第四章第四节金属的电化学腐蚀与防护

1、第四章电化学基础第四节金属的电化学腐蚀与防护晨背关键语句知识点一理解教材新知考向一随堂基础巩固课时跟踪训练考向二知识点二考向三返回返回返回返回 1钢铁在酸性环境中主要发生析氢腐蚀，放出氢气。钢铁在酸性环境中主要发生析氢腐蚀，放出氢气。 2钢铁在中性或弱酸性环境中主要发生吸氧腐蚀，钢铁在中性或弱酸性环境中主要发生吸氧腐蚀，最终生成铁锈的主要成分是最终生成铁锈的主要成分是Fe2O3nH2O。返回 3钢铁吸氧腐蚀的正极发生的电极反应：钢铁吸氧腐蚀的正极发生的电极反应： 2H2OO24e=4OH。 4金属电化学防护的方法有牺牲阳极的阴极保护法金属电化学防护的方法有牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保

2、护法。和外加电流的阴极保护法。返回返回 自学教材自学教材填要点填要点 1金属的腐蚀金属的腐蚀 (1)概念：金属或合金与周围接触到的气体或液体进概念：金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。行化学反应而腐蚀损耗的过程。 (2)本质：金属原子本质：金属原子 电子变为阳离子，金属发电子变为阳离子，金属发生生 反应。反应。失去失去氧化氧化返回 (3)分类：分类： 化学腐蚀：化学腐蚀： 金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。 电化学腐蚀：电化学腐蚀： 不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生

3、 反应，反应，比较活泼的金属失电子而被氧化。比较活泼的金属失电子而被氧化。原电池原电池返回2钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀析氢腐蚀析氢腐蚀条件条件水膜呈水膜呈 性或性或 性性 水膜呈水膜呈 性性正极反应正极反应 中中弱酸弱酸较强酸较强酸O24e2H2O=4OH2H2e=H2返回吸氧腐蚀吸氧腐蚀析氢腐蚀析氢腐蚀负极反应负极反应 总反应总反应 Fe2e=Fe2Fe2e=Fe22FeO22H2O=2Fe(OH)2Fe2H=Fe2H2返回 师生互动师生互动解疑难解疑难 (1)化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生，只是电化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

4、学腐蚀更普遍，危害更大。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。的酸碱性，实际情况中以吸氧腐蚀为主。返回 (3)钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀时，负极均是钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀时，负极均是Fe失失电子生成电子生成Fe2，而非，而非Fe3。 (4)一般情况下，只有在金属活动性顺序中排在氢之一般情况下，只有在金属活动性顺序中排在氢之前的金属才有可能发生析氢腐蚀。前的金属才有可能发生析氢腐蚀。返回1请以吸氧腐蚀为例，用化学方程式解释铁锈请以吸氧腐蚀为例，用化学方程式解释铁锈(Fe

5、2O3xH2O)的形成过程：的形成过程：(1)负极：负极：_；(2)正极：正极：_；返回(3)总反应：总反应：_；(4)_；(5)_。返回答案：答案：(1)Fe2e=Fe2(2)O24e2H2O=4OH(3)2FeO22H2O=2Fe(OH)2(4)4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3(5)2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O(3x)H2O返回 自学教材自学教材填要点填要点 1金属的防护金属的防护返回 2金属的电化学防护金属的电化学防护 (1)牺牲阳极的阴极保护法：牺牲阳极的阴极保护法： 应用应用 原理，让被保护金属作原理，让被保护金属作 极，另找一极，另找一种活泼性较强的金属作种活

6、泼性较强的金属作 极。极。原电池原电池正正负负返回 (2)外加电流的阴极保护法：外加电流的阴极保护法： 利用利用 原理，把被保护的钢铁设备作为原理，把被保护的钢铁设备作为 极，极，用惰性电极作为辅助用惰性电极作为辅助 极，在电解质溶液里，接外加直极，在电解质溶液里，接外加直流电源。流电源。电解电解阴阴阳阳返回 3牺牲阳极的阴极保护法的实验探究牺牲阳极的阴极保护法的实验探究 (1)实验步骤：按右图所示连接实验步骤：按右图所示连接好装置；往好装置；往Fe电极区滴入电极区滴入2滴黄色滴黄色K3Fe(CN)6(铁氰化钾铁氰化钾)溶液，观溶液，观察实验现象。察实验现象。 已知已知Fe2与与Fe(CN)6

7、3反应生成带有特征蓝色的铁氰反应生成带有特征蓝色的铁氰化亚铁沉淀：化亚铁沉淀：3Fe22Fe(CN)63=Fe3Fe(CN)62。返回 (2)实验现象：可以看到电压表指针实验现象：可以看到电压表指针 ，Fe电极上有电极上有 产生，往产生，往Fe电极附近滴入电极附近滴入K3Fe(CN)6溶溶液，液， 。 (3)实验结论：实验结论： 实质上是实质上是Zn、Fe、NaCl溶液溶液(酸化酸化)构成原电池，发构成原电池，发生下列电极反应：生下列电极反应：发生偏转发生偏转气泡气泡没有蓝色沉淀生成没有蓝色沉淀生成返回 负极：负极： ， 正极：正极： 。 往往Fe电极附近滴加电极附近滴加K3Fe(CN)6溶液

8、不变蓝色，说明溶液不变蓝色，说明溶液中不含溶液中不含 ，证明，证明Fe未被腐蚀未被腐蚀(即牺牲阳极金属保护即牺牲阳极金属保护阴极金属阴极金属)。Zn2e=Zn22H2e=H2Fe2返回 师生互动师生互动解疑难解疑难 (1)金属防护的基本思路：金属防护的基本思路：防止金属与氧化性介质直接接触。防止金属与氧化性介质直接接触。防止金属表面形成电解质溶液层。防止金属表面形成电解质溶液层。改善金属的内部结构。改善金属的内部结构。返回 (2)金属防护的其他方法：金属防护的其他方法： 改变金属的内部组织结构，使金属的性质发生改变，改变金属的内部组织结构，使金属的性质发生改变，成为耐腐蚀金属，如把铬、镍等加入

9、普通钢里制成不锈钢。成为耐腐蚀金属，如把铬、镍等加入普通钢里制成不锈钢。 在金属表面覆盖保护层，使金属制品与周围物质隔在金属表面覆盖保护层，使金属制品与周围物质隔离开来，这是一种普遍采用的防护方法。离开来，这是一种普遍采用的防护方法。返回2用用“短线短线”将下列金属的防护方法连线。将下列金属的防护方法连线。(1)加保护层加保护层 A钢闸门与直流电源钢闸门与直流电源 负极相连负极相连(2)牺牲阳极阴极保护法牺牲阳极阴极保护法 B电线外面包塑料法电线外面包塑料法(3)外加电流的阴极保护法外加电流的阴极保护法 C普通钢制镍铬钢普通钢制镍铬钢(4)改变内部结构改变内部结构 D轮船外壳装上锌块轮船外壳装

10、上锌块答案：答案：(1)B(2)D(3)A(4)C返回主题主题1：钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀的不同点有哪些？钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀的不同点有哪些？甲甲形成原电池的条件不同，水膜呈较强的酸性发生形成原电池的条件不同，水膜呈较强的酸性发生析氢腐蚀，水膜呈中性或很弱的酸性则发生吸氧析氢腐蚀，水膜呈中性或很弱的酸性则发生吸氧腐蚀腐蚀乙乙正极反应式不同，析氢腐蚀为：正极反应式不同，析氢腐蚀为：2H2e=H2，吸氧腐蚀为：，吸氧腐蚀为：2H2OO24e=4OH返回丙丙总反应式不同，总反应式不同，析氢腐蚀：析氢腐蚀：Fe2H=Fe2H2，吸氧腐蚀：吸氧腐蚀：2Fe2H2OO2=2Fe(OH)2，4Fe(OH

11、)22H2OO2=4Fe(OH)3丁丁 电化学腐蚀中，吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍电化学腐蚀中，吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍返回主题主题2：探讨金属防护的常用方法有哪些？探讨金属防护的常用方法有哪些？甲甲 改变金属的内部结构，如钢中加入镍制成不锈钢改变金属的内部结构，如钢中加入镍制成不锈钢乙乙在金属表面覆盖保护层，把被保护的金属与腐蚀介在金属表面覆盖保护层，把被保护的金属与腐蚀介质隔开，如在金属表面涂油漆、油脂、搪瓷、镀铬、质隔开，如在金属表面涂油漆、油脂、搪瓷、镀铬、覆盖蓝色氧化膜覆盖蓝色氧化膜(Fe3O4等等)返回丙丙改善腐蚀的环境，如减少腐蚀介质的浓度，除去介改善腐蚀的环境，如减少腐蚀介质的浓度

12、，除去介质中的氧等质中的氧等丁丁电化学保护，根据电化学原理，通过改变金属在电电化学保护，根据电化学原理，通过改变金属在电解质溶液中的作用，从而控制金属的腐蚀，如牺牲解质溶液中的作用，从而控制金属的腐蚀，如牺牲阳极的阴极保护法和外接电源的阴极保护法等阳极的阴极保护法和外接电源的阴极保护法等返回返回 例例1(2011北京高考北京高考)结合下图判断，下列叙述正结合下图判断，下列叙述正确的是确的是 ()返回A和和中正极均被保护中正极均被保护B和和中负极反应均是中负极反应均是Fe2e=Fe2C和和中正极反应均是中正极反应均是O22H2O4e=4OHD和和中分别加入少量中分别加入少量K3Fe(CN)6溶液

13、，均有蓝色溶液，均有蓝色沉淀沉淀返回 解析解析两个装置均为原电池，负极都是活泼金属，两个装置均为原电池，负极都是活泼金属，根据原电池原理可知：原电池的正极金属受到保护，根据原电池原理可知：原电池的正极金属受到保护，A项项正确；正确；：负极为活泼金属：负极为活泼金属Zn，B错误；错误；中是酸性溶液，中是酸性溶液，电极反应中不能有电极反应中不能有OH生成，生成，C错误；错误；中无中无Fe2生成；生成；不能生成铁氰化亚铁沉淀，不能生成铁氰化亚铁沉淀，D错误。错误。 答案答案A返回 解答此类题目主要从以下三个方面分析：解答此类题目主要从以下三个方面分析： (1)正确判断金属的腐蚀是化学腐蚀还是电化学腐

14、蚀。正确判断金属的腐蚀是化学腐蚀还是电化学腐蚀。 (2)如果是电化学腐蚀，判断出正、负极，较活泼的金如果是电化学腐蚀，判断出正、负极，较活泼的金属为负极被腐蚀，较不活泼的金属为正极被保护。属为负极被腐蚀，较不活泼的金属为正极被保护。返回 (3)电化学腐蚀中根据电解质溶液的酸碱性确定腐蚀电化学腐蚀中根据电解质溶液的酸碱性确定腐蚀的类型，若是酸性溶液则发生析氢腐蚀，若是中性或弱的类型，若是酸性溶液则发生析氢腐蚀，若是中性或弱酸性溶液则发生吸氧腐蚀。酸性溶液则发生吸氧腐蚀。返回1(2010北京高考北京高考)下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是是 ()A钢管与电源正极

15、连接，钢管可被保护钢管与电源正极连接，钢管可被保护B铁遇冷浓硝酸表面钝化，可保护内部不被腐蚀铁遇冷浓硝酸表面钝化，可保护内部不被腐蚀C钢管与铜管露天堆放在一起时，钢管不易被腐蚀钢管与铜管露天堆放在一起时，钢管不易被腐蚀D钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是Fe3e=Fe3返回 解析：解析：钢管与电源正极相连，则钢管作阳极，发生氧钢管与电源正极相连，则钢管作阳极，发生氧化反应而被腐蚀，化反应而被腐蚀，A项错误；铁遇冷浓硝酸表面钝化，在项错误；铁遇冷浓硝酸表面钝化，在表面生成一层致密的氧化膜保护内部不被腐蚀，表面生成一层致密的氧化膜保护内部不被腐蚀，B项正确；项正确；钢管与

16、铜管露天堆放在一起，形成原电池时钢管作负极，钢管与铜管露天堆放在一起，形成原电池时钢管作负极，发生氧化反应而被腐蚀，发生氧化反应而被腐蚀，C项错误；钢铁发生析氢腐蚀时，项错误；钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应为：负极反应为：Fe2e=Fe2，D项错误。项错误。 答案：答案：B返回 例例2下图所示的各容器中盛有海水，铁在其中被下图所示的各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是腐蚀时由快到慢的顺序是 ()返回ABC D返回 解析解析铁在海水中的腐蚀属于电化学腐蚀，当铁与铁在海水中的腐蚀属于电化学腐蚀，当铁与比它活泼性差的比它活泼性差的Sn相连时，相连时，Fe被腐蚀的速率增大被腐蚀的速率增大比

17、大比大，与活泼性比其强的锌相连时，锌作负极，被腐蚀，铁被保与活泼性比其强的锌相连时，锌作负极，被腐蚀，铁被保护，其腐蚀的速率要比护，其腐蚀的速率要比小；小；为电解装置，为电解装置，Fe为阳极，为阳极，发生氧化反应，铁腐蚀的速率最快。发生氧化反应，铁腐蚀的速率最快。 答案答案A返回同一电解质溶液中金属腐蚀快慢的规律同一电解质溶液中金属腐蚀快慢的规律 电解原理引起的腐蚀电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐化学腐蚀蚀有保护措施的腐蚀；即电解池的阳极有保护措施的腐蚀；即电解池的阳极原电池的负极原电池的负极一般化学腐蚀一般化学腐蚀原电池的正极原电池的正极电解池的阴极。电解池的

18、阴极。返回 若将装置若将装置中的中的Sn换为换为Cu，与，与比较哪一比较哪一种装置中铁的腐蚀速率快？种装置中铁的腐蚀速率快？提示：提示：换为换为Cu后、后、Fe的腐的腐蚀速率快；原因是活泼性蚀速率快；原因是活泼性不同的两种金属形成原电不同的两种金属形成原电池而造成的腐蚀：两金属池而造成的腐蚀：两金属的活泼性差异越大，金属的活泼性差异越大，金属腐蚀得越快。腐蚀得越快。返回 例例3某探究小组用铁钉被腐蚀的快慢实验，来研某探究小组用铁钉被腐蚀的快慢实验，来研究防止钢铁腐蚀的方法。所用试剂有：材质相同无锈的究防止钢铁腐蚀的方法。所用试剂有：材质相同无锈的铁钉数个，一定量的食盐水、碳酸水、植物油，实验温

19、铁钉数个，一定量的食盐水、碳酸水、植物油，实验温度为度为298 K或或308 K，每次实验取用铁钉的数量相同，液，每次实验取用铁钉的数量相同，液体体积相同且足量，用大小相同的试管实验。体体积相同且足量，用大小相同的试管实验。返回 (1)请完成以下实验设计表，并在实验目的一栏中填请完成以下实验设计表，并在实验目的一栏中填出对应的实验编号：出对应的实验编号：实验实验编号编号T/K试管内试管内取用液体取用液体实验目的实验目的298食盐水食盐水()实验实验和和探究不同电解质溶探究不同电解质溶液对铁钉腐蚀快慢的影响液对铁钉腐蚀快慢的影响()实验实验和和_探究温度对探究温度对铁钉腐蚀快慢的影响铁钉腐蚀快慢

20、的影响返回实验实验编号编号T/K试管内试管内取用液体取用液体实验目的实验目的298食盐水食盐水 ()实验实验和和_探究铁探究铁钉是否接触电解质溶液对铁钉是否接触电解质溶液对铁钉腐蚀快慢的影响钉腐蚀快慢的影响返回实验实验编号编号T/K试管内试管内取用液体取用液体实验目的实验目的()实验实验和和探究不同电解质探究不同电解质溶液对铁钉腐蚀快慢的影响溶液对铁钉腐蚀快慢的影响()实验实验和和_探究温度探究温度对铁钉腐蚀快慢的影响对铁钉腐蚀快慢的影响()实验实验和和_探究铁钉探究铁钉是否接触电解质溶液对铁钉腐是否接触电解质溶液对铁钉腐蚀快慢的影响蚀快慢的影响返回 (2)请根据上述实验，判断下列有关钢铁制品

21、防腐的说请根据上述实验，判断下列有关钢铁制品防腐的说法正确的是法正确的是_(填字母填字母)。 A在铁门、铁窗表面涂上油漆在铁门、铁窗表面涂上油漆 B自行车各部件因有防护涂层或电镀等防腐措施，自行车各部件因有防护涂层或电镀等防腐措施，所以不需要停放在能遮雨的地方所以不需要停放在能遮雨的地方 C家用铁制厨具每次用完后应擦干放置在干燥处家用铁制厨具每次用完后应擦干放置在干燥处 D把挡水铁闸门与直流电源的正极连接且构成回路，把挡水铁闸门与直流电源的正极连接且构成回路，可减少铁闸门的腐蚀速率可减少铁闸门的腐蚀速率返回 解析解析(1)实验实验探究不同电解质对铁钉腐蚀快慢的探究不同电解质对铁钉腐蚀快慢的影响

22、，因此保证温度不变影响，因此保证温度不变(仍为仍为298 K)，改变电解质，改变电解质(选用选用碳酸水碳酸水)。 实验实验探究温度对铁钉腐蚀快慢的影响，因此保证电探究温度对铁钉腐蚀快慢的影响，因此保证电解质不变解质不变(仍为食盐水仍为食盐水)，改变温度，改变温度(选选308 K)。返回 实验实验探究铁钉是否接触电解质溶液对铁钉腐蚀快慢的探究铁钉是否接触电解质溶液对铁钉腐蚀快慢的影响。因此保证温度不变影响。因此保证温度不变(仍为仍为298 K)，改变试管内液体，改变试管内液体(选植选植物油物油)。 (2)A项涂油漆保护钢窗，使铁窗与周围物质隔开，正确；项涂油漆保护钢窗，使铁窗与周围物质隔开，正确；自行车放在干燥处，不易形成原电池，能降低腐蚀速率，自行车放在干燥处，不易形成原电池，能降低腐蚀速率，B错误；错误；C正确；正确；D项挡水铁闸门应与直流电源的负极相连，使项挡水铁闸门应与直流电源的负极相连，使之作电解池的阴极，才能起到保护作用，之作电解池的阴极，才能起到保护作用，D错误。错误。返回答案答案(1)实验实验编号编号T/K试管内试管内取用液体取用液体实验目的实验目的298食盐水食盐水()()(只要与只要与前面前面、对应即可对应即可)298碳酸水碳酸水308食盐水食盐水298植物油植物油(2)AC返回 影响金属