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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。一、金属的腐蚀1.金属的腐蚀(1)概念：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。其实质是金属原子失去电子变为阳离子，金属发生氧化反应。(2)根据与金属接触的气体或液体物质不同，金属腐蚀可分为两类：化学腐蚀：金属与接触到的干燥气体(如 O2、Cl2、SO2等)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。腐蚀的速率随温度升高而加快。电化学腐蚀：不纯的金属跟电
2、解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化。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酸性较强时，腐蚀过程中有氢气放出。负极反应式为 Fe2e=Fe2；正极反应式为 2H2e=H2；总反应方程式为 Fe2H=Fe2H2。(2)吸氧腐蚀：当钢铁表面的电解质溶液呈中性或呈弱酸性并溶有一定量的氧气时，将会发生吸氧腐蚀。负极反应式为 2Fe4e=2Fe2；正极反应式为 2H2OO24e=4OH；总反应方程式为 2Fe2H2OO2=2Fe(OH)2。铁锈(Fe2O3xH2O)的形成：2Fe(
3、OH)3=Fe2O3xH2O(3x)H2O。21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 H2n 2B.金属的化学腐蚀的实质是 Mne=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.在潮湿的环境中，金属的电化学腐蚀一定是析氢腐蚀答案 B解析 金属腐蚀的实质是金属失去电子，在酸性较强
4、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。考点 金属的腐蚀与防护题点 金属的腐蚀与类别例 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)容易生锈答案 A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。考点 金属的腐蚀与防护题点 金属的腐蚀与类别例 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
5、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3C.墨水回升时，碳极反应式为 O22H2O4e=4OHD.具支试管中溶液 pH 逐渐减小答案 C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 都增大，D 错误。考点 金属的腐蚀与防护题点 钢铁的吸氧腐蚀
6、与析氢腐蚀方法点拨 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。二、金属的防护方法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)，锌块作原电池的负极；钢闸门作原电池的正极。图 1图 2(2)外加电流的阴极保护法电解原理如图 2 所示，被保护的钢闸门作阴极，与电源的负极相连；惰性电极作阳极，与电源的正极4相
7、连。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，使金属与空气、水等物质隔离，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不锈钢。金属的防护例 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 D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。考点 金属的腐蚀与防护题点 金属腐蚀的防护方法例 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( )A. B.C. D.答案 C5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。
9、本题中，铁腐蚀由快到慢的顺序为。考点 金属的腐蚀与防护题点 金属腐蚀快慢的比较方法点拨 金属腐蚀快慢的判断方法(1)同一金属在相同电解质溶液中，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。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 C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
10、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。考点 金属的腐蚀与防护题点 金属的腐蚀与类别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( )6A.正极电极反应式为 2H2e=H2B.此过程中还涉及反应 4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3C.此过程中 Fe、Cu 均被腐蚀D.此过程中电流从 Fe 流向 Cu答案 B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。考点 金属的腐蚀与防护题点 钢
11、铁的吸氧腐蚀与析氢腐蚀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=4OHB.将石墨电极改成镁电极，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 D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
12、电极，负极为镁，铁被保护，难以看到铁生锈，B 项正确。考点 金属的腐蚀与防护题点 钢铁的吸氧腐蚀与析氢腐蚀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 B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7止金属腐蚀。考点 金属的腐蚀与防护题点 金属腐蚀的防护方法85.关于钢铁腐蚀与防护的说法不正确的是( )A.钢铁的吸氧腐
13、蚀和析氢腐蚀的负极反应式均为 Fe2e=Fe2B.钢铁发生吸氧腐蚀时，正极反应式为 O22H2O4e=4OHC.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止钢铁腐蚀时，钢铁接电源的正极答案 D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。考点 金属的腐蚀与防护题点 金属腐蚀与防护的相关综合6.下图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情
14、况的剖面示意图。(1)该电化学腐蚀称为_。(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 (1)吸氧腐蚀 (2)B (3)C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。考点 金属的腐蚀与防护题点 金属腐蚀与防护的相关综合9对点训练题组一 金属的腐蚀1.下列关于金属腐蚀的叙述正确的是( )A.金属被腐蚀的本质是 MnH2O=M(OH)n H2n 2B
15、.马口铁(镀锡铁)镀层破损后，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 金属腐蚀的本质是金属原子失去电子被氧化为金属阳离子：Mne=Mn，A 项错误；马口铁的镀层破损后，Sn、Fe 形成原电池，发生电化学腐蚀，则铁先被腐蚀，B 项错误；常温下，空气中的金属主要发生电化学腐蚀中的吸氧腐蚀，C 项正确，D 项错误。考点 金属的腐蚀与防护题点 金属的腐蚀与类别2.(2017浙江温州中学高二月考)钢铁发生吸氧腐蚀时，正极上发生的电极反应是( )A.2H2e=H2B.Fe22e=FeC.2H2OO24e=4OHD.Fe3e=Fe2答案 C解析 钢铁发生吸氧腐蚀时，正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子。考点 金属的腐蚀与防护题点 钢铁的吸氧腐蚀与析氢腐蚀3.(2017辽宁庄河中学高二月考)我国某大城市今年夏季多次降下酸雨。据环保部门测定，该城市整个夏季酸雨的 pH 平均值为 3.2。在这种环境中的铁制品极易被腐蚀。对此条件下铁的腐蚀的叙述不正确的是( )A.此腐蚀过程有化学腐蚀也有电化学腐蚀
