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1、第二十二讲金属的腐蚀与防护 一 金属的腐蚀1 概念金属与周围的空气或液体物质发生 反应而引起损耗的现象 2 分类一般分为 腐蚀和 腐蚀两种 3 化学腐蚀金属跟接触到的 气体或 液体等直接发生化学反应而引起的腐蚀 氧化性 氧化性 化学 电化学 氧化还原 4 电化学腐蚀 1 概念 的金属跟 接触时 因为发生 反应而引起的腐蚀 2 分类 析氢腐蚀在金属外面的水膜呈 时发生析氢腐蚀 以钢铁为例 负极 Fe Fe 2e Fe2 正极 C 2H 2e H2 不纯 电解质溶液 原电池 较强酸性 吸氧腐蚀在金属外面的水膜 很弱或呈 或呈中性 溶解一定量 时发生吸氧腐蚀 以钢铁为例 负极 Fe 正极 C 总反应
2、 氧化过程 脱水过程 酸性 碱性 O2 2Fe 4e 2Fe2 O2 2H2O 4e 4OH 2Fe O2 2H2O2Fe OH 2 4Fe OH 2 O2 2H2O4Fe OH 3 2Fe OH 3Fe2O3 nH2O 3 n H2O 二 金属的防护1 改变金属的内部结构 使其成为防腐蚀金属 如制成 等 2 加防护层 如在金属表面喷油漆 涂油脂 电镀 喷镀或表面钝化等方法 3 电化学防护 1 牺牲阳极的阴极保护法 原理 被保护的金属设备 比被保护的金属活泼的金属 2 外加电流的阴极保护法 原理 被保护的金属设备 惰性电极 不锈钢 原电池 正极 负极 电解池 阴极 阳极 金属腐蚀的规律 例1
3、如图各容器中盛有海水 铁在其中腐蚀时由快到慢的顺序是 A B C D A 解释 金属腐蚀的快慢判断方法 电解原理引起的腐蚀 原电池原理引起的腐蚀 化学腐蚀 有防腐蚀措施的腐蚀 同一种金属腐蚀 强电解质 弱电解质 非电解质溶液 实质均为原电池装置 为电解池装置 Fe作阳极 腐蚀最快 中Fe为正极 被保护 中Fe为负极 被腐蚀 中因铁不纯而发生微电池反应 迁移训练1 下列关于金属腐蚀的叙述正确的是 A 金属在潮湿情况下的腐蚀实质是M nH2OM OH n H2 B 金属的化学腐蚀实质是M ne Mn 电子直接转移给氧化剂C 金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行D 在潮湿的中性环境中 金属的电化学腐蚀
4、主要是吸氧腐蚀 BD 解释 A项金属在潮湿情况下有可能进行析氢腐蚀 也有可能进行吸氧腐蚀 题目只给出了析氢腐蚀实质 C项中 金属铝的化学腐蚀可以在碱性条件下进行 故此选项错 掌握钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀的原理 例2 钢铁生锈过程发生如下反应 2Fe O2 2H2O2Fe OH 2 4Fe OH 2 O2 2H2O4Fe OH 3 2Fe OH 3Fe2O3 3H2O 下列说法正确的是 A 反应 中电子转移数目相等B 反应 中氧化剂是氧气和水C 与铜质水龙头连接处的钢质水管不易发生腐蚀D 钢铁在潮湿的空气中不能发生电化学腐蚀 A 解释 反应中消耗O2的量相等 两个反应也仅有O2作为氧化剂 故转移
5、电子数是相等的 A项正确 中H2O的H O两元素的化合价没有变 故不作氧化剂 B项错 铜和钢构成原电池 腐蚀速度加快 C项错 钢铁是铁和碳的混合物 在潮湿的空气中易发生吸氧腐蚀 属于电化学腐蚀 故D项错 迁移训练2 下列说法正确的是 A 钢铁因含杂质而容易发生电化学腐蚀 所以合金都不耐腐蚀B 原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因 故不能用来减缓金属的腐蚀C 钢铁电化学腐蚀的两种类型主要区别在于水膜的pH不同 引起的正极反应不同D 无论哪种类型的腐蚀 其实质都是金属被氧化 CD 解释 金属的腐蚀就是金属失电子而被氧化的过程 因此D是正确的 依据电化学腐蚀中析氢腐蚀和吸氧腐蚀的原理可知 C也是正确的
6、 原电池反应既可以加快金属的腐蚀 也可用以防止金属的腐蚀 例如不锈钢 镀锌铁等中的Fe均不易腐蚀 所以A B是不正确的 金属的保护 例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镶嵌有一定量的锌块B 镀锌的铁制品比镀锡的铁制品耐用C 铝片不需要用特殊方法保存D 锌跟稀硫酸反应时 滴加少量硫酸铜溶液后 反应速率加快 B 解释 金属的腐蚀分三种情况 一是直接的化学腐蚀 即金属直接与其他物质反应而腐蚀 二是电化学腐蚀 即能形成原电池的化学腐蚀 三是电解时作阳极的金属的腐蚀 常见的为前两种情况 A项是牺牲锌块保护铁的防腐措施 B项中镀锌铁若镀层破损后 则锌为负极 铁为正极 保护了铁
7、镀锡的铁镀层破损后 铁为负极铁被腐蚀 锡为正极被保护 D项中Zn与CuSO4溶液反应置换出Cu 形成Cu Zn原电池 比直接的化学反应快 迁移训练3 为防止海轮船体的腐蚀 应在船体水线以下位置嵌上一定数量的 A 铜块B 铅块C 锌块D 钠块 解释 海轮船体由钢板焊接而成 为防止浸没在海水 电解质溶液 中的船体 Fe 的腐蚀 应选用活泼性比铁强 而又不会与水直接反应的金属Zn嵌入船体 这样紧密接触的两种金属接触海水 电解质溶液 时 将发生原电池反应 较活泼的Zn作为原电池的负极 Zn失去电子被氧化 Zn失去的电子流向Fe 从而抑制Fe失去电子被氧化 定期更换嵌入的Zn块 就起到了防止船体被腐蚀的
8、目的 C 1 2010 江苏 下列说法不正确的是 A 铅蓄电池在放电过程中 负极质量减小 正极质量增加B 常温下 反应C s CO2 g 2CO g 不能自发进行 则该反应的 H 0C 一定条件下 使用催化剂能加快反应速率并提高反应物的平衡转化率D 相同条件下 溶液中Fe3 Cu2 Zn2 的氧化性依次减弱 AC 解释 本题主要考查的是相关的反应原理 A项 铅蓄电池在放电过程中 负极反应为Pb 2e PbSO4 其质量在增加 B项 该反应是典型的吸热反应 在常温下不能自发进行 C项 催化剂能改变反应速率 不一定加快 同时它不能改变转化率 D项 Cu 2Fe3 Cu2 2Fe2 可知Fe3 的氧
9、化性大于Cu2 综上分析可知 本题选AC项 2 把a b c d四块金属浸泡在稀H2SO4中 用导线两两相连可以组成各种原电池 若a b相连时 a为负极 c d相连 d上有气体逸出 a c相连时a极减轻 b d相连时 b为正极 则四种金属的活泼性顺序为 A a b c dB a c b dC a c d bD b d c a 解释 金属组成原电池 相对活泼金属失去电子作负极 相对不活泼金属作正极 负极被氧化质量减轻 正极上发生还原反应 有物质析出 由题意得活泼性a b c d a c d b 则金属活动性顺序为a c d b C 3 据环保部门测定 我国一些大城市的酸雨pH 3 5 在酸雨季节铁制品极易腐蚀 则在其腐蚀中正极发生的反应是 A 2H 2e H2 B 2H2O O2 4e 4OH C Fe 2e Fe2 D 4OH 4e 2H2O O2 解释 酸雨季节铁制品表面形成一层酸性电解质溶液 发生析氢腐蚀 A 4 为保护地下钢管不受腐蚀 可采取的措施有 A 与石墨棒相连B 与直流电源负极连接C 与直流电源正极连接D 与锌板相连 解释 本题考查金属腐蚀的一种防护方法 电化学保护法 该法的依据一 牺牲阳极的阴极保护法 依据二 外加电流的阴极保护法 BD
