金屬的腐蝕與防護

第3課時金屬的腐蝕與防護

(1)在原電池中，較活潑的金屬作

極，

電子，發(fā)生

反應(yīng)；較不活潑的金屬作

極，

電子，發(fā)生

反應(yīng)。(2)在電解池中，與電源正極連接的一極是

極，發(fā)生

反應(yīng)；與電源負(fù)極連接的一極是

極，發(fā)生

反應(yīng)。負(fù)失氧化正得還原陽氧化陰還原(3)在Fe－H2SO4－Cu原電池中，F(xiàn)e為

極，電極反應(yīng)為

，Cu為

極，電極反應(yīng)為

；若將Fe、Cu導(dǎo)線連接浸在濃HNO3中，F(xiàn)e為

極，因為

；Cu為負(fù)極，電極反應(yīng)為

，總反應(yīng)為

。負(fù)正Fe被濃硝酸鈍化正一、金屬的腐蝕1．定義

金屬表面與周圍物質(zhì)發(fā)生

或因

而遭到破壞的過程。2．實質(zhì)

金屬

電子被

。3．分類

金屬腐蝕分為

和

，其中

是指金屬與接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，腐蝕過程中無電流產(chǎn)生；

過程中有電流產(chǎn)生。電化學(xué)作用失去氧化化學(xué)反應(yīng)化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕二、電化學(xué)腐蝕1．定義兩種金屬

且又同時暴露在

空氣里或與

接觸時，由于形成

而發(fā)生的腐蝕。2．實質(zhì)被腐蝕金屬成為原電池的

而被溶解。3．條件形成

。相接觸潮濕電解質(zhì)溶液原電池負(fù)極原電池4．分類(1)吸氧腐蝕(以鉚有鐵釘?shù)你~板為例)：負(fù)極反應(yīng)：

，正極反應(yīng)：

，電池反應(yīng)：2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)2，生成的Fe(OH)2在空氣中被氧化的化學(xué)方程式

。條件：二、電化學(xué)腐蝕電解質(zhì)呈中性或酸性非常弱4．分類(1)吸氧腐蝕(以鉚有鐵釘?shù)你~板為例)：(2)析氫腐蝕負(fù)極反應(yīng)：

，正極反應(yīng)：

，電池反應(yīng)：

。條件：二、電化學(xué)腐蝕電解質(zhì)呈強酸性三、金屬的防護1．本質(zhì)阻止金屬

發(fā)生

反應(yīng)，2．方法(1)加防護層，如在金屬表面噴油漆、涂油脂、電鍍等。(2)電化學(xué)防護分為

保護法和

電保護法。失去電子氧化犧牲陽極陰極形成原電池，被保護的金屬作正極被保護的金屬與電源的負(fù)極相連1．在劉星同學(xué)的筆記中有如下記錄，請幫他分析(對的打“√”，錯的打“×”)。(1)金屬的腐蝕都是氧化還原反應(yīng)。(

)(2)因為CO2的普遍存在，所以鋼鐵的腐蝕以析氫腐蝕為主。(

)(3)不論析氫腐蝕還是吸氧腐蝕，總是金屬被腐蝕。(

)(4)純鐵片在稀硫酸中發(fā)生析氫腐蝕。()1．在劉星同學(xué)的筆記中有如下記錄，請幫他分析(對的打“√”，錯的打“×”)。(1)金屬的腐蝕都是氧化還原反應(yīng)。(

)金屬腐蝕的本質(zhì)是金屬失去電子變?yōu)榻饘匐x子，故全為氧化還原反應(yīng)。√1．在劉星同學(xué)的筆記中有如下記錄，請幫他分析(對的打“√”，錯的打“×”)。(2)因為CO2的普遍存在，所以鋼鐵的腐蝕以析氫腐蝕為主。(

)×雖然CO2普遍存在，但一般情況下，鋼鐵表面的水膜酸性很弱或呈中性且溶有一定的O2，故鋼鐵腐蝕以吸氧腐蝕為主。1．在劉星同學(xué)的筆記中有如下記錄，請幫他分析(對的打“√”，錯的打“×”)。(3)不論析氫腐蝕還是吸氧腐蝕，總是金屬被腐蝕。(

)√金屬發(fā)生吸氧腐蝕或析氫腐蝕均是金屬被腐蝕。1．在劉星同學(xué)的筆記中有如下記錄，請幫他分析(對的打“√”，錯的打“×”)。(4)純鐵片在稀硫酸中發(fā)生析氫腐蝕。()×不是析氫腐蝕而是化學(xué)腐蝕，因為沒有形成原電池。2．結(jié)合金屬的腐蝕類型分析鋼鐵以哪種腐蝕為主？由于鋼鐵通常所處的外部環(huán)境干燥度較低，氧氣的存在又比較廣泛，且原電池反應(yīng)比一般的氧化還原反應(yīng)速率高，所以鋼鐵主要是電化學(xué)腐蝕，其次為化學(xué)腐蝕，又因為鋼鐵表面一般不會遇到酸性較強的溶液，故吸氧腐蝕是鋼鐵腐蝕的主要形式。吸氧腐蝕(1)加保護層(2)犧牲陽極陰極保護法(3)外加電流的陰極保護法(4)改變內(nèi)部結(jié)構(gòu)3．想一想，連一連。答案：(1)—B

(2)—D

(3)—A

(4)—CA．鋼閘門與直流電源負(fù)極相連B．電線外面包塑料法C．普通鋼制成鎳鉻鋼D．輪船外殼裝上鋅塊4．結(jié)合金屬腐蝕的本質(zhì)，分析金屬防護的本質(zhì)是什么？在電化學(xué)防護中是如何做的？金屬腐蝕的本質(zhì)是被氧化劑氧化變成金屬陽離子，因此金屬防護的本質(zhì)是避免金屬接觸氧化劑，或采取措施使金屬不被氧化。在電化學(xué)防護中使被保護的金屬作原電池的正極或電解池的陰極，不參與電極反應(yīng)，從而不被氧化。化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕(主要)定義金屬跟接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)引起的腐蝕不純金屬(或合金)接觸到電解質(zhì)溶液所發(fā)生的原電池反應(yīng)，較活潑金屬原子失去電子被氧化而引起的腐蝕吸氧腐蝕(主要)析氫腐蝕條件金屬與物質(zhì)直接接觸水膜中溶有O2，呈極弱酸性或中性水膜酸性較強本質(zhì)金屬被氧化而腐蝕較活潑金屬被氧化而腐蝕區(qū)別無電流產(chǎn)生有微弱電流產(chǎn)生反應(yīng)式2Fe＋3Cl2=2FeCl3負(fù)極：Fe－2e－=Fe2＋正極：2H2O＋O2＋4e－=4OH－正極：2H＋＋2e－=H2↑聯(lián)系兩種腐蝕往往同時發(fā)生，只是電化學(xué)腐蝕比化學(xué)腐蝕更普遍、危害更大[例1]下列有關(guān)金屬腐蝕的說法中正確的是(

)A．金屬腐蝕指不純金屬與接觸到的電解質(zhì)溶液進行化學(xué)反應(yīng)而損耗的過程B．電化學(xué)腐蝕指在外加電流的作用下不純金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而損耗的過程C．鋼鐵腐蝕最普遍的是吸氧腐蝕，負(fù)極吸收氧氣，產(chǎn)物最終轉(zhuǎn)化為鐵銹D．金屬的電化學(xué)腐蝕和化學(xué)腐蝕本質(zhì)相同，但電化學(xué)腐蝕伴有電流產(chǎn)生D[解析]金屬腐蝕的本質(zhì)，主要是金屬原子失電子被氧化，腐蝕的內(nèi)因是金屬的化學(xué)性質(zhì)比較活潑，外因是金屬與空氣、水和其他腐蝕性的物質(zhì)接觸，腐蝕主要包括化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕，所以A錯誤；電化學(xué)腐蝕指不純金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而損耗的過程，不需要通過電流，所以B錯誤；鋼鐵腐蝕最普遍的是吸氧腐蝕，正極吸收氧氣，而不是負(fù)極吸收氧氣，所以C錯誤；只有選項D正確。(1)判斷金屬的腐蝕類型要從本質(zhì)入手，化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的本質(zhì)區(qū)別在于是否發(fā)生原電池反應(yīng)。(2)在電化學(xué)腐蝕中，只有在金屬活動性順序中位于氫前面的金屬才可能發(fā)生析氫腐蝕，而位于氫之后的金屬只能發(fā)生吸氧腐蝕，吸氧腐蝕比析氫腐蝕更為普遍。不純的金屬或合金，在潮濕的空氣中形成原電池發(fā)生電化學(xué)腐蝕，活潑金屬因被腐蝕而損耗。金屬腐蝕的快慢與下列因素有關(guān)：1．金屬腐蝕快慢的判斷(1)與構(gòu)成原電池的材料有關(guān)：兩極材料的活潑性差別越大，氧化還原反應(yīng)的速率越快，活潑金屬被腐蝕的速率就越快。不純的金屬或合金，在潮濕的空氣中形成原電池發(fā)生電化學(xué)腐蝕，活潑金屬因被腐蝕而損耗。金屬腐蝕的快慢與下列因素有關(guān)：1．金屬腐蝕快慢的判斷(1)與構(gòu)成原電池的材料有關(guān)：(2)與金屬所接觸的電解質(zhì)強弱有關(guān)：活潑金屬在電解質(zhì)溶液中的腐蝕比在非電解質(zhì)溶液中的腐蝕速率快，在強電解質(zhì)溶液中的腐蝕比在弱電解質(zhì)溶液中的腐蝕速率快。不純的金屬或合金，在潮濕的空氣中形成原電池發(fā)生電化學(xué)腐蝕，活潑金屬因被腐蝕而損耗。金屬腐蝕的快慢與下列因素有關(guān)：1．金屬腐蝕快慢的判斷(1)與構(gòu)成原電池的材料有關(guān)：(2)與金屬所接觸的電解質(zhì)強弱有關(guān)：電解原理引起的腐蝕＞原電池原理引起的腐蝕＞化學(xué)腐蝕＞有原電池防護措施的腐蝕＞有電解池防護措施的腐蝕。(3)一般說來可用下列原則判斷：(1)金屬防護的常見方法：①改變金屬的結(jié)構(gòu)：制成各種合金，如不銹鋼(鋼中加入一定量的鎳和鉻)等。②加保護層：電鍍、熱鍍、噴鍍、涂漆、涂油等，或制成氧化膜保護。如在鋁制品表面生成Al2O3薄膜。2．金屬的防護2．金屬的防護①犧牲陽極保護法：此法應(yīng)用原電池原理，讓被保護的金屬作正極，另一種活動性較強的金屬作負(fù)極，例如航海船只的船底四周鑲嵌鋅塊以保護船體，電極反應(yīng)：負(fù)極：Zn－2e－=Zn2＋正極：O2＋2H2O＋4e－=4OH－，Zn被不斷腐蝕，可定期拆換，而船體(鐵)得到保護。②陰極電保護法：此法應(yīng)用電解原理，讓被保護金屬作陰極，惰性電極作陽極，接上直流電源。如化工廠中盛裝酸性溶液的容器或管道，常用這種方法防止腐蝕。(2)電化學(xué)保護法：[例2]下列有關(guān)金屬腐蝕與防護的說法正確的是()A．純銀器表面在空氣中因化學(xué)腐蝕漸漸變暗B．當(dāng)鍍錫鐵制品的鍍層破損時，鍍層仍能對鐵制品起保護作用C．在海輪外殼連接鋅塊保護外殼不受腐蝕是采用了犧牲陽極的陰極保護法D．可將地下輸油鋼管與外加直流電源的正極相連以保護它不受腐蝕AC[解析]純銀器在空氣中久置會被氧化變黑，為化學(xué)腐蝕，A正確。當(dāng)鍍層破損時，Sn—Fe可形成原電池，F(xiàn)e失電子被腐蝕，B錯。與鋅塊形成原電池，Zn作負(fù)極(陽極)，從而保護Fe正極(陰極)，所以C正確；外加電流保護法應(yīng)該與直流電源的負(fù)極相連，故D錯。金屬的化學(xué)防護利用了原電池和電解池原理，無論哪種方法都是以防止金屬失電子被氧化為出發(fā)點設(shè)計的。(1)化學(xué)腐蝕是金屬跟接觸到的物質(zhì)直接反應(yīng)，發(fā)生反應(yīng)過程中無電流產(chǎn)生，電化學(xué)腐蝕是形成原電池發(fā)生反應(yīng)，過程中有電流產(chǎn)生。(2)在水膜呈中性或弱酸性條件下發(fā)生吸氧腐蝕，在水膜呈較強酸性條件下發(fā)生析氫腐蝕，且前者更普遍。(3)吸氧腐蝕的正極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－=4OH－，電解池中OH－放電時反應(yīng)為：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，要注意二者的區(qū)別。(4)電化學(xué)防護金屬的方法有兩種：犧牲陽極的陰極保護法，外加電源的陰極保護法。BD1．下列關(guān)于金屬腐蝕的說法正確的是(

)A．金屬在潮濕空氣中的腐蝕的實質(zhì)是：M＋nH2O=M(OH)n＋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2n2．美籍華裔化學(xué)家錢永健，16歲時，他憑借一個金屬易受硫氰酸鹽腐蝕的調(diào)查項目，榮獲具有“少年諾貝爾獎”之稱的著名獎項。下列說法正確的是(

)A.金屬腐蝕就是金屬原子失去電子被還原的過程B.合金都比純金屬易被腐蝕C.將金屬與外加直流電源的負(fù)極相連，而將正極接到廢鐵上，可以防止金屬被腐蝕D.鍍層破損后，鍍鋅鐵比鍍錫鐵更容易被腐蝕C

3．下列金屬防護的方法不正確的是(

)A．對健身器材涂油漆以防止生銹B．對某些工具的“機械轉(zhuǎn)動部位”選用刷油漆的方法來防銹C．用犧牲鋅塊的方法來保護船身D．自行車的鋼圈上鍍上一層鉻防銹B

“機械轉(zhuǎn)動部位”應(yīng)涂油脂防銹，油脂既能防水又能防止氣體對金屬的腐蝕，還能使轉(zhuǎn)動部位靈活。

4．家用炒菜鍋用水清洗放置后，出現(xiàn)紅棕色的銹斑。在此變化過程中不可能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是(

)A．4Fe(OH)2＋2H2O＋O2=4Fe(OH)3B．2Fe＋2H2O＋O2=2Fe(OH)2C．正極反應(yīng)：2H2O＋O2＋4e－=4OH－D．負(fù)極反應(yīng)：Fe－3e－=Fe3＋D

5.銅板上鐵鉚釘處的吸氧腐蝕原理如右圖所示，下列有關(guān)說法不正確的是(

)A.正極的電極反應(yīng)為：2H＋＋2e－=H2↑B.此過程中還涉及反應(yīng)：4Fe(OH)2＋2H2O＋O2=4Fe(OH)3C.此過程中銅并不被腐蝕D.此過程中電子從Fe移向CuA

6．右圖裝置中，U形管內(nèi)為紅墨水，a、b試管內(nèi)分別盛有食鹽水和氯化銨溶液，各加入生鐵塊，放置一段時間。下列有關(guān)描述錯誤的是(

)A．生鐵塊中的碳是原電池的正極B．紅墨水柱兩邊的液面變?yōu)樽蟮陀腋逤．兩試管中相同的電極反應(yīng)式是：Fe－2e－=Fe2＋D．a(chǎn)試管中發(fā)生了吸氧腐蝕，b試管中發(fā)生了析氫腐蝕B析氫腐蝕吸氧腐蝕解析:Fe與C及電解質(zhì)溶液形成原電池，F(xiàn)e是負(fù)極：Fe－2e－

=Fe2＋，C是正極，在a中發(fā)生吸氧腐蝕，a中壓強減小，b中發(fā)生析氫腐蝕，b中壓強增大，紅墨水柱液面是左高右低，故選B

7.下列有關(guān)金屬腐蝕與防護的說法正確的()A.純銀器表面在空氣中因化學(xué)腐蝕漸漸變暗B.當(dāng)鍍錫鐵制品的鍍層破損時，鍍層仍能對鐵制品起保護作用C.在海輪外殼連接鋅塊保護外殼不受腐蝕是采用了犧牲陽極的陰極保護法D.可將地下輸油鋼管與外加直流電源的正極相連以保護它不受腐蝕AC

解析：銀器在空氣中久置會被O2所氧化變黑，為化學(xué)腐蝕，A正確。當(dāng)鍍層破損時，Sn-Fe可形成原電池，F(xiàn)e作負(fù)極，不再起到保護作用，B錯。與Zn塊形成原電池，Zn作負(fù)極（陽極），從而保護Fe（陰極），所以C正確；外加電流保護法應(yīng)該與直流電源的負(fù)極相連，故D錯。(1)A中反應(yīng)的離子方程式為____________________________________8.A、B、C三個燒杯分別盛有相同物質(zhì)的量濃度的稀硫酸。Fe＋2H＋

=Fe2＋＋H2↑

(2)B中Fe極的電極反應(yīng)式為______________________________________Sn極附近溶液的pH(填“增大”“減小”“不變”)______。8.A、B、C三個燒杯分別盛有相同物質(zhì)的量濃度的稀硫酸。Fe－2e－

=Fe2＋增大(3)C中被腐蝕的金屬是________，總反應(yīng)式為______________________________比較A、B、C中鐵被腐蝕的速率，由快到慢的順序是______________8.A、B、C三個燒杯分別盛有相同物質(zhì)的量濃度的稀硫酸。Zn＋2H＋

=Zn2＋＋H2↑鋅B＞A＞C9．鋼鐵很容易生銹而被腐蝕，每年因腐蝕而損失的鋼材占世界鋼鐵年產(chǎn)量的四分之一。(1)鋼鐵腐蝕主要是吸氧腐蝕，該腐蝕過程中的電極反應(yīng)式為負(fù)極：2Fe－4e－

=2Fe2＋正極：O2＋2H2O＋4e－=4OH－9．鋼鐵很容易生銹而被腐蝕，每年因腐蝕而損失的鋼材占世界鋼鐵年產(chǎn)量的四分之一。(2)為了降低某水庫的鐵閘門被腐蝕的速率，可以采用圖甲所示的方案，其中焊接在鐵閘門上的固體材料R可以采用_____(填寫字母序號)。A．銅

B．鈉

C．鋅

D．石墨C

9．鋼鐵很容易生銹而被腐蝕，每年因腐蝕而損失的鋼材占世界鋼鐵年產(chǎn)量的四分之一。(3)圖乙所示的方案也可以降低鐵閘門的腐蝕速率，其中鐵閘門應(yīng)該連接在直流電源的_____極。負(fù)

10．鋼鐵工業(yè)是國家工業(yè)的基礎(chǔ)。請回答鋼鐵腐蝕、防護過程中的有關(guān)問題。(1)生產(chǎn)中可用鹽酸來除鐵銹。現(xiàn)將一生銹的鐵片放入鹽酸中，當(dāng)鐵銹被除盡后，發(fā)生的化合反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________。2FeCl3＋Fe=3FeCl2

鐵銹的主要成分是Fe2O3，F(xiàn)e2O3和鹽酸反應(yīng)生成Fe3＋，溶液中還有H＋，氧化性：Fe3＋

>H＋10．鋼鐵工業(yè)是國家工業(yè)的基礎(chǔ)。請回答鋼鐵腐蝕、防護過程中的有關(guān)問題。(2)下列哪種裝置可防止鐵棒被腐蝕________。BD

10．鋼鐵工業(yè)是國家工業(yè)的基礎(chǔ)。請回答鋼鐵腐蝕、防護過程中的有關(guān)問題。請回答：①A電極對應(yīng)的金屬是_____(寫元素符號)，B電極的電極反應(yīng)是___________________。(3)在實際生產(chǎn)中，可在鐵件的表面鍍銅防止鐵被腐蝕。裝置如圖所示：Cu2＋＋2e－

=Cu

Cu10．鋼鐵工業(yè)是國家工業(yè)的基礎(chǔ)。請回答鋼鐵腐蝕、防護過