金属的腐蚀与防护

第3课时金属的腐蚀与防护

(1)在原电池中，较活泼的金属作

极，

电子，发生

反应；较不活泼的金属作

极，

电子，发生

反应。(2)在电解池中，与电源正极连接的一极是

极，发生

反应；与电源负极连接的一极是

极，发生

反应。负失氧化正得还原阳氧化阴还原(3)在Fe－H2SO4－Cu原电池中，Fe为

极，电极反应为

，Cu为

极，电极反应为

；若将Fe、Cu导线连接浸在浓HNO3中，Fe为

极，因为

；Cu为负极，电极反应为

，总反应为

。负正Fe被浓硝酸钝化正一、金属的腐蚀1．定义

金属表面与周围物质发生

或因

而遭到破坏的过程。2．实质

金属

电子被

。3．分类

金属腐蚀分为

和

，其中

是指金属与接触到的物质直接发生化学反应，腐蚀过程中无电流产生；

过程中有电流产生。电化学作用失去氧化化学反应化学腐蚀电化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀二、电化学腐蚀1．定义两种金属

且又同时暴露在

空气里或与

接触时，由于形成

而发生的腐蚀。2．实质被腐蚀金属成为原电池的

而被溶解。3．条件形成

。相接触潮湿电解质溶液原电池负极原电池4．分类(1)吸氧腐蚀(以铆有铁钉的铜板为例)：负极反应：

，正极反应：

，电池反应：2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)2，生成的Fe(OH)2在空气中被氧化的化学方程式

。条件：二、电化学腐蚀电解质呈中性或酸性非常弱4．分类(1)吸氧腐蚀(以铆有铁钉的铜板为例)：(2)析氢腐蚀负极反应：

，正极反应：

，电池反应：

。条件：二、电化学腐蚀电解质呈强酸性三、金属的防护1．本质阻止金属

发生

反应，2．方法(1)加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀等。(2)电化学防护分为

保护法和

电保护法。失去电子氧化牺牲阳极阴极形成原电池，被保护的金属作正极被保护的金属与电源的负极相连1．在刘星同学的笔记中有如下记录，请帮他分析(对的打“√”，错的打“×”)。(1)金属的腐蚀都是氧化还原反应。(

)(2)因为CO2的普遍存在，所以钢铁的腐蚀以析氢腐蚀为主。(

)(3)不论析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，总是金属被腐蚀。(

)(4)纯铁片在稀硫酸中发生析氢腐蚀。()1．在刘星同学的笔记中有如下记录，请帮他分析(对的打“√”，错的打“×”)。(1)金属的腐蚀都是氧化还原反应。(

)金属腐蚀的本质是金属失去电子变为金属离子，故全为氧化还原反应。√1．在刘星同学的笔记中有如下记录，请帮他分析(对的打“√”，错的打“×”)。(2)因为CO2的普遍存在，所以钢铁的腐蚀以析氢腐蚀为主。(

)×虽然CO2普遍存在，但一般情况下，钢铁表面的水膜酸性很弱或呈中性且溶有一定的O2，故钢铁腐蚀以吸氧腐蚀为主。1．在刘星同学的笔记中有如下记录，请帮他分析(对的打“√”，错的打“×”)。(3)不论析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，总是金属被腐蚀。(

)√金属发生吸氧腐蚀或析氢腐蚀均是金属被腐蚀。1．在刘星同学的笔记中有如下记录，请帮他分析(对的打“√”，错的打“×”)。(4)纯铁片在稀硫酸中发生析氢腐蚀。()×不是析氢腐蚀而是化学腐蚀，因为没有形成原电池。2．结合金属的腐蚀类型分析钢铁以哪种腐蚀为主？由于钢铁通常所处的外部环境干燥度较低，氧气的存在又比较广泛，且原电池反应比一般的氧化还原反应速率高，所以钢铁主要是电化学腐蚀，其次为化学腐蚀，又因为钢铁表面一般不会遇到酸性较强的溶液，故吸氧腐蚀是钢铁腐蚀的主要形式。吸氧腐蚀(1)加保护层(2)牺牲阳极阴极保护法(3)外加电流的阴极保护法(4)改变内部结构3．想一想，连一连。答案：(1)—B

(2)—D

(3)—A

(4)—CA．钢闸门与直流电源负极相连B．电线外面包塑料法C．普通钢制成镍铬钢D．轮船外壳装上锌块4．结合金属腐蚀的本质，分析金属防护的本质是什么？在电化学防护中是如何做的？金属腐蚀的本质是被氧化剂氧化变成金属阳离子，因此金属防护的本质是避免金属接触氧化剂，或采取措施使金属不被氧化。在电化学防护中使被保护的金属作原电池的正极或电解池的阴极，不参与电极反应，从而不被氧化。化学腐蚀电化学腐蚀(主要)定义金属跟接触到的物质直接发生化学反应引起的腐蚀不纯金属(或合金)接触到电解质溶液所发生的原电池反应，较活泼金属原子失去电子被氧化而引起的腐蚀吸氧腐蚀(主要)析氢腐蚀条件金属与物质直接接触水膜中溶有O2，呈极弱酸性或中性水膜酸性较强本质金属被氧化而腐蚀较活泼金属被氧化而腐蚀区别无电流产生有微弱电流产生反应式2Fe＋3Cl2=2FeCl3负极：Fe－2e－=Fe2＋正极：2H2O＋O2＋4e－=4OH－正极：2H＋＋2e－=H2↑联系两种腐蚀往往同时发生，只是电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍、危害更大[例1]下列有关金属腐蚀的说法中正确的是(

)A．金属腐蚀指不纯金属与接触到的电解质溶液进行化学反应而损耗的过程B．电化学腐蚀指在外加电流的作用下不纯金属发生化学反应而损耗的过程C．钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，负极吸收氧气，产物最终转化为铁锈D．金属的电化学腐蚀和化学腐蚀本质相同，但电化学腐蚀伴有电流产生D[解析]金属腐蚀的本质，主要是金属原子失电子被氧化，腐蚀的内因是金属的化学性质比较活泼，外因是金属与空气、水和其他腐蚀性的物质接触，腐蚀主要包括化学腐蚀和电化学腐蚀，所以A错误；电化学腐蚀指不纯金属发生化学反应而损耗的过程，不需要通过电流，所以B错误；钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，正极吸收氧气，而不是负极吸收氧气，所以C错误；只有选项D正确。(1)判断金属的腐蚀类型要从本质入手，化学腐蚀和电化学腐蚀的本质区别在于是否发生原电池反应。(2)在电化学腐蚀中，只有在金属活动性顺序中位于氢前面的金属才可能发生析氢腐蚀，而位于氢之后的金属只能发生吸氧腐蚀，吸氧腐蚀比析氢腐蚀更为普遍。不纯的金属或合金，在潮湿的空气中形成原电池发生电化学腐蚀，活泼金属因被腐蚀而损耗。金属腐蚀的快慢与下列因素有关：1．金属腐蚀快慢的判断(1)与构成原电池的材料有关：两极材料的活泼性差别越大，氧化还原反应的速率越快，活泼金属被腐蚀的速率就越快。不纯的金属或合金，在潮湿的空气中形成原电池发生电化学腐蚀，活泼金属因被腐蚀而损耗。金属腐蚀的快慢与下列因素有关：1．金属腐蚀快慢的判断(1)与构成原电池的材料有关：(2)与金属所接触的电解质强弱有关：活泼金属在电解质溶液中的腐蚀比在非电解质溶液中的腐蚀速率快，在强电解质溶液中的腐蚀比在弱电解质溶液中的腐蚀速率快。不纯的金属或合金，在潮湿的空气中形成原电池发生电化学腐蚀，活泼金属因被腐蚀而损耗。金属腐蚀的快慢与下列因素有关：1．金属腐蚀快慢的判断(1)与构成原电池的材料有关：(2)与金属所接触的电解质强弱有关：电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有原电池防护措施的腐蚀＞有电解池防护措施的腐蚀。(3)一般说来可用下列原则判断：(1)金属防护的常见方法：①改变金属的结构：制成各种合金，如不锈钢(钢中加入一定量的镍和铬)等。②加保护层：电镀、热镀、喷镀、涂漆、涂油等，或制成氧化膜保护。如在铝制品表面生成Al2O3薄膜。2．金属的防护2．金属的防护①牺牲阳极保护法：此法应用原电池原理，让被保护的金属作正极，另一种活动性较强的金属作负极，例如航海船只的船底四周镶嵌锌块以保护船体，电极反应：负极：Zn－2e－=Zn2＋正极：O2＋2H2O＋4e－=4OH－，Zn被不断腐蚀，可定期拆换，而船体(铁)得到保护。②阴极电保护法：此法应用电解原理，让被保护金属作阴极，惰性电极作阳极，接上直流电源。如化工厂中盛装酸性溶液的容器或管道，常用这种方法防止腐蚀。(2)电化学保护法：[例2]下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是()A．纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗B．当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用C．在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法D．可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀AC[解析]纯银器在空气中久置会被氧化变黑，为化学腐蚀，A正确。当镀层破损时，Sn—Fe可形成原电池，Fe失电子被腐蚀，B错。与锌块形成原电池，Zn作负极(阳极)，从而保护Fe正极(阴极)，所以C正确；外加电流保护法应该与直流电源的负极相连，故D错。金属的化学防护利用了原电池和电解池原理，无论哪种方法都是以防止金属失电子被氧化为出发点设计的。(1)化学腐蚀是金属跟接触到的物质直接反应，发生反应过程中无电流产生，电化学腐蚀是形成原电池发生反应，过程中有电流产生。(2)在水膜呈中性或弱酸性条件下发生吸氧腐蚀，在水膜呈较强酸性条件下发生析氢腐蚀，且前者更普遍。(3)吸氧腐蚀的正极反应为O2＋2H2O＋4e－=4OH－，电解池中OH－放电时反应为：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，要注意二者的区别。(4)电化学防护金属的方法有两种：牺牲阳极的阴极保护法，外加电源的阴极保护法。BD1．下列关于金属腐蚀的说法正确的是(

)A．金属在潮湿空气中的腐蚀的实质是：M＋nH2O=M(OH)n＋H2↑B．金属的化学腐蚀的实质是：

M－ne－=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．在潮湿的中性环境中，金属的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀2n2．美籍华裔化学家钱永健，16岁时，他凭借一个金属易受硫氰酸盐腐蚀的调查项目，荣获具有“少年诺贝尔奖”之称的著名奖项。下列说法正确的是(

)A.金属腐蚀就是金属原子失去电子被还原的过程B.合金都比纯金属易被腐蚀C.将金属与外加直流电源的负极相连，而将正极接到废铁上，可以防止金属被腐蚀D.镀层破损后，镀锌铁比镀锡铁更容易被腐蚀C

3．下列金属防护的方法不正确的是(

)A．对健身器材涂油漆以防止生锈B．对某些工具的“机械转动部位”选用刷油漆的方法来防锈C．用牺牲锌块的方法来保护船身D．自行车的钢圈上镀上一层铬防锈B

“机械转动部位”应涂油脂防锈，油脂既能防水又能防止气体对金属的腐蚀，还能使转动部位灵活。

4．家用炒菜锅用水清洗放置后，出现红棕色的锈斑。在此变化过程中不可能发生的化学反应是(

)A．4Fe(OH)2＋2H2O＋O2=4Fe(OH)3B．2Fe＋2H2O＋O2=2Fe(OH)2C．正极反应：2H2O＋O2＋4e－=4OH－D．负极反应：Fe－3e－=Fe3＋D

5.铜板上铁铆钉处的吸氧腐蚀原理如右图所示，下列有关说法不正确的是(

)A.正极的电极反应为：2H＋＋2e－=H2↑B.此过程中还涉及反应：4Fe(OH)2＋2H2O＋O2=4Fe(OH)3C.此过程中铜并不被腐蚀D.此过程中电子从Fe移向CuA

6．右图装置中，U形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一段时间。下列有关描述错误的是(

)A．生铁块中的碳是原电池的正极B．红墨水柱两边的液面变为左低右高C．两试管中相同的电极反应式是：Fe－2e－=Fe2＋D．a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀B析氢腐蚀吸氧腐蚀解析:Fe与C及电解质溶液形成原电池，Fe是负极：Fe－2e－

=Fe2＋，C是正极，在a中发生吸氧腐蚀，a中压强减小，b中发生析氢腐蚀，b中压强增大，红墨水柱液面是左高右低，故选B

7.下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的()A.纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗B.当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用C.在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法D.可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀AC

解析：银器在空气中久置会被O2所氧化变黑，为化学腐蚀，A正确。当镀层破损时，Sn-Fe可形成原电池，Fe作负极，不再起到保护作用，B错。与Zn块形成原电池，Zn作负极（阳极），从而保护Fe（阴极），所以C正确；外加电流保护法应该与直流电源的负极相连，故D错。(1)A中反应的离子方程式为____________________________________8.A、B、C三个烧杯分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸。Fe＋2H＋

=Fe2＋＋H2↑

(2)B中Fe极的电极反应式为______________________________________Sn极附近溶液的pH(填“增大”“减小”“不变”)______。8.A、B、C三个烧杯分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸。Fe－2e－

=Fe2＋增大(3)C中被腐蚀的金属是________，总反应式为______________________________比较A、B、C中铁被腐蚀的速率，由快到慢的顺序是______________8.A、B、C三个烧杯分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸。Zn＋2H＋

=Zn2＋＋H2↑锌B＞A＞C9．钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一。(1)钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀，该腐蚀过程中的电极反应式为负极：2Fe－4e－

=2Fe2＋正极：O2＋2H2O＋4e－=4OH－9．钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一。(2)为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以采用图甲所示的方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用_____(填写字母序号)。A．铜

B．钠

C．锌

D．石墨C

9．钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一。(3)图乙所示的方案也可以降低铁闸门的腐蚀速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的_____极。负

10．钢铁工业是国家工业的基础。请回答钢铁腐蚀、防护过程中的有关问题。(1)生产中可用盐酸来除铁锈。现将一生锈的铁片放入盐酸中，当铁锈被除尽后，发生的化合反应的化学方程式为________________________________。2FeCl3＋Fe=3FeCl2

铁锈的主要成分是Fe2O3，Fe2O3和盐酸反应生成Fe3＋，溶液中还有H＋，氧化性：Fe3＋

>H＋10．钢铁工业是国家工业的基础。请回答钢铁腐蚀、防护过程中的有关问题。(2)下列哪种装置可防止铁棒被腐蚀________。BD

10．钢铁工业是国家工业的基础。请回答钢铁腐蚀、防护过程中的有关问题。请回答：①A电极对应的金属是_____(写元素符号)，B电极的电极反应是___________________。(3)在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。装置如图所示：Cu2＋＋2e－

=Cu

Cu10．钢铁工业是国家工业的基础。请回答钢铁腐蚀、防护过