度高一化學(xué)合金金屬的腐蝕和防護(hù)知識點(diǎn)總結(jié)典例解析

1、合金、金屬的腐蝕和防護(hù)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、認(rèn)識合金與金屬在性能上的主要差異及其原因；2、知道生活中常見合金的組成及性能，了解新型合金的用途；3、能描述金屬腐蝕的化學(xué)原理；4、知道金屬防護(hù)的常用方法，認(rèn)識防止金屬腐蝕的重要意義。【要點(diǎn)梳理】要點(diǎn)一、認(rèn)識合金1、概念由兩種或兩種以上金屬(或與非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。要點(diǎn)詮釋：（1）目前制得的純金屬只有80多種，但制得的合金已達(dá)數(shù)千種。（2）青銅是人類歷史上使用最早的合金，鋼是目前生產(chǎn)、使用量最大的合金。2、合金的特點(diǎn)（1）一般情況下，合金比純金屬硬度大、更堅硬。（2）多數(shù)合金的熔點(diǎn)一般比各成分金屬的低。（3）一般來說，合金的性質(zhì)并不是各成

2、分的性質(zhì)的總和，合金具有良好的物理、化學(xué)和機(jī)械的性能。（4）合金的性能可以通過所添加的合金元素的種類、含量和生成合金的條件等來加以調(diào)節(jié)。要點(diǎn)詮釋：（1）合金屬于混合物，但合金有固定的熔點(diǎn)。（2）合金在許多方面優(yōu)于各成分金屬。因此，合金在工業(yè)上的用途比純金屬更廣。我們?nèi)粘Ｋ姷慕饘僦破肪鶠楹辖穑兘饘倨匠２欢嘁姟?、合金的性能與結(jié)構(gòu)的關(guān)系如下圖所示，純金屬和合金的結(jié)構(gòu)并不相同，在純金屬內(nèi)，所有原子的大小和形狀都是相同的，原子的排列十分規(guī)整，而合金內(nèi)加入了其他元素或大或小的原子，改變了金屬原子有規(guī)則的層狀排列，使原子層之間的相對滑動變得困難，更難于延展和壓縮，同時原子之間的相互作用力減小，所以，多

3、數(shù)合金的熔點(diǎn)一般比各成分金屬的低。要點(diǎn)詮釋：合金既不是純金屬，也不是純凈的金屬單質(zhì)，它是一類特殊的混合物，它有金屬的特性，每一種合金都有自己固定的熔點(diǎn)，被稱為金屬熔合物?！叭酆稀钡囊饬x有兩層，一是合金一般是在高溫條件下形成的；二是合金的形成是一種特殊的過程，既不是物理變化，如金屬的焊接，也不是簡單的化學(xué)變化，如金屬與非金屬形成鹽的化合反應(yīng)。要點(diǎn)二、常見的合金1、鐵合金鐵合金的分類：要點(diǎn)詮釋：（1）生鐵和鋼是含碳量不同的兩種鐵合金。生鐵和鋼的成分除了含碳量不同外，硅、錳、硫、磷等元素的含量也不同。組成成分的不同導(dǎo)致了生鐵和鋼的性能不同，性能不同就決定了用途的不同，詳情如下表所示。由于含碳量不同，

4、鋼和生鐵的性能有很大差異；向鋼中加入不同的合金元素（如Cr、Mn、Ni等），可制得不同性能的合金鋼。生 鐵鋼含碳量24.3%0.03%2%其它雜質(zhì)硅、錳及少量硫、磷等雜質(zhì)含量比生鐵少，基本不含硫、磷性能硬而脆、抗壓，可鑄不可鍛有良好的延展性，機(jī)械性能好，可鑄可鍛用途制造機(jī)座、管道的重要材料用于制造機(jī)械、交通工具生鐵與鋼的比較（2）鋼一般可分為碳素鋼和合金鋼兩大類。根據(jù)含碳量不同，碳素鋼可分為高碳鋼、中碳鋼和低碳鋼：含碳量高，硬度較大；含碳量低，韌性較強(qiáng)。碳素鋼和合金鋼的比較如下表所示。相同點(diǎn)成分不同性 能碳素鋼合金鐵的合金含碳量高，硬度大；含碳量低，韌性較強(qiáng)合金鋼（不銹鋼）在鐵的合金中加入鉻和

5、鎳（抗腐蝕性很強(qiáng)的金屬）不銹鋼在空氣中比較穩(wěn)定，不容易生銹，具有很強(qiáng)的抗腐蝕能力碳素鋼和合金鋼的比較（3）不銹鋼是最常見的一種合金鋼，其合金元素主要是鉻（Cr）和鎳（Ni）。常見的不銹鋼中含Cr18%、含Ni8%（有的不銹鋼含Cr17%19%，含Ni8%13%）。不銹鋼在大氣中比較穩(wěn)定，不容易生銹，具有很強(qiáng)的抗腐蝕能力。常見的醫(yī)療器械、廚房用具和餐具等很多都是用不銹鋼制成的。2、鋁合金鋁是地殼中含量最多的金屬元素。純鋁的硬度和強(qiáng)度較小，不適于制造機(jī)器零件等。向鋁中加入少量的合金元素如Cu、Mg、Si、Mn、Zn及稀土元素等可制成鋁合金，鋁合金是目前用途廣泛的合金之一。例如：硬鋁（含Cu 4、M

6、g 0.5、Mn 0.5、Si 0.7）（均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的強(qiáng)度和硬度都比純鋁大，幾乎相當(dāng)于鋼材，且密度較小。鋁合金的種類很多，它們在汽車、船舶、飛機(jī)等制造業(yè)上以及在日常生活里的用途很廣。成分性能鋁Al硬度、強(qiáng)度較小鋁合金向Al中加入少量的合金元素如：Cu、Mg、Si、Mn、Zn及稀土元素抗腐蝕能力強(qiáng)，強(qiáng)度高，密度較小。如：高壓鍋是由鋁合金制造的鋁和鋁合金的比較3、銅合金常見的銅合金有黃銅（Cu-Zn合金，含Zn20%36%）青銅（Cu-Sn合金，含Sn10%30%）等。早在3000多年前的商代，我國就已經(jīng)制造和使用青銅器了，至今銅和銅合金在生活和生產(chǎn)中仍然被廣泛地應(yīng)用著。成分性能及用途黃銅Cu

7、與Zu的合金， Zn占 20%36%有優(yōu)良的導(dǎo)熱性和耐腐蝕性，可用作各種儀器零件青銅CuSn合金，含Sn10%30%人類使用歷史最久的金屬材料白銅Cu-Ni合金有優(yōu)異的耐蝕性和高的電阻，故可用作苛刻腐蝕條件下工作的零部件和電阻器的材料。 銅合金間的比較要點(diǎn)詮釋：（1）黃銅：古代稱黃銅為藥金，密度比黃金小，外觀與金非常相似，常被誤認(rèn)為是黃金。（2）K金是指黃金和其它金屬混合在一起的合金，K是金的量度單位，是將純金分為24份。根據(jù)在首飾中的黃金含量就分成不同的K金，所以24K是指純金，18K含黃金量就是18/24=75.0%。要點(diǎn)三、新型合金1、儲氫合金，如TiFe、 LaNi。特點(diǎn)：儲氫量大，室

8、溫下吸收氫氣速度快，放出氫氣快。用途：大量儲存、運(yùn)輸氫氣。2、鈦合金，如Ti，V，F(xiàn)e，Al等。用途：制造飛機(jī)起落架3、耐熱合金，如鎳鈷合金。特點(diǎn)：能承受高溫。用途：噴氣式飛機(jī)的發(fā)動機(jī)葉片。4、形狀記憶合金：合金的形狀被改變之后，一旦加熱到一定的躍變溫度時，它又可以魔術(shù)般地變回到原來的形狀，人們把具有這種特殊功能的合金稱為形狀記憶合金。5、泡沫合金：含有泡沫氣孔的特種金屬材料。特點(diǎn)：具有質(zhì)輕、吸音、隔熱、能吸收電磁波等性質(zhì)。要點(diǎn)四、金屬的腐蝕1、概念金屬或合金跟周圍接觸到的氣體或液體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而腐蝕損耗的過程。要點(diǎn)詮釋：金屬的腐蝕現(xiàn)象非常普遍，如鋼鐵生銹（Fe2O3·xH2O），銅

9、器表面生成銅綠（Cu2(OH)2CO3）。腐蝕可使金屬的機(jī)械性能、色澤和外形等方面發(fā)生變化，嚴(yán)重時可使機(jī)器設(shè)備、儀器和儀表等報廢。有些重大事故的發(fā)生如橋梁塌陷、石油管道破裂等也往往與金屬腐蝕有關(guān)。2、金屬腐蝕的本質(zhì)一般來說，金屬單質(zhì)或合金發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是氧化反應(yīng)。因此，金屬腐蝕的本質(zhì)是金屬原子失去電子被氧化，可表示為M-ne-=Mn+。3、金屬腐蝕的分類由于與金屬接觸的介質(zhì)不同，發(fā)生腐蝕的化學(xué)原理也不同，這就決定了金屬腐蝕有不同的類型。金屬腐蝕一般可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。（1）化學(xué)腐蝕概念：金屬與合金跟接觸到的物質(zhì)（如O2、Cl2、SO2等）直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。特點(diǎn)：反應(yīng)簡單，金

10、屬與氧化劑直接發(fā)生氧化還原反應(yīng)，無電流產(chǎn)生。 實例：鐵與氯氣直接反應(yīng)、鋼管被原油中的含硫化合物腐蝕。 溫度對化學(xué)腐蝕的影響：一般情況下，溫度越高，金屬腐蝕越快，如家用鐵鍋的底面、燃?xì)庠畹闹行牟课欢己苋菀咨P。（2）電化學(xué)腐蝕概念：不純的金屬（或合金）跟電解質(zhì)溶液接觸時，會發(fā)生原電池反應(yīng)，比較活潑的金屬失去電子而被氧化的反應(yīng)而引起的腐蝕。特點(diǎn)：構(gòu)成原電池反應(yīng)，加快腐蝕的速率，有電流產(chǎn)生。附：已學(xué)原電池反應(yīng)原理：條件：有電解質(zhì)溶液；有活潑性不同的兩種金屬或其中一種是非金屬；閉合電路。電極：比較活潑的一極是負(fù)極；比較不活潑的一極是正極。形成原電池的原因：要點(diǎn)詮釋：鋼鐵在潮濕的空氣中更容易腐蝕是由于金

11、屬和液態(tài)介質(zhì)(常為水溶液)構(gòu)成微小的原電池而發(fā)生金屬腐蝕。電化學(xué)腐蝕是金屬腐蝕的主要形式，如鋼鐵在潮濕的空氣中生銹就是電化學(xué)腐蝕造成的。電化學(xué)腐蝕分為析氫腐蝕和吸氧腐蝕。分類析氫腐蝕吸氧腐蝕條件水膜酸性較強(qiáng)（弱酸）（pH4.3）水膜酸性較弱或呈中性負(fù)極反應(yīng)Fe 2e = Fe2正極反應(yīng)2H + 2e = H22H2O + O2 + 4e = 4OH總反應(yīng)Fe + 2H = Fe2+ + H22Fe + 2H2O + O2 = 2Fe(OH)2其它反應(yīng)4Fe(OH)2 + 2H2O + O2= 4Fe(OH)3Fe2O3.xH2O重用性次要主要析氫腐蝕和吸氧腐蝕的比較要點(diǎn)五、金屬的防護(hù)1、影響金

12、屬腐蝕的兩個因素（1）金屬的本性與金屬腐蝕的關(guān)系：金屬越活潑越容易被腐蝕，金屬合金中較活潑的金屬易被腐蝕。（2）介質(zhì)與金屬腐蝕的關(guān)系：金屬在潮濕的空氣中、接觸腐蝕性氣體或電解質(zhì)溶液，都容易被腐蝕，且電解質(zhì)溶液的濃度越大，腐蝕速率越快。2、金屬防護(hù)的方法（1）對金屬做必要的精煉，以減少其中能導(dǎo)電的不活潑雜質(zhì)。（2）對機(jī)器、儀表及時保養(yǎng)，減少金屬與腐蝕性氣體、電解質(zhì)溶液、潮濕氣體的接觸。（3）在金屬表面加防護(hù)層根據(jù)用途不同采取不同的方法使金屬與造成腐蝕發(fā)生的介質(zhì)隔離，如：在金屬表面涂油漆，在金屬表面包塑料層，在金屬表面加油脂；在金屬表面鍍上一層Zn或Cr或Sn。（4）改變金屬的結(jié)構(gòu)選用適宜的金屬或

13、非金屬制成耐腐蝕的合金，如制成不銹鋼，是改變了金屬的內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)，抗腐蝕能力大大提高。（5）電化學(xué)防護(hù)方法，在要保護(hù)的金屬上連接一種比該金屬更易失去電子的金屬或合金，可以防止金屬腐蝕，如在鋼鐵的船體上焊接上較活潑的金屬鋅。3、除銹方法的選擇（1）物品需要保存多長時間：如果物品只需保存很短時間，就沒必要去考慮給它一個長久的保護(hù)。（2）物品將用在哪里：如果物品主要用于室外，它就需要較好地進(jìn)行保護(hù)。（3）物品是干什么用的：物品用途不同，保護(hù)方法也不同，如物品要接受高溫，就不能用油漆進(jìn)行保護(hù)。（4）物品外觀重要性：某些保護(hù)方法也是為了裝飾外觀用的，如鍍鉻?！镜湫屠}】類型一：合金例1、生鐵和鋼的主要區(qū)

14、別是（ ）A生鐵和鋼的主要成分都是鐵，但二者的含碳量不同，性能也不同B生鐵和鋼都是碳的合金C生鐵就是含雜質(zhì)較多的鋼，鋼就是含雜質(zhì)較少的生鐵D生鐵是混合物，鋼是純凈物【思路點(diǎn)撥】本題考查鐵合金的知識，生鐵與鋼都是鐵的合金，具備合金的特點(diǎn)?！敬鸢浮緼【解析】生鐵的含碳量為2%4.3%，鋼的含碳量為0.03%2%，二者都是鐵的合金，都是混合物。由于含碳量不同，鋼和生鐵的性能有很大差異：生鐵硬而脆、抗壓，可鑄不可鍛，鋼雜質(zhì)含量比生鐵少，有良好的延展性，機(jī)械性能好，可鑄可鍛，向鋼中加入不同的合金元素（如Cr、Mn、Ni等），可制得不同性能的合金鋼。只有A項正確。【總結(jié)升華】合金是由兩種或兩種以上金屬（或

15、與非金屬）熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。通過添加合金元素的種類、含量和生成合金的條件等調(diào)節(jié)其性能，使合金具有良好的物理、化學(xué)和機(jī)械的性能。其硬度比純金屬大、熔點(diǎn)一般比各成分金屬的低?？傊?，合金的性質(zhì)優(yōu)于金屬單質(zhì)。如硬鋁（鋁合金）的強(qiáng)度和硬度都比純鋁大，幾乎相當(dāng)于鋼材，且密度較小，在汽車、船舶、飛機(jī)等制造業(yè)上以及在日常生活里的用途很廣。另外根據(jù)人們的需要還研制出具有特殊功能、性質(zhì)的新型合金。舉一反三：【變式1】下列關(guān)于合金的性質(zhì)敘述不正確的是（ ）A多數(shù)合金的熔點(diǎn)低于它的任何一種成分金屬的熔點(diǎn)B合金的硬度一般比各成分金屬的硬度都大C合金的密度小于各成分的密度D合金的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性比各成分的金屬低

16、【答案】C【解析】合金有如下三個特征：熔、沸點(diǎn)一般比任一組分低，硬度比任一組分大，密度介于兩者之間。只有C項錯誤?！咀兪?】下列關(guān)于合金與純金屬的說法中不正確的是（ ）A合金是兩種金屬或多種金屬組成的混合物，沒有固定的熔點(diǎn)B相同的幾種金屬不同含量形成的幾種合金，其性質(zhì)也可能有所差別C合金不能導(dǎo)電、導(dǎo)熱，也不具有較好的延展性D合金的性能在很多方面比純金屬更加優(yōu)越，所以應(yīng)用更加廣泛【答案】AC【解析】由于合金具有特定的結(jié)構(gòu)，所以其熔點(diǎn)也是固定的，A項錯誤；合金具有金屬的特性，所以其傳導(dǎo)性和延展性很好，C項錯誤；不同的金屬，以及相同的金屬不同的用量都可以形成性質(zhì)不同的合金，即其性質(zhì)可以調(diào)控，所以我們

17、可以根據(jù)需要來控制合金的性質(zhì)，使它的性能更加優(yōu)越，因此應(yīng)用也更加廣泛，B、D項正確?！咀兪?】合金是金屬與金屬（或非金屬）在熔化狀態(tài)下形成的一種具有金屬特性的熔合物，下表中難與其他金屬形成二元合金的金屬元素是（ ）金屬FeCuZnAgAuW熔點(diǎn)5960.810633380沸點(diǎn)/30002595907221227075627AFe BZn CAg DW【答案】BD【解析】從表中數(shù)據(jù)可知鋅的沸點(diǎn)低于其他金屬的熔點(diǎn)，在其他金屬熔化時，鋅已成氣態(tài)。金屬W不僅熔點(diǎn)比其他金屬高出很多，而且比其他金屬的沸點(diǎn)也高出一截，因此不能與其他金屬進(jìn)行熔合。故正確答案為BD。例2、用銅鋅合金制

18、成的假金元寶欺騙行人的事件屢有發(fā)生，下列不易區(qū)別其真?zhèn)蔚姆椒ㄊ牵?）A測定密度 B放入硝酸中 C放入鹽酸中 D觀察外觀【思路點(diǎn)撥】利用銅、鋅、金物理性質(zhì)及化學(xué)性質(zhì)的不同加以鑒別?！敬鸢浮緿 【解析】銅鋅合金（即黃銅），外觀與黃金相似，但密度比黃金小，其中所含的鋅可與鹽酸、硝酸反應(yīng)，而黃金只能溶于王水。【總結(jié)升華】鑒定貴金屬真假時，要根據(jù)各個成分的特殊的物理或化學(xué)性質(zhì)，并且要能觀察到明顯的現(xiàn)象。舉一反三：【變式1】某化學(xué)興趣小組對某獎牌中金屬的成分提出猜想：甲認(rèn)為該金屬是純金；乙認(rèn)為該金屬是金銀合金；丙認(rèn)為該金屬是黃銅（銅鋅合金）。為證明甲、乙、丙猜想的正誤，可取少量制造該獎牌的材質(zhì)粉末，加入一

19、種試劑，該試劑應(yīng)是（ ）A硫酸銅溶液 B硝酸銀溶液 C鹽酸 D稀硝酸【答案】D【解析】硫酸銅、硝酸銀、鹽酸都不能區(qū)分純金與金銀合金；稀硝酸與純金不反應(yīng)，與金銀合金能反應(yīng)，溶液無色，與黃銅反應(yīng)生成藍(lán)色溶液，故選D項?！咀兪?】將表面已完全鈍化的鋁條，插入下列溶液中，不會發(fā)生反應(yīng)的是（ ）A稀硝酸 B稀鹽酸 C硝酸銅 D氫氧化鈉【答案】C【解析】已完全鈍化的鋁條表面覆蓋著一層Al2O3薄膜，Al2O3是兩性氧化物，與酸和堿都能反應(yīng)，但與硝酸銅不反應(yīng)。類型二：金屬的腐蝕例3、一根鐵絲插入煮沸過的蒸餾水中，鐵絲上有三點(diǎn)：A（水面以下）、B（水面）、C（水面以上）。問： （1）A、B、C三點(diǎn)哪點(diǎn)腐蝕最快

20、？ （2）若向蒸餾水中加入少量食鹽，B點(diǎn)的腐蝕速率將如何變化？ （3）若將蒸餾水換成：0.1 mol·L1 H2SO4溶液；1 mol·L1 H2SO4溶液；18.4 mol·L1 H2SO4溶液，則A處腐蝕由快到慢的順序是_。 【思路點(diǎn)撥】本題考查影響金屬腐蝕的因素，需要特別注意硫酸溶液的濃度問題。【答案】（1）B點(diǎn)腐蝕最快。 （2）B點(diǎn)的腐蝕速率將加快。 （3）【解析】（1）根據(jù)題意可知：A點(diǎn)在煮沸的蒸餾水內(nèi)部，因缺少氧氣，很難形成電解質(zhì)溶液，幾乎不腐蝕。B點(diǎn)在水面處，發(fā)生了電化學(xué)腐蝕。C點(diǎn)在水面以上，與氧氣發(fā)生化學(xué)腐蝕，根據(jù)同一種物質(zhì)，發(fā)生電化學(xué)腐蝕與化學(xué)腐

21、蝕的對比可知B點(diǎn)處鐵絲的腐蝕比C點(diǎn)處的快。 （2）蒸餾水中加入少量食鹽（強(qiáng)電解質(zhì)），構(gòu)成了原電池，B點(diǎn)腐蝕速率顯著加快。 （3）硫酸為稀硫酸，但是中硫酸的濃度小于中硫酸的濃度，鐵絲在中的腐蝕速率比中的快，中18.4mol·L1的硫酸（98）是濃硫酸，鐵很快發(fā)生了鈍化，幾乎不腐蝕。 【總結(jié)升華】在解題過程中不僅要注意物質(zhì)的一般性質(zhì)，對特殊物質(zhì)的特殊性質(zhì)也要特殊對待。18.4 mol·L1的硫酸，實際上是98的濃硫酸，能使Al、Fe發(fā)生鈍化，這種隱含條件易被忽視。舉一反三：【變式1】下列關(guān)于金屬腐蝕說法正確的是（ ） A金屬在潮濕的空氣中腐蝕的實質(zhì)是：M+nH2O=M(OH)n

22、+H2 B金屬的化學(xué)腐蝕的實質(zhì)是：M+ne=Mn+，電子直接轉(zhuǎn)移給氧化劑 C金屬的化學(xué)腐蝕必須在酸性條件下進(jìn)行D在潮濕的中性環(huán)境中，金屬的電化學(xué)腐蝕主要是吸氧腐蝕【答案】D【解析】潮濕的空氣酸性較弱，金屬會發(fā)生吸氧腐蝕，A項錯誤。金屬能與酸等物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，在化學(xué)反應(yīng)中，金屬失電子，即Mne=Mn+，并將電子轉(zhuǎn)移給氧化劑，B項錯誤?；瘜W(xué)腐蝕是指金屬跟接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，無需酸性條件，C項錯誤。只有D項正確?！咀兪?】鋼鐵閘門易被腐蝕，發(fā)生的原電池反應(yīng)為：2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2。以下說法正確的是（ ） A負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為：Fe3e=Fe3+ B正極發(fā)生的反應(yīng)為：2H2O+O2+2e=4OH C可將閘門與鋅塊相連接以保護(hù)閘門不被腐蝕D鋼柱在水下部分比在空氣與水交界處更容易被腐蝕【答案】C【解析】負(fù)極中鐵失電子只能生成Fe2+；而不會生成Fe3+，A錯；正極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e=4OH，B錯；將鐵閘門與鋅連接后，鋅為負(fù)極，首先被腐蝕，C對；鋼柱在水下部分接觸到的氧氣少，不如在空氣與水的交界處更容易被腐蝕，D錯。類型三：金屬的防護(hù)例4、下列材料保護(hù)的