第十章金属的腐蚀与防护

金属的腐蚀与防护【学习目标】1.了解金属腐蚀的概念及本质2.了解金属腐蚀的类型正确理解电化学腐蚀3.金属防护的方法【知识要点】一、金属的腐蚀1、金属的腐蚀是金属与周围的气体或者液体物质发生而引起损耗的现象。一般可分为腐蚀和腐蚀。化学腐蚀：金属与接触到的干燥气体（如、、等）或非电解质液体（如）等直接发生化学反应而引起的腐蚀。如：钢管被原油中的腐蚀，温度越高，化学腐蚀越。电化学腐蚀：不纯的金属跟电解质溶液接触时。会发生反应，的金属失去电子而被。如在潮湿的空气中生锈。两种腐蚀往往发生，但腐蚀更普遍，速度更快，危害更严重。2、化学腐蚀与电化学腐蚀的共同点和不同点：电化腐蚀化学腐蚀条件不纯金属或合金与接触与直接接触有无电流产生本质较活泼的金属被氧化金属被氧化3、电化学腐蚀(以钢铁为例)（1）析氢腐蚀(酸性较强的溶液)负极:正极:总方程式：（2）吸氧腐蚀(中性或弱酸性溶液)负极:正极:总方程式：离子方程式：Fe2++2OH-=Fe(OH)2Fe(OH)2继续与空气中的氧气作用：铁锈的主要成分是，阻止钢铁继续腐蚀。（能、不能）析氢腐蚀吸氧腐蚀形成条件电解质溶液溶有CO2等气体的水溶液溶有O2的水溶液负极负极反应正极正极反应电子如何流动形成电通路最终腐蚀产物4、影响金属腐蚀快慢的因素本性：（1）金属的活动性：金属越，越容易被腐蚀（2）纯度：不纯的金属比纯金属跟腐蚀，如纯铁比钢腐蚀。（难、易）电化学腐蚀：两电极活动性差别越大，氧化还原反应速率越，活泼金属被腐蚀得越快。（3）氧化膜：如果金属被氧化形成致密的氧化膜，那么会保护内层金属，如、如果金属被氧化形成疏松的氧化膜，那么不会保护内层金属，如外因：介质：环境（腐蚀性气体，电解质溶液）空气水FeCFeZnFeⅠⅡⅢ练习：1、如右图所示，铁处于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种不同的环境中，铁被腐蚀的速率由大到小的顺序是（填序号）。二、金属的防护1．影响金属腐蚀快慢的因素本性：（1）金属的活动性（2）纯度（3）氧化膜介质：环境（腐蚀性气体，电解质溶液）2．金属的防护（1）改变金属的内部结构（钢→不锈钢，在钢中加入镍和铬）（2）覆盖保护膜（涂油漆，电镀，钝化等）（3）电化学保护①外加电流阴极保护法②牺牲阳极阴极保护法【典型例题】1．表面镀有保护金属层的铁片，当镀层有破损时比普通铁片更难腐蚀的是（）A．马口铁（镀锡铁）B．白铁（镀锌铁）C．镀镍铁D．镀铜铁2．在钢铁腐蚀过程中，下列五种变化可能发生的是（）①Fe2+转变为Fe3+②氧气被还原③产生氢气④Fe转变为Fe2+⑤Fe(OH)3失去水形成Fe2O3·H2OA．③和④B．②和④C．①②③④D．全部3．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描述不正确的是（）A．装置Ⅰ左侧的液面一定会下降B．左侧液面装置Ⅰ比装置Ⅱ的低C．装置Ⅱ中的铁钉腐蚀最严重D．装置Ⅲ中的铁钉几乎没被腐蚀4．埋在地下的输油铸铁管道，在下列各种情况下被腐蚀速率最慢的是（）A．在潮湿疏松的土壤中B．在含铁元素较多的酸性土壤中；C．在干燥致密不透气的土壤中D．在含碳较多的潮湿透气的中性土壤中5．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．铁在潮湿的空气中容易腐蚀D．常温下铝跟稀硫酸快速反应，跟浓硫酸几乎不反应【巩固练习】1．下图各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是（）A．④②①③B．②①③④C．④②③①D．③②④①2．保护地下钢管不受腐蚀，可使它与（）A．直流电源正极相连B.铜板相连C.锌板相连D交流电源负极相连3．以下现象与电化腐蚀无关的是（）A．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿B．生铁比软铁芯(几乎是纯铁)容易生锈C．铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈D．银制奖牌久置后表面变暗4．下列事实不能用电化学原理解释的是（）A．铝片不需要特殊的保护方法B．炒过菜的铁锅未清洗易生锈。C．轮船水线以下的船壳上镶有一定数量的锌D．镀锌铁比镀锡铁耐腐蚀。5．表层破坏的镀锌铁件发生腐蚀的化学反应为2H2O+O2+2Zn===2Zn(OH)2，正极上发生的电极反应是（）A.2H++2e-===H2↑B.Zn-2e-===Zn2+C.2H2O+O2+4e-===4OH-D.Fe-2e-===Fe2+6．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.Fe－2e-＝Fe2+B.2H2O＋O2＋4e-＝4OH-C.2H+＋2e-＝H2↑D.4OH-－4e-＝2H2O＋O2↑7．下图为直流电源，为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸，为电镀槽．接通电路后发现上的c点显红色．为实现铁上镀锌，接通后，使c、d两点短路．下列叙述正确的是（）A．a为直流电源的负极B．c极发生的反应为C．f电极为锌板D．e极发生还原反应8．如下图所示，烧杯中都盛有稀硫酸。（1）中反应的离子方程式为，（2）中的电极反应：Fe：、Sn：（3）中被腐蚀的金属是、其电极反应式为。比较（1）、（2）、（3）中纯铁被腐蚀的速率由快到慢的顺序是。9．某温度下将一定量密度为1.15g/cm3的NaCl溶液用石墨电极通直流电，设NaCl恰好完全反应，且无其它反应发生，得到的溶液中氧元素的质量百分含量为80%。（1）电解后溶液中溶质与溶剂的物质的量之比是，（2）原NaCl溶液的物质的量浓度。【综合练习】1.目前世界上最重要的矿物燃料是（）A．水煤气B．COC．石油D．天然气2.下列不是化工能源的是（）A．氢气B．煤C．石油D．天然气3.下列反应属于放热反应的是（）A．氢气还原氧化铜B．碳和水蒸汽反应C．碳酸钙高温分解成氧化钙和二氧化碳D．氢氧化钾和硫酸中和4．在理论上不能用于设计原电池的化学反应是（）A.HCl(aq)+NaOH(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)△H0B.2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l)△H0C.4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)=4Fe(OH)3(s)△H0D.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H06．下列说法中正确的是()A．中和热测定实验时，如果没有环形玻璃棒，可用环形铜质搅拌棒代替。B．电解饱和食盐水时，将铁钉接在外接电源的正极C．配制FeSO4溶液时，加入少量的稀硫酸和铁屑。D．Fe(OH)3胶体中逐滴加入稀盐酸，Fe(OH)3胶体马上溶解。7．国外最新研制的溴—锌蓄电池的基本结构是用碳棒作两极，电解质是溴化锌溶液。现有四个电极反应：①Zn－2e－＝Zn2＋②Zn2＋＋2e－＝Zn③Br2＋2e－＝2Br－④2Br－－2e＝Br2。那么充电时的阳极反应和放电时的负极反应分别是（）A④①B②③C③①D②④8．已知蓄电池在充电时作电解池，放电时作原电池。铅蓄电池上有两个接线柱，一个接线柱旁标有“+”，另一个接线柱旁标有“—”。关于标有“+”的接线柱，下列说法中正确的是（）A．充电时作阳极，放电时作负极B．充电时作阳极，放电时作正极C．充电时作阴极，放电时作负极D．充电时作阴极，放电时作正极9．用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，通电一段时间后，向所得溶液中加入0.1molCuO后恰好恢复到电解前的状态。则电解过程中转移的电子数为（）A．0.1molB．0.2molC．0.3molD．0.4mol10．将质量相等的铜片和铂片插入硫酸铜溶液中，铜片与电源正极相连铂片与电源负极相连，以电流强度1A通电10min，然后反接电源，以电流强度2A继续通电10min。下列表示铜电极、铂电极、电解池中产生气体的质量和电解时间的关系图正确的是11．工业上采用以铁和石墨为电极，电解K2MnO4溶液的办法制取KMnO4。（1）电解时，应以作阴极，电解过程中，阴极附近溶液的pH值将会（增大、减少、保持不变）（2）阳极的反应式为（3）电解的总反应式是12．下图中电极a、b分别为Ag电极和Pt电极，电极c、d都是石墨电极。通电一段时间后，在c、d两极上共收集到336mL（标准状态）气体。回答：（1）直流电源中，M为____________极。（2）Pt电极上生成的物质是________，其质量为___________。（3）电源输出的电子，其物质的量与电极b、c、d分别生成的物质的物质的量之比为：2∶___∶____∶____。（4）AgNO3溶液的浓度（填增大、减小或不变。下同）_______，AgNO3溶液的pH____，H2SO4溶液的浓度______，H2SO4溶液的pH______。（5）若H2SO4溶液的质量分数由5.00%变为5.02%，则原有5.00%的H2SO4溶液的质量为。