第10单元电化学基础3金属腐蚀与防护

三、金属的腐蚀与防护授课人：董啸三、金属的腐蚀与防护1、金属腐蚀的分类①化学腐蚀：直接由化学反应引起的腐蚀②电化腐蚀：由于原电池反应引起的腐蚀，包括析氢腐蚀和吸氧腐蚀两种。三、金属的腐蚀与防护a.析氢腐蚀：酸性条件负极：Fe-2e-=Fe2+正极：2H++2e-=H2总反应：Fe+2H+=Fe2+H2b.吸氧腐蚀：中性或碱性条件负极：Fe-2e-=Fe2+正极：O2+2H2O+4e-=4OH-总反应：Fe+O2+2H2O=Fe(OH)2电解引起的腐蚀原电池引起的腐蚀化学腐蚀有防护腐蚀措施的腐蚀。2、金属的防护金属的防护的基本思路是防止金属形成原电池，发生原电池反应。（1）阻断原电池法由于钢铁腐蚀主要是形成原电池而被腐蚀的，所以也可以让它不形成原电池，从而得到保护。2、金属的防护①覆盖保护膜法：在钢铁表面覆盖一层保护膜（涂油漆，电镀，钝化等），从而阻断它和外界环境的接触，这样就会因为没有电解质溶液，而不能形成原电池。②改变金属的内部结构法：在钢铁中加入一定量的镍和铬，由于镍和铬在空气中容易氧化生成致密的保护膜，从而阻止内部金属与外界接触。从而把普通钢变成不锈钢。这个原理和镁铝自身防腐的原理相似。（2）牺牲阳极的阴极保护法：利用原电池原理，在被保护的钢铁金属设备上，装上若干锌块。由于锌比铁活泼，当它们在潮湿或有水的环境中形成原电池时，腐蚀（牺牲）的是镁或锌（阳极），而阴极的铁得到保护，所以，这种防腐方法称为牺牲阳极的阴极保护法。这种防腐方法要定期更换锌块，可以保证钢铁金属设备不被腐蚀。（3）外加电源的阴极保护法：利用电解原理，在被保护的钢铁金属设备上连接直流电源，把被保护的钢铁金属设备作为阴极，用惰性电极作为辅助阳极。装上若干镁合金或锌块。当钢铁设备接触电解质溶液（海水）时，接通电源，电子强制流向被保护的钢铁设备（阴极），使其无法失去电子，而得到保护，所以这种防腐方法称为外加电源的阴极保护法。知识梳理·题型构建深度思考深度思考1．下列有关金属腐蚀的叙述正确的是()A．金属越纯越不易被腐蚀B．干燥环境下金属不被腐蚀C．铜一定比铁难腐蚀D．金属腐蚀有化学腐蚀和电化学腐蚀D解析A项，金属能不能被腐蚀主要取决于它的活泼性，而不是它的纯度，如纯钾易被腐蚀，不正确；B项，干燥环境下，如果遇到氯气，金属也可以发生化学腐蚀，故不正确；C项，如果遇到浓硝酸，铜比铁易腐蚀，不正确。解析A项，金属能不能被腐蚀主要取决于它的活泼性，而不是它的纯度，如纯钾易被腐蚀，不正确；B项，干燥环境下，如果遇到氯气，金属也可以发生化学腐蚀，故不正确；C项，如果遇到浓硝酸，铜比铁易腐蚀，不正确。解析A项，金属能不能被腐蚀主要取决于它的活泼性，而不是它的纯度，如纯钾易被腐蚀，不正确；B项，干燥环境下，如果遇到氯气，金属也可以发生化学腐蚀，故不正确；C项，如果遇到浓硝酸，铜比铁易腐蚀，不正确。知识梳理·题型构建深度思考深度思考2．下列对几种常见的金属防腐方法的描述错误的是()选项方法对相应方法的描述A改变金属内部组成结构此法实际上是将金属制成合金，增强抗腐蚀能力B在金属表面覆盖保护层保护层破损后，就完全失去了对金属的保护作用C外加电流的阴极保护法接外加直流电源构成电解池，被保护的金属作阴极D牺牲阳极的阴极保护法构成原电池，被保护的金属作正极B解析如果镀层金属比被保护的金属活泼，破损后可构成原电池，仍然能在一定程度上保护金属，B错误。知识梳理·题型构建题组一12题组二34题组一对金属腐蚀快慢的考查1．如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀的速度由快到慢的顺序为()A．②①③④⑤⑥B．⑤④③①②⑥C．⑤④②①③⑥D．⑤③②④①⑥解析①是Fe为负极，杂质碳为正极的原电池腐蚀，是铁的吸氧腐蚀，腐蚀较慢。其电极反应式：负极Fe－2e－===Fe2＋，正极2H2O＋O2＋4e－===4OH－。②③④均为原电池，③中Fe为正极，被保护；②④中Fe为负极，均被腐蚀，但Fe和Cu的金属活泼性差别大于Fe和Sn的，故Fe­Cu原电池中Fe被腐蚀的较快。C⑤是Fe接电源正极作阳极，Cu接电源负极作阴极的电解腐蚀，加快了Fe的腐蚀。⑥是Fe接电源负极作阴极，Cu接电源正极作阳极的电解腐蚀，防止了Fe的腐蚀。根据以上分析可知铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为⑤④②①③⑥。知识梳理·题型构建题组一12题组二342．相同材质的铁在下图中各情形下最不易被腐蚀的是()C题组一对金属腐蚀快慢的考查解析A中，食醋作电解质溶液，铁勺和铜盆是相互接触的两个金属极，形成原电池，铁是活泼金属作负极；B中，食盐水作电解质溶液，铁炒锅和铁铲都是铁碳合金，符合原电池形成的条件，铁是活泼金属作负极，碳作正极；C中，铜镀层将铁球覆盖，使铁被保护，所以铁不易被腐蚀；D中，酸雨作电解质溶液，铁铆钉和铜板分别作负极、正极，形成原电池。知识梳理·题型构建判断金属腐蚀快慢的规律(4)对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀越快。(1)对同一电解质溶液来说，腐蚀速率的快慢：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措施的腐蚀。(2)对同一金属来说，在不同溶液中腐蚀速率的快慢：强电解质溶液中弱电解质溶液中非电解质溶液中。(3)活动性不同的两种金属，活动性差别越大，腐蚀越快。知识梳理·题型构建题组一12题组二34题组二对析氢腐蚀和吸氧腐蚀的考查3．按如图所示装置，进行铁钉被腐蚀的实验，一周后观察(设水不蒸发)。(1)若试管中液面上升，发生的是_______腐蚀，则正极反应式为______________________________负极反应式为__________________。要顺利完成此实验，所用的电解质溶液可以是__________________。(2)若试管中液面下降，发生的是__________腐蚀，正极反应式为___________________，负极反应式为_______________________。要顺利完成此实验，所用的电解质溶液可以是__________。Fe－2e－===Fe2＋解析(1)试管中的液面上升，表明内部压强减小，即发生吸氧腐蚀，故正极反应式为2H2O＋O2＋4e－===4OH－，负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋；吸氧腐蚀的电解质溶液是中性或碱性溶液，如氯化钠溶液。(2)试管中的液面下降，表明发生了析氢腐蚀，则正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋；此时需要酸性电解质溶液，如稀硫酸等。解析(1)试管中的液面上升，表明内部压强减小，即发生吸氧腐蚀，故正极反应式为2H2O＋O2＋4e－===4OH－，负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋；吸氧腐蚀的电解质溶液是中性或碱性溶液，如氯化钠溶液。(2)试管中的液面下降，表明发生了析氢腐蚀，则正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋；此时需要酸性电解质溶液，如稀硫酸等。吸氧2H2O＋O2＋4e－===4OH－Fe－2e－===Fe2＋氯化钠溶液析氢2H＋＋2e－===H2↑稀硫酸知识梳理·题型构建题组一12题组二344．如图装置中，小试管内为红墨水，具支试管内盛有pH＝4久置的雨水和生铁片。实验时观察到：开始时导管内液面下降，一段时间后导管内液面回升，略高于小试管内液面。下列说法正确的是()A．生铁片中的碳是原电池的阳极，发生还原反应B．雨水酸性较强，生铁片仅发生析氢腐蚀C．墨水回升时，碳电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－D．具支试管中溶液pH逐渐减小解析生铁片中的碳是原电池的正极，A错；雨水酸性较强，开始时铁片发生化学腐蚀和析氢腐蚀，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；墨水回升时，铁片发生吸氧腐蚀，碳极为正极，电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C对；铁片无论是发生析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，具支试管内溶液pH均增大，D错。解析生铁片中的碳是原电池的正极，A错；雨水酸性较强，开始时铁片发生化学腐蚀和析氢腐蚀，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；墨水回升时，铁片发生吸氧腐蚀，碳极为正极，电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C对；铁片无论是发生析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，具支试管内溶液pH均增大，D错。解析生铁片中的碳是原电池的正极，A错；雨水酸性较强，开始时铁片发生化学腐蚀和析氢腐蚀，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；墨水回升时，铁片发生吸氧腐蚀，碳极为正极，电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C对；铁片无论是发生析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，具支试管内溶液pH均增大，D错。C题组二对析氢腐蚀和吸氧腐蚀的考查铁片无论是发生析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，具支试管内溶液pH均增大，D错。考纲要求（1）理解原电池原理。初步了解化学电源。了解化学腐蚀与电化学腐蚀及一般防腐蚀方法。（2）理解电解原理。了解铜的电解精炼、镀铜、氯碱工业反应原理。（3）原电池和电解池电极判断以及电极方程式书写。（4）原电池和电解池的简单计算。探究高考·明确考向1234567891．(2012·山东理综，13)下列与金属腐蚀有关的说法正确的是()A．图a中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重B．图b中，开关由M改置于N时，Cu­Zn合金的腐蚀速率减小C．图c中，接通开关时Zn腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大D．图d中，Zn­MnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的解析A项，插入海水中的铁棒靠近液面的位置与氧气接触，易发生吸氧腐蚀；BB项开关由M改置于N时，Zn作负极，CuZn合金作正极，合金受到保护；C项，接通开关形成原电池,Zn作负极，Zn的腐蚀速率增大，但气体是在Pt电极上生成；D项，ZnMnO2干电池自放电腐蚀主要是Zn发生氧化反应而自放电。2．(2012·海南，10)下列叙述错误的是()A．生铁中含有碳，抗腐蚀能力比纯铁弱B．用锡焊接的铁质器件，焊接处易生锈C．在铁制品上镀铜时，镀件为阳极，铜盐为电镀液D．铁管上镶嵌锌块，铁管不易被腐蚀探究高考·明确考向123456789解析选项A，生铁中的碳和铁可以在铁的表面构成无数微小的原电池，能加速铁的锈蚀；选项B，焊接处铁、锡形成无数微小原电池，加速铁的腐蚀；选项C，电镀时，镀层金属铜作阳极，铁制品作阴极，用铜盐溶液作电镀液；选项D，由于Zn比Fe活泼，故镶嵌锌块的铁管不易被腐蚀。C解析选项A，生铁中的碳和铁可以在铁的表面构成无数微小的原电池，能加速铁的锈蚀；选项B，焊接处铁、锡形成无数微小原电池，加速铁的腐蚀；选项C，电镀时，镀层金属铜作阳极，铁制品作阴极，用铜盐溶液作电镀液；选项D，由于Zn比Fe活泼，故镶嵌锌块的铁管不易被腐蚀。解析选项A，生铁中的碳和铁可以在铁的表面构成无数微小的原电池，能加速铁的锈蚀；选项B，焊接处铁、锡形成无数微小原电池，加速铁的腐蚀；选项C，电镀时，镀层金属铜作阳极，铁制品作阴极，用铜盐溶液作电镀液；选项D，由于Zn比Fe活泼，故镶嵌锌块的铁管不易被腐蚀。解析选项A，生铁中的碳和铁可以在铁的表面构成无数微小的原电池，能加速铁的锈蚀；选项B，焊接处铁、锡形成无数微小原电池，加速铁的腐蚀；选项C，电镀时，镀层金属铜作阳极，铁制品作阴极，用铜盐溶液作电镀液；选项D，由于Zn比Fe活泼，故镶嵌锌块的铁管不易被腐蚀。探究高考·明确考向1234567893．(2012·上海，14)右图装置中发生反应的离子方程式为Zn＋2H＋―→Zn2＋＋H2↑，下列说法错误的是()A．a、b不可能是同种材料的电极B．该装置可能是电解池，电解质溶液为稀盐酸C．该装置可能是原电池，电解质溶液为稀盐酸D．该装置可看作是铜－锌原电池，电解质溶液是稀硫酸解析若该装置为电解池，则a、b两电极的材料可以都为Zn，选项A错误；在保证阳极为Zn时，该电解池的电解质溶液可以为稀盐酸，选项B正确；在保证