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1、 第26讲 金属的腐蚀与防护1.科学探究与创新意识：通过实验科学探究金属腐蚀的本质及其原因，认识金属腐蚀的主要类型，能正确书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式。2.科学态度与社会责任：认识金属腐蚀产生的危害和影响，树立防止金属腐蚀的意识，熟知金属腐蚀常用的防护方法。一、金属的腐蚀1金属的腐蚀(1)概念：金属或合金与周围的气体或液体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不同，金属腐蚀可分为两类：化学腐蚀：金属与其表面接触的一些物质(如O2、Cl2、SO2等)直接反应而引起的腐蚀。腐蚀的速率随温度升高而加快。电化学腐蚀
2、：当不纯的金属与电解质溶液接触时会发生原电池反应，比较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀。【特别提醒】金属腐蚀过程中，电化学腐蚀和化学腐蚀同时发生，但绝大多数属于电化学腐蚀，且比化学腐蚀的速率大得多。2钢铁的电化学腐蚀类别项目析氢腐蚀吸氧腐蚀示意图条件水膜酸性较强水膜酸性很弱或呈中性负极Fe2e=Fe2正极2H2e=H2O24e2H2O=4OH总反应Fe2H=Fe2H22FeO22H2O=2Fe(OH)2后续反应最终生成铁锈(主要成分为Fe2O3xH2O)，反应如下：4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3，2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O(3x)H2O联系通常两种腐蚀同时存在，但后者更
3、普遍3.实验探究：电化学腐蚀(1)实验操作实验现象实验解释导管中液面上升装置中铁、碳和饱和食盐水构成原电池，铁钉发生吸氧腐蚀(2)实验操作实验现象实验解释试管中产生气泡的速率快Zn与CuSO4反应生成Cu，Zn、Cu和稀盐酸构成原电池，发生电化学腐蚀，产生气泡的速率更快(3)结论：电化学腐蚀中吸氧腐蚀更为普遍。电化学腐蚀速率比化学腐蚀大得多。二、金属的防护金属的防护主要从金属、与金属接触的物质及两者反应的条件等方面来考虑。1改变金属材料的组成在金属中添加其他金属或非金属可以制成性能优异的合金。如普通钢中加入镍、铬等制成不锈钢产品，钛合金不仅具有优异的抗腐蚀性，还具有良好的生物相容性。2在金属表
4、面覆盖保护层在金属表面覆盖致密的保护层，将金属制品与周围物质隔开是一种普遍采用的防护方法。如，在钢铁制品的表面喷涂油漆、涂矿物性油脂、覆盖搪瓷、塑料等；电镀锌、锡、铬、镍等；利用化学方法、离子注入法、表面渗镀等方式在金属表面形成稳定的钝化膜。3电化学保护法金属在发生电化学腐蚀时，总是作为原电池负极(阳极)的金属被腐蚀，作为正极(阴极)的金属不被腐蚀，如果能使被保护的金属成为阴极，则该金属就不易被腐蚀。(1)牺牲阳极法原理：原电池原理，被保护的金属作正极，活泼性更强的金属作负极。应用：锅炉内壁、船舶外壳、钢铁闸门安装镁合金或锌块。实验探究一如图装置反应一段时间后，往Fe电极区滴入2滴黄色K3Fe
5、(CN)6(铁氰化钾)溶液，观察实验现象。已知Fe2与Fe(CN)63反应生成带有特征蓝色的KFeFe(CN)6沉淀。实验装置电流表阳极(负极区)阴极(正极区)现象指针偏转Zn溶解有气泡产生，无蓝色沉淀生成有关反应Zn2e=Zn22H2e=H2结论溶液中不含Fe2，铁作正极未被腐蚀实验探究二：在两个培养皿中分别放入含有NaCl的琼脂，并注入56滴酚酞溶液和K3Fe(CN)6溶液混合均匀，取两个23 cm的铁钉，用砂纸擦光，将裹有锌皮的铁钉放入a，缠有铜丝的铁钉放入b。实验装置现象铁钉周围变红铁钉周围生成蓝色沉淀，铜丝周围变红结论铁作为负极时易被腐蚀，作为正极时未被腐蚀(2)外加电流法原理：电解
6、池原理，被保护的金属作为阴极，与电源的负极相连。应用：钢铁闸门，高压线铁架，地下管道连接直流电源的负极。三、金属腐蚀快慢的判断方法1.在同一电解质溶液中，金属腐蚀由快到慢的顺序为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.同一种金属在不同介质中腐蚀由快到慢的顺序为强电解质溶液弱电解质溶液非电解质溶液。3.对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀越快。4.金属活动性差别越大，活泼性强的金属腐蚀越快。考点01 金属的腐蚀【例1】下列现象与电化学腐蚀无关的是A铜锌合金(黄铜)不易被腐蚀B银质物品久置表面变黑C附有银制配件的铁制品其接触处易生锈D生铁比纯铁更容易生锈【答案
7、】B【解析】A铜锌合金中，金属锌为负极，金属铜为正极，Cu被保护，不易被腐蚀，与电化学腐蚀有关，A不符合题意；B银质物品长期放置表面变黑是因为金属银和空气中二氧化硫、硫化氢发生反应生成硫化银的结果，属于化学腐蚀，与电化学腐蚀无关，B符合题意；C铁制品附有银制配件时，在接触处形成原电池，其中铁为负极，易生锈，和电化学腐蚀有关，C不符合题意；D铁、碳和电解质溶液构成原电池，Fe作负极失电子加速腐蚀，纯铁和电解质溶液发生化学腐蚀，所以生铁比纯铁更容易生锈，与电化学腐蚀有关，D不符合题意；故选B。【变式1-1】下列关于钢铁腐蚀的叙述不正确的是A钢铁在潮湿的空气中易腐蚀B钢铁腐蚀的主要原因是化学腐蚀C腐
8、蚀使钢铁色泽、外形等发生变化D一般情况下，温度对钢铁的化学腐蚀影响较明显【答案】B【解析】A钢铁在潮湿的空气中易形成原电池，发生电化学腐蚀，加快腐蚀，A正确；B钢铁中含有Fe、C元素，可以作为两个活泼性不同的电极，在潮湿的空气中易形成原电池，发生电化学腐蚀，而不是化学腐蚀，B错误；C钢铁被腐蚀后生成红褐色的铁锈(Fe2O3)，在外形、色泽以及机械性能等方面都将发生变化，C正确；D一般情况下，温度越高，反应速率越快，温度对钢铁的化学腐蚀影响较明显，D正确；综上所述答案为B。【变式1-2】下列叙述与电化学腐蚀有关的是()A炒过菜的铁锅不及时清洗易生锈B在空气中金属镁、铝都具有较好的抗腐蚀性C红热的
9、铁丝与水接触时，表面形成了蓝黑色的物质D把铁片加入氯化铜的溶液中，在铁表面上附着一层红色的铜【答案】A【解析】A炒过菜的铁锅中有残留的盐溶液，不及时清洗会发生吸氧腐蚀，易生锈，A正确；B在空气中金属镁、铝易被氧气氧化形成致密的氧化膜，具有较好的抗腐蚀性，与电化学腐蚀无关，B错误；C红热的铁丝与水接触时会发生化学反应，生成了铁的氧化物和氢气，使得表面形成了蓝黑色的物质，与电化学腐蚀无关，C错误；D把铁片加入到氯化铜的溶液中，会发生置换反应生成金属铜，在铁表面上附着一层红色的铜，与电化学腐蚀无关，D错误；综上所述答案为A。考点02 金属腐蚀的防护方法【例2】据最近报道，中国生产的首艘国产航母已经下
10、水。为保护航母、延长服役寿命可采用两种电化学方法。方法1：舰体镶嵌一些金属块；方法2：航母舰体与电源相连。下列有关说法正确的是A方法1叫外加电流的保护法B方法2叫牺牲阳极的保护法C方法1中金属块可能是锌、锡和铜D方法2中舰体连接电源的负极【答案】D【解析】A舰体上镶嵌活泼性比铁强的金属，形成原电池，比铁活泼的金属作负极，该方法为牺牲阳极保护法，A错误；B舰体与直流电源的负极相连，该法为外加电流保护法，B错误；C舰体上镶嵌活泼性比铁强的金属，形成原电池，比铁活泼的金属作负极，该方法为牺牲阳极保护法，C错误；D舰体与直流电源的负极相连，该法为外加电流保护法，D正确；选D。【变式2-1】生活和生产中
11、人们采用多种方法防止金属腐蚀，其中保护轮船外壳的常用方法是A涂保护层B改变金属结构C牺牲阳极的阴极保护法D外加电流的阴极保护法【答案】C【分析】活泼金属为负极，正极上是氧气的还原反应，正极的金属不会参与化学反应，被保护，这种金属的保护方法称为牺牲阳极的阴极保护法；外加电流的阴极保护法防护金属的原理是：向被腐蚀金属结构物表面施加一个外加电流，被保护结构物成为阴极，从而使得金属腐蚀发生的电子迁移得到抑制，避免或减弱腐蚀的发生，据此分析作答。【解析】保护轮船外壳的常用方法是船壳上镶入一些活泼金属如锌块，锌块作负极，与船体、电解质溶液构成原电池，船体作原电池的正极，被保护，该方法利用的是牺牲阳极的阴极
12、保护法，故C项符合题意。答案选C。【变式2-2】下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是A钢铁发生电化学腐蚀时，负极反应为Fe3e=Fe3B镀锡铁制品和镀锌铁制品的镀层破损时，镀锡铁制品中铁的腐蚀速率更快C在轮船船体四周镶嵌锌块保护船体不受腐蚀的方法叫阳极电化学保护法D不锈钢有较强的抗腐蚀能力是因为在钢铁表面镀上了铬【答案】B【解析】A钢铁发生电化学腐蚀时，负极反应为Fe2e=Fe2，A项错误；B镀锡铁制品与镀锌铁制品都可以组成原电池，由于铁的活泼性强于锡，镀锡铁制品中铁为负极，加快自身腐蚀；而镀锌铁制品中，锌的活泼性大于铁，铁为正极得到保护，B项正确；C在轮船船体四周镶嵌锌块保护船体不受腐蚀，利
13、用的是原电池原理，该方法叫牺牲阳极的阴极保护法，C项错误；D不锈钢有较强的抗腐蚀能力是因为在钢铁内部加入了镍、铬金属，改变了金属的内部结构所致，D项错误；答案选B。考点03 金属腐蚀快慢的比较【例3】下列试管所盛的溶液中的铁腐蚀速度说法正确的是A比慢B比快C比快D比慢【答案】C【解析】A中是干燥、相对无氧环境，故不容易发生腐蚀，则比快，A错误；B中是无氧环境，故不容易发生腐蚀，则比慢，B错误；C中铁与铜丝构成原电池、铁为负极被氧化而腐蚀，中铁与锌构成原电池、锌为负极被氧化而腐蚀、铁为正极被保护，则比快，C正确；D中是无氧环境，故不容易发生腐蚀，则比快，D错误；答案选C。【变式3-1】如图各容器
14、中均盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是ABCD【答案】B【分析】先判断装置是原电池还是电解池，再根据原电池正负极腐蚀的快慢和电解池的阴阳极腐蚀快慢来比较，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腐蚀措施的腐蚀，据此判断。【解析】根据图知，、装置是原电池，在中，金属铁做负极，中金属铁作正极被保护，做负极的腐蚀速率快，所以，装置是电解池，其中金属铁为阳极，加快腐蚀，腐蚀最快，所以腐蚀速率是：。故选B。【变式3-2】下列四种金属制品的镀层损坏后，金属腐蚀速率最快的是A镀铝塑扣B食品罐头盒(镀锡)C白铁水桶(镀锌)D镀银铜质奖章【答案】B【解析】金属腐蚀本质都是发生原电池反应，金属活泼性：AlZnFeSnCuAg，活泼性强的作为负极，在反应中失电子被氧化，A中塑料镀层不会形成原电池，铝发生化学化学腐蚀，而铝表面易形成致密氧化膜保护铝不被腐蚀；B中铁为负极，加速腐蚀；C中Fe为正极，被保护；D中Cu虽然为负极，但铜活泼性不如铁，腐蚀速率比铁慢，综上所述腐蚀速率最快的是B，故答案为B。1相同材质的铁在图中的四种情况下腐蚀最快的是ABCD
