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1、1第四节第四节 金属的电化学腐蚀与防护金属的电化学腐蚀与防护目标要求 1.了解金属发生腐蚀的原因及现代防护措施。2.了解金属的化学腐蚀与电 化学腐蚀的区别与联系。3.掌握金属发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电化学原理。一、金属的腐蚀 金属腐蚀是金属与周围的气体或液体物质发生氧化还原反应而引起损耗的现象。金属腐 蚀一般可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两类。 1化学腐蚀 金属跟接触到的干燥气体或非电解质液体(如石油)等直接发生化学反应而引起的腐蚀， 这种腐蚀的速率随着温度的升高而加快。 2电化学腐蚀 不纯的金属接触电解质溶液时，会发生原电池反应，较活泼的金属失去电子而被氧化所 引起的腐蚀。 二、电化学腐蚀的分类
2、 以铁的腐蚀为例 吸氧腐蚀析氢腐蚀 条件水膜呈弱酸性或中性水膜呈较强酸性 正极反应 式O22H2O4e=4OH2H2e=H2负极反应 式2Fe4e=2Fe2Fe2e=Fe2总反应式2FeO22H2O=2Fe(OH)2Fe2H=Fe2H2 三、金属的防护 1电化学保护法 (1)牺牲阳极的阴极保护法原电池原理 在被保护的钢铁设备上装上若干活泼金属如镁合金或锌块，作原电池的负极(阳极)；让 被保护的金属作原电池的正极(阴极)。 (2)外加电流的阴极保护法 用被保护的金属作阴极，用惰性电极作阳极，外接直流电源。 2其他方法 (1)改变金属内部结构，如制成防腐的合金； (2)加涂保护层，如喷油漆、涂油脂
3、。知识点一 金属的腐蚀1关于金属腐蚀的叙述中，正确的是( )A金属被腐蚀的本质是 MnH2O=M(OH)n H2n 2 B马口铁(镀锡铁)镀层破损后被腐蚀时，首先是镀层被氧化 C金属在一般情况下发生的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀 D常温下，置于空气中的金属主要发生化学腐蚀 答案 C 解析 金属腐蚀的本质主要是金属原子失电子被氧化，腐蚀的内因是金属的化学性质比 较活泼，外因是金属与空气、水和其他腐蚀性的物质相接触，腐蚀主要有化学腐蚀和电化学 腐蚀。A 中金属腐蚀的本质应包括化学腐蚀和电化学腐蚀，为 Mne=Mn；B 选项中2Sn、Fe 构成电化学腐蚀，主要是 Fe2e=Fe2，铁先被腐蚀。常温下，空
4、气中的金属主 要发生电化学腐蚀中的吸氧腐蚀，难以和非金属氧化剂(Cl2、S)等反应，发生化学腐蚀。 2如图所示水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：(1)铁钉在逐渐生锈，则铁钉的腐蚀属于_腐蚀。 (2)若试管内液面上升，则原溶液呈_性，发生_腐蚀，电极反 应式：负极： _， 正极：_。 (1) 若试管内液面下降，则原溶液呈_性，发生_腐蚀。电极反应式：负极 _， 正极：_。 答案 (1)电化学 (2)弱酸性或中 吸氧 2Fe4e=2Fe2 O22H2O4e=4OH (3)较强的酸 析氢 Fe2e=Fe2 2H2e=H2 解析 根据原电池的构成条件：有两种不同的材料(Fe 为负极，碳为正极)，有
5、电解质 溶液，形成闭合回路，可知铁钉的腐蚀属于电化学腐蚀。根据金属腐蚀的条件、原理及结果 可知：试管内液面上升，说明试管内压强减小，试管内气体被吸收所致，是铁钉吸氧腐蚀的 结果，据此写出电极反应式；试管内液面下降，说明试管内气体压强变大，试管内产生了新 气体所致，是铁钉的析氢腐蚀的结果，据此写出电极反应式。 知识点二 金属的防护 3下列各种方法中，能对金属起到防止或减缓腐蚀作用的是( ) 金属表面涂抹油漆 改变金属内部结构 保持金属表面清洁干燥 金属表面进 行电镀 使金属表面形成致密的氧化物薄膜 A B C D全部 答案 D 解析 金属的腐蚀主要是电化学腐蚀，题目中中的方法都可以起到避免金属和
6、 电解质溶液接触形成原电池的目的；中如在金属中加入某些其他元素改变金属内部结构也 可以起到防腐蚀的效果。 4下列有关金属腐蚀与防护的说法不正确的是( ) A纯银器的表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗 B当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层不能对铁制品起保护作用 C在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法 D可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀 答案 D 解析 纯银器的表面在空气中易生成硫化物失去光泽；当镀锡铁制品镀层破损时，由于 铁比锡活泼，形成原电池时，铁作原电池的负极，加快铁的腐蚀；锌比铁活泼，当在海轮外 壳上连接锌块后，锌失电子而海轮外壳被保护；要采用电解
7、原理保护金属，应将金属与电源 的负极相连，即作电解池的阴极。练基础落实 1以下防腐措施中，属于电化学保护法的是( ) A用氧化剂使金属表面生成致密稳定的氧化物保护膜 B在金属中加入一些铬或者镍制成合金 C在轮船的船壳水线以下部分，装上一锌锭 D在金属表面喷漆 答案 C3解析 在轮船的船壳水线以下部分，装上锌能形成铁锌原电池，锌为负极，被腐蚀， 铁被保护。 2钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀，发生的原电池反应为 2Fe2H2OO2=2Fe(OH)2。 以下说法正确的是( ) A负极发生的反应为 Fe2e=Fe2 B正极发生的反应为 2H2OO22e=4OH C原电池是将电能转化为化学能的装置 D钢柱在
8、水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀 答案 A 解析 由原电池反应式知：负极为 Fe2e=Fe2，正极为 2H2OO24e=4OH， 所以 A 对、B 错；原电池是将化学能转化为电能的装置，C 错；根据原电池原理，钢柱在空 气与水交界处更容易腐蚀，D 错。 3如下图所示各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为( )A B C D 答案 C 解析 、的实质均为原电池装置。中 Fe 为正极，被保护；、中 Fe 为负 极，均被腐蚀，但相对来说 Fe 和 Cu 的金属活动性比 Fe 和 Sn 的差别大，故 FeCu 原电池 中 Fe 被腐蚀得更快；中因铁不纯而发生微电池反应。 4下列现象中，不
9、是由于原电池反应造成的是( ) A含杂质的锌与盐酸反应比纯锌与盐酸反应速率快 B金属在潮湿的空气中易腐蚀 C纯铁和盐酸反应，如滴入几滴硫酸铜溶液，则可加快反应速率 D化工厂中的铁锅炉易腐蚀而损坏 答案 D 解析 化工厂的空气中含有大量的化学物质，有的容易与铁制品反应，导致钢铁腐蚀。 练方法技巧 5为研究金属腐蚀的条件和速率，某课外小组学生用金属丝将三根大小相同的铁钉分 别固定在图示的三个装置中，再放置于玻璃钟罩里保存相同的一段时间。下列对实验结束时 现象的描述不正确的是( )A装置左侧的液面一定会下降 B左侧液面装置比装置的低 C装置中的铁钉腐蚀最严重 D装置中的铁钉几乎没被腐蚀 答案 B 解
10、析 装置中铁钉处于盐酸的蒸气中，被侵蚀而释放出 H2，使左侧液面下降，右侧 液面上升；装置中铁钉同样处于盐酸的蒸气中，不同的是悬挂铁的金属丝由铁丝换成了铜 丝，由于 Fe 比 Cu 活泼，在这种氛围中构成的原电池会加速铁钉的侵蚀而放出更多的 H2， 使左侧液面下降得更多，右侧液面上升得更多；装置中虽然悬挂铁钉的还是铜丝，但由于 浓硫酸有吸水性而无挥发性，使铁钉处于一种较为干燥的空气中，因而在短时间内几乎没有 被侵蚀。 6镀锌铁在发生析氢腐蚀时，若有 0.2 mol 电子发生转移，下列说法正确的是( ) 有 5.6 g 金属被腐蚀 有 6.5 g 金属被腐蚀 在标准状况下有 2.24 L 气体放
11、出 在标准状况下有 1.12 L 气体放出 A B C D4答案 B 解析 在镀锌铁的析氢腐蚀中：负极(Zn)：Zn2e=Zn2，有 0.2 mol e转移时， 有 0.1 mol Zn 溶解，即 6.5 g；正极(Fe)：2H2e=H2，生成 0.1 mol H2，标准状况 下的 体积为 2.24 L。 7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
12、腐蚀 答案 B 解析 Fe 与 C 及电解质溶液形成原电池，Fe 是负极：Fe2e=Fe2，C 是正极，在 a 中发生吸氧腐蚀，a 中压强减小，b 中发生析氢腐蚀，b 中压强增大，红墨水柱液面是左高 右低，故选 B。本题考查钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀。 练综合拓展 8在 A、B、C 三个烧杯中分别盛有相同浓度的稀硫酸，如图所示：(1)A 中反应的离子方程式为_。 (2)B 中 Sn 极的电极反应式为_， Sn 极附近溶液的 pH_(填“增大” 、 “减小”或“不变”)。 (2) C 中被腐蚀的金属是_，总反应的离子方程式为_， 比较 A、B、C 中铁被腐蚀的速率，由快到慢的顺序是_。 答案 (1)Fe2H=Fe2H2 (2)2H2e=H2 增大 (3)Zn Zn2H=Zn2H2 BAC 解析 铁在不同的情况下被腐蚀的速率不同。作原电池的负极时易被腐蚀，作原电池的 正极时受到保护不被腐蚀。 9金属腐蚀的电化学原理可用下图模拟。(1)请写出有关电极反应式： 铁棒上的电极反应式：_ _。 碳棒上的电极反应式：_5_。 (2)该图所表示的是_ (填“析氢”或“吸氧”)腐蚀。 (3)若将 O2撤走，并将 NaCl 溶液改为稀 H2SO4溶液，则此图可表示 _(填“析氢”或“吸
