2022届总复习（第1轮）化学第33课时·金属的腐蚀和防护

第33课时金属的腐蚀与防护一、金属的腐蚀1．金属或合金与周围的空气或液体物质发生氧化还原反应而引起损耗的现象。金属的腐蚀分三种情况，一是直接的化学腐蚀，即金属直接与其他物质反应而腐蚀；二是电化学腐蚀，即能形成原电池的化学腐蚀；三是电解时作阳极的金属的腐蚀。常见的为前两种情况。2．化学腐蚀和电化腐蚀比较化学腐蚀电化腐蚀含义金属直接与具有腐蚀性的化学物质接触发生氧化还原反应而消耗的过程金属与电解质溶液接触发生原电池反应而消耗的过程发生的条件金属金属或合金不纯金属或合金氧化剂非电解质为主(如O2、Cl2、C2H5OH)电解质溶液中的溶质电子得失金属直接将电子转移给有氧化性的物质活泼间接转移给氧化金属将电子性较强的物质电流现象无电流产生有微电流产生腐蚀现象金属单质较活泼的金属相互关系化学腐蚀与电化腐蚀往往同时存在，以电化腐蚀为主3.金属的电化学腐蚀(1)不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应，较活泼的金属失去电子被氧化，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。如钢铁在潮湿的空气中的腐蚀。根据腐蚀时的介质不同有析氢腐蚀和吸氧腐蚀。(2)析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜酸性较强水膜酸性很弱或者呈中性析氢腐蚀吸氧腐蚀正极反应2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－2H2O＋O2＋4e－===4OH－负极反应Fe－2e－===Fe2＋总反应式Fe＋2H2O===Fe(OH)2＋H2↑2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2铁锈的形成4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3Fe(OH)3脱去部分水生成Fe2O3·xH2O。铁锈疏松地覆盖在钢铁的表面，不能阻止钢铁腐蚀

4.金属腐蚀快慢的规律(1)电解原理引起的阳极腐蚀＞原电池原理引起的负极腐蚀＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀。(2)对同一种金属，腐蚀的快慢：强电解质溶液＞弱电解质溶液＞非电解质溶液。活泼性不同的两金属，活泼性差别越大，腐蚀越快。(3)对同一种电解质溶液，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。(4)由于金属表面一般不会遇到酸性较强的溶液，故吸氧腐蚀是金属腐蚀的主要形式；另外，只有在金属活动性顺序表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腐蚀时只能是吸氧腐蚀。如铜绿Cu2(OH)2CO3的形成就属吸氧腐蚀。铜绿形成的原理是负极(Cu)：2Cu－4e－===2Cu2＋正极(杂质)：O2＋2H2O＋4e－===4OH－O2＋2H2O＋2Cu===2Cu(OH)22Cu(OH)2＋CO2===Cu2(OH)2CO3＋H2O5．判断金属的腐蚀是化学腐蚀还是电化腐蚀(1)首先看金属：如金属是纯金属，也不与其他金属接触，则发生的腐蚀可能为化学腐蚀；若金属不纯或与其他金属接触，则发生的腐蚀为电化学腐蚀。(2)其次看接触的物质：如接触的物质是干燥的物质、非电解质、气体单质等，金属发生的腐蚀为化学腐蚀；如接触的物质是电解质溶液，则发生的腐蚀可能为电化腐蚀。【基础题一】(1)下列有关金属腐蚀的说法正确的是()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，负极吸收氧气最终转化为铁锈D．金属的电化腐蚀和化学腐蚀本质相同，但电化腐蚀伴有电流产生D(2)下列几种金属制品的镀层损坏后，金属腐蚀的速率最快的是()A．镀铝塑料B．食品罐头盒(镀锡)C．白铁水桶(镀锌)D．镀银铜质奖章B【解析】(1)A项中不是金属腐蚀的条件，而是电化腐蚀的条件，B项中在外加电流的作用下不是发生原电池腐蚀，即不是电化腐蚀，C项中钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，但负极是金属单质失去电子成为金属阳离子(氧化反应)，D项中金属的电化腐蚀和化学腐蚀本质相同，其主要区别是电化腐蚀伴有电流产生。(2)关键是看镀层损坏后，暴露出的金属与镀层能否形成原电池，形成原电池时金属是否是负极。A项塑料不会被腐蚀；B项Fe为原电池负极，锡为原电池的正极，加速了Fe的腐蚀；C项Zn为原电池的负极，铁为原电池的正极，铁被保护起来；D项Cu为原电池的负极，Ag为原电池的正极，Cu被腐蚀，但Fe比Cu活泼。二、金属的电化学防护1．基本原理：根据金属在水溶液中均有如下倾向：MMn＋(aq)＋ne－，使被保护的金属M表面富有电子，促使上述平衡向左移动，抑制金属M失去电子被氧化而发生腐蚀。2．电化学保护法(1)牺牲阳极的阴极保护法：应用原电池原理，让被保护的金属作为正极，另外找一金属性比被保护金属的金属性强的金属作为负极。例如在船舶外壳、锅炉内壁安装若干锌片，可以保护钢铁设备。(2)外加电流的阴极保护法：应用电解原理，让被保护的金属作为阴极，惰性电极作为辅助阳极，接上直流电源。如钢闸门可以用此法防止腐蚀。3．无防护条件的腐蚀>有一般防护条件下的腐蚀>牺牲阳极的阴极保护法条件下的腐蚀>外接电源的阴极保护法条件下的腐蚀。【基础题二】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．铝片不需要用特殊方法保存D．锌跟稀硫酸反应时，滴加少量硫酸铜溶液后，反应速率加快C【解析】金属的腐蚀分三种情况，一是直接的化学腐蚀，即金属直接与其他物质反应而腐蚀；二是电化学腐蚀，即能形成原电池的化学腐蚀；三是电解时作阳极的金属的腐蚀。常见的为前二种情况。A项是牺牲锌块保护铁的防腐措施。B项中镀锌铁若镀层破损后，则锌为负极，铁为正极，保护了铁；镀锡的铁镀层破损后，铁为负极被腐蚀，锡为正极被保护。D项中Zn与CuSO4溶液反应置换出Cu，形成Cu－Zn原电池，比直接的化学反应快。重要考点1钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀化学腐蚀和电化腐蚀的本质区别是有无电流，即是否能形成原电池。关键一看是纯金属还是合金或有两种金属相连，二看有无电解质溶液或水膜。【考点释例1】为了探究金属腐蚀的条件和快慢，某课外学习小组用不同的细金属丝将三根大小相同的普通铁钉分别固定在如下图所示的三个装置内，并将这些装置在相同的环境中放置相同的一段时间，下列对实验结果的描述不正确的是(

)A．实验结束时，装置(1)左侧的液面一定会下降B．实验结束时，装置(1)左侧的液面一定比装置(2)的低C．实验结束时，铁钉b腐蚀最严重D．实验结束时，铁钉c几乎没有被腐蚀【解析】(1)中发生化学腐蚀：Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑。(2)中发生析氢腐蚀，Cu为正极，铁钉为负极。(3)中不被腐蚀，因为浓H2SO4有强吸水性，处于干燥环境的铁钉难以被腐蚀。答案：B【温馨提示】金属腐蚀速率一般为：作电解池的阳极>作原电池的负极>化学腐蚀>作原电池的正极>作电解池的阴极。

1.(湖南师大附中2010届高三第四次月考)下图装置中，U型管内为红墨水，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。下列有关描述正确的是()CA．生铁块中的碳是原电池的负极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试管中发生了析氢腐蚀，b试管中发生了吸氧腐蚀

2.白铁皮(镀锌)发生析氢腐蚀时，若有0.2mol电子发生转移，下列说法正确的是(双选)()A．有6.5g锌被腐蚀B．在标准状况下有22.4L氢气放出C．有2.8g铁被腐蚀D．在标准状况下有2.24L气体放出AD

3.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．④>②>①>③B．②>①>③>④C．④>②>③>①D．③>②>④>①A重要考点2金属防护的方法和原理1．金属的防护目的：防止金属被氧化。2．金属防护的依据：依据金属腐蚀发生的化学原理和腐蚀的类型来确定防护方法。3．金属腐蚀的防护方法(1)改变金属的内部结构(如在钢中加Cr、Ni制成不锈钢)；(2)在金属表面覆盖保护层；以钢铁的防护为例，根据保护层成分的不同，可分为如下几种：①在钢铁表面涂矿物性油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等物质；②用电镀、热镀、喷镀的方法，在钢铁表面镀上一层不易被腐蚀的金属；③用化学方法使钢铁表面生成一层致密而稳定的氧化膜。(表面钝化)(3)电化学保护法。①外加电流的阴极保护法(把被保护的设备与外接电源的负极相连)；②牺牲阳极的阴极保护法(被保护的设备与活泼的金属相连接)。【考点释例2】镁、铝、铁是重要的金属，在工业生产中用途广泛。(1)镁与稀硫酸反应的离子方程式为________________________________________。(2)铝与氧化铁发生铝热反应的化学方程式为____________________________________。(3)在潮湿的空气里，钢铁表面有一层水膜，很容易发生电化学腐蚀。其中正极的电极反应为____________________________________。(4)在海洋工程上，通常用铝合金(Al－Zn－Cd)保护海底钢铁设施，其原理如图所示：其中负极发生的电极反应为______________________________________________；在实际应用中，用铝合金而不选用纯铝。纯铝不能起到保护作用，其原因是______________________________________________。(5)将11.9gMg－Al－Fe组成的合金溶于足量NaOH溶液中，合金质量减少2.7g。另取等质量的合金溶于过量的稀硝酸中，生成6.72L(标准状况)NO，向反应后的溶液中加入适量的NaOH溶液恰好使Mg2＋、Al3＋、Fe3＋完全转化为沉淀，则沉淀的质量为____________。答案：(1)Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑

(2)2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe

(3)2H2O＋O2＋4e－===4OH－

(4)Al－3e－===Al3＋铝表面易被氧化，生成一层致密而坚固的氧化物薄膜，阻止金属继续氧化，使金属具有抗腐蚀性能(5)27.2g【温馨提示】金属的电化学腐蚀就是因为形成了原电池，所以进行电化学防护的时候，应该从原电池的形成条件入手，只要能够破坏金属形成原电池的条件即可。

1.(湖南祁东县鼎兴补习学校2010届高三化学第一次月考)下列叙述不正确的是()A．铁表面镀锌，铁作阳极B．船底镶嵌锌块，锌作负极，以防船体被腐蚀C．钢铁吸氧腐蚀的正极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－D．工业上电解饱和食盐水的阳极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑A

2.下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是(双选)()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