中纯铁不能形成原电池，所以不容易被腐蚀。C项中相邻的银牙和金牙容易形成原电池产生电流，使人头痛恶心。D项中是铁和Cl2直接发生反应，为化学腐蚀，与电化学腐蚀无关。 答案： D,2铜制品上的铝质铆钉，在潮湿空气中易腐蚀的主要原因可描述为( ) A形成原电池，铝作
4、负极 B形成原电池，铜作负极 C形成原电池时，电流由铝经导线流向铜 D铝质铆钉发生了化学腐蚀 解析： 金属铝发生的是电化学腐蚀，铝比铜活泼，故金属铝是负极；电流的流动方向与电子的流动方向恰好相反，应是由铜经导线流向铝。 答案： A,1金属的防护,2金属的电化学防护 (1)牺牲阳极的阴极保护法 原理：应用 原理，让被保护金属作 ，另找一种活泼性较强的金属作 。,原电池,正极,负极,实验验证,发生偏转,有气泡产生,无蓝色沉淀,原电池,Zn2e=Zn2,2H2e=H2,未被腐蚀,(2)外加电流的阴极保护法 利用 原理，把被保护的钢铁设备作为 极，用惰性电极作为辅助 极。在电解质溶液里，接外加 电源。
5、,电解池,阴,阳,直流,金属防腐的常见方法 (1)改变金属的内部组织结构。例如：把铬、镍等加入普通钢里制成的不锈钢，就大大地增加了钢铁对各种侵蚀的抵抗力。 (2)在金属表面覆盖保护层。在金属表面覆盖致密的保护层，从而使金属制品跟周围物质隔离开来，这是一种普遍采用的防护方法。 以钢铁的防护为例，根据保护层成分的不同，可分为如下几种：,在钢铁表面涂矿物性油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等物质。例如，船身、车厢、水桶等常涂油漆；汽车外壳常喷漆；枪炮、机器常涂矿物性油脂等。 用电镀、热镀、喷镀的方法，在钢铁表面镀上一层不易被腐蚀的金属，如锌、锡、铬、镍等。这些金属都能被氧化而形成一层致密的氧化物薄膜，从而阻
6、止水和空气等对钢铁的腐蚀。例如，常用的白铁皮就是在薄钢板的表面热镀上一层锌；做罐头用的马口铁就是在薄钢板上热镀上一层无毒而又耐腐蚀的锡；自行车钢圈就是用电镀的方法镀上一层既耐腐蚀又耐磨的铬或镍。,用化学方法使钢铁表面生成一层致密而稳定的氧化膜。例如，工业上常借一些溶液的氧化作用，在机器零件、精密仪器、枪炮等钢铁制件的表面上形成一层致密的黑色的四氧化三铁薄膜，这即是常说的金属的“发蓝”。 (3)电化学保护法，即牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法。,3下列关于金属的防护方法的说法不正确的是( ) A我们使用的快餐杯表面有一层搪瓷，搪瓷层破损后仍能起到防止铁生锈的作用 B给铁件通入直流电，把
7、铁件与电池负极相连接 C轮船在船壳水线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲阳极的阴极保护法 D钢铁制造的暖气管管道外常涂有一层沥青，这是钢铁的电化学保护法,解析： 本题考查的是对金属器件进行保护的方法。根据常见的金属防护方法判断各选项所用方法的特点及实质。 A项中涂层破损后金属铁直接暴露在空气中，搪瓷层已不能再对破损部位形成有效的保护；B项中利用的是外加电流的阴极保护法，从而保护铁不被腐蚀；C项是牺牲阳极的阴极保护法；D项中应是用沥青做涂层的涂层保护法。 答案： D,(2009上海高考)如图装置中，U形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一段时间。下列有关描述
8、错误的是( ),A生铁块中的碳是原电池的正极 B红墨水柱两边的液面变为左低右高 C两试管中相同的电极反应式是：Fe2e=Fe2 Da试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀,本题考查了电化学腐蚀中的析氢腐蚀和吸氧腐蚀，解答时注意电解质的酸碱性。a为中性环境，发生吸氧腐蚀，氧气被消耗，气体压强减小；b中酸性较强，发生析氢腐蚀，有氢气放出，气体压强增大，所以红墨水柱两边的液面变为左高右低，故B项错。 答案： B,析氢腐蚀与吸氧腐蚀的比较：,1.把锌片和铁片用导线相连放在盛有稀食盐水和酚酞混合液的U形管中，如右图所示，最终可在A极观察到酚酞变红。问A是原电池正极还是负极？A极是锌还是铁？写出电极
9、上的电极反应式和总反应式。,解析： 这个装置是原电池，Zn应作原电池的负极，Fe作正极，在负极上发生氧化反应：2Zn4e=2Zn2，正极上发生还原反应：2H2OO24e=4OH，所以正极附近OH浓度变大，使酚酞变红。 答案： A是正极，Fe作正极材料。负极：2Zn4e=2Zn2 正极：2H2OO24e=4OH 总反应：2ZnO22H2O=2Zn(OH)2,(2010山东理综)对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。 (1)以下为铝材表面处理的一种方法：,碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，其原因是_(用离子方程式表示)。为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加
10、入下列试剂中的_。 aNH3 bCO2 cNaOH dHNO3,以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为_。取少量废电解液，加入NaHCO3溶液后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的原因是_ _。 (2)镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是_ _ _。,(3)利用下图装置，可以模拟铁的电化学防护。 若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于_处。 若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为_。,本题主要体现铝的元素化合物和电化学原理的综合应用。 (1)碱洗时，部分除去了氧化膜的Al与NaOH溶液反应放出了H2，若将溶液中AlO2转化为Al(OH)
11、3沉淀应向溶液中通入CO2，加HNO3，如若过量会造成沉淀部分溶解。铝作阳极失去电子最终形成Al2O3，所以阳极电极反应式为：2Al3H2O=Al2O36H6e 在废电解液中加入NaHCO3，会使溶液中H浓度降低而生成Al(OH)3沉淀。,(2)以Cu做阳极，Cu失电子形成Cu2，使溶液中Cu2浓度保持不变。 (3)作为原电池的正极或电解池的阴极的铁被保护，我们把这种方法叫作牺牲阳极的阴极保护法。,答案： (1)2Al2OH6H2O=2Al(OH)43H2(或2Al2OH2H2O=2AlO23H2) b 2Al3H2O=Al2O36H6e HCO3与H反应使H浓度降低，产生Al(OH)3沉淀
12、(2)补充溶液中消耗的Cu2，保持溶液中Cu2浓度恒定 (3)N 牺牲阳极的阴极保护法,金属腐蚀快慢的判断方法 (1)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护措施的腐蚀。 (2)同一金属在不同电解质溶液中的腐蚀速率：强电解质弱电解质非电解质。 (3)原电池原理引起的腐蚀速率：两电极金属活泼性相差越大，越易腐蚀。 (4)对于同一电解质溶液来说，一般电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。,2下列表面上镀有金属保护层的铁板，当镀层损坏使铁板裸露后，在相同条件下最耐腐蚀的是( ) A镀锌铁板(白铁) B镀锡铁板(马口铁) C镀银铁板 D镀铜铁板,解析： 答案： A,3如下图所示各烧杯中盛有海水，铁
13、在其中被腐蚀，腐蚀的速率由快到慢的顺序为( ) A B C D,解析： 判断金属腐蚀快慢，首先判断该金属是充当原电池还是电解池的电极，若是电解池的阳极，金属腐蚀速率最快，其次是充当原电池的负极腐蚀较快，而作为电解池的阴极和原电池的正极不被腐蚀。其中第，Fe作为电解池的阳极，腐蚀最快，均为原电池，第中，Fe为正极，不被腐蚀，中Fe均为负极被腐蚀，Fe和Cu的金属活动性差别较Fe和Sn大，中铁腐蚀较快，其腐蚀速率由快到慢的顺序为。 答案： C,1如下图所示，将紧紧缠绕不同金属的铁钉放入培养皿中，再加入含有适量酚酞和NaCl的琼脂热溶液，冷却后形成琼胶(离子在琼胶内可以移动)。下列叙述正确的是( )
14、,Aa中铁钉附近呈现红色 Bb中铁钉上发生还原反应 Ca中铜丝上发生氧化反应 Db中铝条附近有气泡产生 解析： a中铁钉作负极，铜丝作正极，正极反应为：O22H2O4e=4OH，正极周围先变红；b中铝条作负极，铝条失电子发生氧化反应，铁钉作正极，发生还原反应。 答案： B,2埋在地下的铸铁输油管道，在下列各种情况下，被腐蚀速率最慢的是( ) A在含铁元素较多的酸性土壤中 B在潮湿疏松的碱性土壤中 C在干燥致密不透气的土壤中 D在含碳粒较多、潮湿透气的中性土壤中,解析： 介质对金属腐蚀的影响很大，如果金属在潮湿的空气中，接触腐蚀性气体或电解质溶液，容易形成原电池被腐蚀。铸铁管道被腐蚀需具备活动性
15、不同的电极和电解质溶液。A项是酸性土壤，故Fe腐蚀速率最快。D项是碳粒多且潮湿透气(有H2O)因而铸铁易被腐蚀。 答案： C,3下列事实不能用电化学理论解释的是( ) A轮船水线以下的船壳上装一定数量的锌 B铝片不用特殊方法保存 C纯锌与稀H2SO4反应时，滴入少量硫酸铜后速率加快 D镀锌铁比镀锡铁耐用,解析： A是通过构成ZnFe原电池，在船壳上加锌块构成原电池的负极，从而保护船体不受腐蚀；B可形成氧化膜保护铝；C中由于发生ZnCu2=Zn2Cu，生成的铜附在锌表面构成了原电池，从而增大了反应的速率；D中一旦金属镀层受损后，分别形成ZnFe原电池和FeSn原电池，前者Zn被腐蚀从而保护了铁，而后者Fe首先被腐蚀，所以镀锌铁比镀锡铁耐用。 答案： B,4相同材质的铁在下列情形下最不易被腐蚀的是( ),解析： A、B、
