第26讲 金属的腐蚀与防护（学生版）【暑假弯道超车】2024年新高二化学暑假讲义+习题（人教版2019选择性必修1）

第26讲金属的腐蚀与防护1.科学探究与创新意识：通过实验科学探究金属腐蚀的本质及其原因，认识金属腐蚀的主要类型，能正确书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式。2.科学态度与社会责任：认识金属腐蚀产生的危害和影响，树立防止金属腐蚀的意识，熟知金属腐蚀常用的防护方法。一、金属的腐蚀1．金属的腐蚀(1)概念：金属或合金与周围的发生反应而引起损耗的现象。其实质是金属原子电子变为阳离子，金属发生反应。(2)根据与金属接触的不同，金属腐蚀可分为两类：①化学腐蚀：金属与其表面接触的一些物质(如O2、Cl2、SO2等)直接反应而引起的腐蚀。腐蚀的速率随温度升高而。②电化学腐蚀：当的金属与溶液接触时会发生反应，的金属发生氧化反应而被腐蚀。【特别提醒】金属腐蚀过程中，电化学腐蚀和化学腐蚀同时发生，但绝大多数属于电化学腐蚀，且比化学腐蚀的速率大得多。2．钢铁的电化学腐蚀类别项目析氢腐蚀吸氧腐蚀示意图条件水膜酸性较水膜酸性很或负极正极总反应后续反应最终生成铁锈(主要成分为Fe2O3·xH2O)，反应如下：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3，2Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O联系通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍3.实验探究：电化学腐蚀(1)实验操作实验现象实验解释导管中装置中铁、碳和饱和食盐水构成，铁钉发生腐蚀(2)实验操作实验现象实验解释①试管中产生气泡的速率Zn与CuSO4反应生成Cu，Zn、Cu和稀盐酸构成，发生腐蚀，产生气泡的速率更(3)结论：①电化学腐蚀中吸氧腐蚀更为普遍。②电化学腐蚀速率比化学腐蚀大得多。二、金属的防护金属的防护主要从金属、与金属接触的物质及两者反应的条件等方面来考虑。1．改变金属材料的组成在金属中添加其他金属或非金属可以制成性能优异的。如普通钢中加入镍、铬等制成不锈钢产品，钛合金不仅具有优异的抗腐蚀性，还具有良好的生物相容性。2．在金属表面覆盖保护层在金属表面覆盖致密的保护层，将金属制品与周围物质隔开是一种普遍采用的防护方法。如，在钢铁制品的表面喷涂油漆、涂矿物性油脂、覆盖搪瓷、塑料等；电镀锌、锡、铬、镍等；利用化学方法、离子注入法、表面渗镀等方式在金属表面形成稳定的钝化膜。3．电化学保护法金属在发生电化学腐蚀时，总是作为原电池(阳极)的金属被腐蚀，作为(阴极)的金属不被腐蚀，如果能使被保护的金属成为阴极，则该金属就不易被腐蚀。(1)牺牲阳极法原理：原电池原理，被保护的金属作，活泼性更强的金属作。应用：锅炉内壁、船舶外壳、钢铁闸门安装镁合金或锌块。[实验探究一]如图装置反应一段时间后，往Fe电极区滴入2滴黄色K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液，观察实验现象。已知Fe2＋与[Fe(CN)6]3－反应生成带有特征蓝色的KFe[Fe(CN)6]沉淀。实验装置电流表阳极(负极区)阴极(正极区)现象指针偏转Zn溶解有产生，蓝色沉淀生成有关反应—结论溶液中不含Fe2＋，铁作正极未被腐蚀[实验探究二：]在两个培养皿中分别放入含有NaCl的琼脂，并注入5～6滴酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液混合均匀，取两个2～3cm的铁钉，用砂纸擦光，将裹有锌皮的铁钉放入a，缠有铜丝的铁钉放入b。实验装置现象铁钉周围铁钉周围生成，铜丝周围结论铁作为负极时易被腐蚀，作为正极时未被腐蚀(2)外加电流法原理：电解池原理，被保护的金属作为阴极，与电源的相连。应用：钢铁闸门，高压线铁架，地下管道连接直流电源的。三、金属腐蚀快慢的判断方法1.在同一电解质溶液中，金属腐蚀由快到慢的顺序为。2.同一种金属在不同介质中腐蚀由快到慢的顺序为。3.对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度，金属腐蚀越快。4.金属活动性差别，活泼性强的金属腐蚀越快。考点01金属的腐蚀【例1】下列现象与电化学腐蚀无关的是A．铜锌合金(黄铜)不易被腐蚀B．银质物品久置表面变黑C．附有银制配件的铁制品其接触处易生锈D．生铁比纯铁更容易生锈【变式1-1】下列关于钢铁腐蚀的叙述不正确的是A．钢铁在潮湿的空气中易腐蚀B．钢铁腐蚀的主要原因是化学腐蚀C．腐蚀使钢铁色泽、外形等发生变化D．一般情况下，温度对钢铁的化学腐蚀影响较明显【变式1-2】下列叙述与电化学腐蚀有关的是(

)A．炒过菜的铁锅不及时清洗易生锈B．在空气中金属镁、铝都具有较好的抗腐蚀性C．红热的铁丝与水接触时，表面形成了蓝黑色的物质D．把铁片加入氯化铜的溶液中，在铁表面上附着一层红色的铜考点02金属腐蚀的防护方法【例2】据最近报道，中国生产的首艘国产航母已经下水。为保护航母、延长服役寿命可采用两种电化学方法。方法1：舰体镶嵌一些金属块；方法2：航母舰体与电源相连。下列有关说法正确的是A．方法1叫外加电流的保护法B．方法2叫牺牲阳极的保护法C．方法1中金属块可能是锌、锡和铜D．方法2中舰体连接电源的负极【变式2-1】生活和生产中人们采用多种方法防止金属腐蚀，其中保护轮船外壳的常用方法是A．涂保护层 B．改变金属结构C．牺牲阳极的阴极保护法 D．外加电流的阴极保护法【变式2-2】下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是A．钢铁发生电化学腐蚀时，负极反应为Fe－3e－=Fe3＋B．镀锡铁制品和镀锌铁制品的镀层破损时，镀锡铁制品中铁的腐蚀速率更快C．在轮船船体四周镶嵌锌块保护船体不受腐蚀的方法叫阳极电化学保护法D．不锈钢有较强的抗腐蚀能力是因为在钢铁表面镀上了铬考点03金属腐蚀快慢的比较【例3】下列试管所盛的溶液中的铁腐蚀速度说法正确的是A．①比②慢 B．③比④快 C．⑤比⑥快 D．①比③慢【变式3-1】如图各容器中均盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是A．③②④① B．④②①③ C．②①③④ D．④②③①【变式3-2】下列四种金属制品的镀层损坏后，金属腐蚀速率最快的是A．镀铝塑扣 B．食品罐头盒(镀锡)C．白铁水桶(镀锌) D．镀银铜质奖章1．相同材质的铁在图中的四种情况下腐蚀最快的是A． B．C． D．2．如图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。下列说法正确的是A．铁闸主要发生的是吸氢腐蚀B．将铁闸与石墨相连可保护铁闸C．铁腐蚀时的电极反应式：Fe-3e−=Fe3+D．图中生成铁锈最多的是乙区域3．金属腐蚀造成的损失非常严重，金属腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。下列现象不能用电化学腐蚀来解释的是A．铜板上的铁铆钉在阴雨天易生锈B．马口铁(镀锡的铁)破损后很快生锈C．铜器皿在高温环境中迅速变黑D．电工作业中若将铜、铝导线直接相连易出现接触不良现象4．下列有关金属腐蚀的说法中正确的是（

）A．铝具有强抗腐蚀能力，是因为其不易与氧气发生反应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5．生活中常见的金属防腐的方法很多。下列措施不能起到防腐的是A．健身器材刷油漆B．衣架和电线的外面包上一层塑料层C．在轮船船身上装上一定数量的铜块D．地下钢铁管道连接镁块6．关于钢铁腐蚀与防护的说法不正确的是()A．钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀的负极反应式均为Fe－2e－===Fe2＋B．钢铁发生吸氧腐蚀时，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－C．地下钢管连接镁块是采用牺牲阳极保护法D．用外加电流的阴极保护法防止钢铁腐蚀时，钢铁接电源的正极7．如图所示装置中都盛有0.1mol·L-1的NaCl溶液，放置一定时间后，装置中的四块相同锌片，腐蚀速率由快到慢的正确顺序是A．③①④② B．①②④③ C．②③④① D．②①④③8．下列关于金属的腐蚀及防腐说法错误的是A．马口铁(镀锡铁)镀层破损铁的腐蚀速率加快B．为了防止钢铁设备腐蚀，利用外加电流的阴极保护法，应另附加一惰性电极，惰性电极作阴极C．可以采用改变金属组成或结构的方法防止金属腐蚀D．为保护海轮的船壳，利用牺牲阳极的阴极保护法，常在船壳上镶入锌块9．下图是研究铁钉腐蚀的装置图，下列说法不正确的是A．铁钉在两处的腐蚀速率：a<bB．a、b两处铁钉中碳均正极C．a、b两处铁钉中的铁均失电子被氧化D．a、b两处的正极反应式均为O2+4e-+4H+===2H2O10．下列说法正确的是A．钢铁在潮湿的空气生锈是因为发生了析氢腐蚀B．铅蓄电池放电时正极质量较少C．化学电源能将化学能完全转化为电能D．工业上用图装置电解熔融氧化铝制铝时，阳极碳块常因被生成的氧气氧化而需定期更换11．一定条件下，碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下：pH2466.5813.514腐蚀快慢较快慢较快主要产物Fe2+Fe3O4Fe2O3下列说法不正确的是A．在pH＜4的溶液中，碳钢主要发生析氢腐蚀B．在pH＞6的溶液中，碳钢主要发生吸氧腐蚀C．在pH＞14的溶液中，碳钢腐蚀的反应为O2+4OH-+4e-===2H2OD．在煮沸除氧气后的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会减慢12．深埋在潮湿土壤中的铁管道，在硫酸盐还原菌作用下，能被硫酸根腐蚀，其电化学腐蚀原理如图所示，下列与此原理有关说法正确的是A．输送暖气的管道更容易发生此类腐蚀B．正极反应：+9H++8e-=HS-+4H2OC．这种情况下，Fe腐蚀的最终产物为Fe2O3∙xH2OD．管道上刷富锌油漆可以延缓管道的腐蚀13．下列装置图及有关说法正确的是（

）

A．装置①中K闭合片刻后溶液中增大B．装置①中K闭合片刻后可观察到滤纸a点变红色C．装置②中铁腐蚀的速率由大到小的顺序是只闭合只闭合只闭合都断开D．装置③中当铁制品上析出铜时，电源负极输出的电子为14．一定条件下，碳钢腐蚀与溶液pH的关系如表所示，下列说法错误的是（

）pH246814腐蚀快慢较快慢较快主要产物Fe2+Fe3