4.4 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)28-高二化學(xué)人教版選修4

鋼鐵生銹金屬腐蝕我國是世界上鋼鐵產(chǎn)量最多的國家，每年被腐蝕的鐵占到我國鋼鐵年產(chǎn)量的十分之一，因?yàn)榻饘俑g而造成的損失占到國內(nèi)生產(chǎn)總值的2%～4%；約合人民幣3000億元。根據(jù)各國調(diào)查結(jié)果，一般說來，金屬腐蝕所造成的經(jīng)濟(jì)損失大致為該國國民生產(chǎn)總值的4%左右。另據(jù)統(tǒng)計(jì)，金屬腐蝕的年損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過水災(zāi)、火災(zāi)、風(fēng)災(zāi)和地震(平均值)損失的總和，在這里還不包括由于腐蝕導(dǎo)致的停工、減產(chǎn)和爆炸等造成的間接損失。組織建設(shè)第四節(jié)金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)第四章

電化學(xué)基礎(chǔ)指金屬與

周圍的氣體或液體發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起損耗的現(xiàn)象。（氧化反應(yīng)）金屬腐蝕的類型化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕一、金屬的電化學(xué)腐蝕金屬腐蝕的本質(zhì)1．金屬腐蝕M－ne-→Mn+化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕（主要）條件現(xiàn)象本質(zhì)聯(lián)系金屬跟氧化物直接接觸無電流產(chǎn)生有微弱電流產(chǎn)生金屬被氧化的過程較活潑金屬被氧化的過程兩者往往同時(shí)發(fā)生，電化學(xué)腐蝕更普遍不純金屬或合金跟電解質(zhì)溶液及氧化劑接觸燃?xì)庠畹闹行牟课灰咨P食品罐頭放在南極80多年卻很少生銹

化學(xué)腐蝕：金屬跟接觸到的干燥氣體（如O2、Cl2、SO2等）直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕叫做化學(xué)腐蝕。海邊的鐵制品比較容易生銹鋼鐵潮濕空氣水膜CO2、SO2、H2S電解質(zhì)溶液鐵C

原電池

電化學(xué)腐蝕：不純的金屬與電解質(zhì)溶液接觸時(shí)，會(huì)發(fā)生原電池反應(yīng)，比較活潑的金屬失電子而被氧化的腐蝕叫做電化學(xué)腐蝕。

【實(shí)驗(yàn)4-3】將經(jīng)過酸洗除銹的鐵釘，用飽和食鹽水浸泡一下，放入如圖所示的具支試管中。幾分鐘后，觀察導(dǎo)管中水柱的變化。【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】幾分鐘后，導(dǎo)管中水柱上升；鐵釘表面有鐵銹生成。裝置中有氣體參與反應(yīng)。【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】2．電化學(xué)腐蝕（1）

吸氧腐蝕——處于中性或酸性很弱的有氧環(huán)境中2Fe－4e-＝2Fe2+O2＋2H2O＋4e-＝4OH-2Fe＋O2＋2H2O＝2Fe(OH)2進(jìn)一步反應(yīng)：負(fù)極：正極：總反應(yīng)：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O＝4Fe(OH)32Fe(OH)3＝Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O2H+＋2e-＝H2↑Fe－2e-＝Fe2+Fe＋2H+＝Fe2+＋H2↑（2）析氫腐蝕：負(fù)極：正極：總反應(yīng)：當(dāng)鋼鐵處于酸性（大氣含CO2、SO2、H2S等氣體）環(huán)境中★析氫腐蝕和吸氧腐蝕都屬于電化學(xué)腐蝕H2O

H+＋OH-

H2O＋CO2

H2CO3H+＋HCO3-

【小試牛刀】用壓強(qiáng)傳感器探究生鐵在pH＝2和pH＝4醋酸溶液中發(fā)生腐蝕的裝置及得到的圖象如下，以下結(jié)論錯(cuò)誤的是（

）

A.溶液pH≤2時(shí)，生鐵發(fā)生析氫腐蝕B.在酸性溶液中生鐵可能發(fā)生吸氧腐蝕C.析氫腐蝕和吸氧腐蝕的速率一樣快D.兩溶液中負(fù)極反應(yīng)均為：Fe-2e-=Fe2+C

【再來一刀】將NaCl溶液滴在一塊光亮清潔的鐵板表面上，一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)液滴覆蓋的圓周中心區(qū)(a)已被腐蝕而變暗，在液滴外沿形成棕色鐵銹環(huán)(b)，如圖所示。導(dǎo)致該現(xiàn)象的主要原因是液滴之下氧氣含量比邊緣少。下列說法正確的是（）A．液滴中的Cl―由a區(qū)向b區(qū)遷移B．液滴邊緣是正極區(qū)，電極反應(yīng)為：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－C．液滴下的Fe因發(fā)生還原反應(yīng)而被腐蝕，生成的Fe2＋由a區(qū)向b區(qū)遷移，與b區(qū)的OH―形成Fe(OH)2，進(jìn)一步氧化、脫水形成鐵銹D．若改用嵌有一銅螺絲釘?shù)蔫F板，在銅鐵接觸處滴加NaCl溶液，則負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)為：Cu－2e－＝Cu2+B

【原理】形成原電池反應(yīng)時(shí)，讓被保護(hù)金屬做正極，活潑金屬反應(yīng)受到腐蝕鋅板鋼閘門海水1．犧牲陽極保護(hù)法負(fù)極：鋅板正極：鋼閘門二、金屬的防護(hù)

【科學(xué)探究】按如圖所示連接好裝置，觀察電流表和Fe電極上有什么現(xiàn)象發(fā)生？往Fe電極區(qū)滴入2滴黃色K3[Fe(CN)6](鐵氰化鉀)溶液，觀察燒杯內(nèi)溶液顏色有無變化。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，F(xiàn)e電極上有氣泡產(chǎn)生，往Fe電極附近滴入K3[Fe(CN)6]溶液不產(chǎn)生藍(lán)色沉淀。①構(gòu)成原電池實(shí)驗(yàn)結(jié)論：②電極反應(yīng)

負(fù)極(Zn)：Zn－2e－＝Zn2＋

正極(Fe)：2H＋＋2e－＝

H2↑③該裝置中鐵未被腐蝕3Fe2+＋2[Fe(CN)6]3-＝Fe3[Fe(CN)6]2↓（特征藍(lán)色）

【原理】將被保護(hù)金屬與另一附加電極作為電解池的兩個(gè)極，使被保護(hù)的金屬作為陰極，在外加直流電的作用下使陰極得到保護(hù)。此法主要用于防止土壤、海水及水中金屬設(shè)備的腐蝕。輔助陽極鋼閘門海水2．外加電流的陰極保護(hù)法陽極：鋅板陰極：惰性電極烤藍(lán)涂機(jī)油烤漆涂凡士林鍍鋅鍍鉻自行車的金屬部件采用了什么樣的防護(hù)措施?方法犧牲陽極的陰極保護(hù)法外加電流的陰極保護(hù)法原理被保護(hù)金屬構(gòu)成優(yōu)缺點(diǎn)聯(lián)系原電池原理電解池原理作正極（還原反應(yīng)）作陰極（還原反應(yīng)）被保護(hù)金屬、比被保護(hù)金屬活潑的金屬被保護(hù)金屬、惰性電極、直流電源無需外加電源、但需定期更換被腐蝕金屬無需更換金屬、但消耗電能被保護(hù)金屬都因?yàn)殡娮拥牧魅攵庠飧g金屬的防護(hù)（1）制成合金（不銹鋼）（2）在金屬表面覆蓋保護(hù)層（3）電化學(xué)保護(hù)法——改善金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)(內(nèi)因)——電鍍、油漆等【小試牛刀】以下現(xiàn)象與電化腐蝕無關(guān)的是（

）A．黃銅（銅鋅合金）制作的銅鑼不易產(chǎn)生銅綠B．生鐵比軟鐵蕊（幾乎是純鐵）容易生銹C．鐵質(zhì)器件附著銅質(zhì)配件，在接觸處易生鐵銹D．銀質(zhì)獎(jiǎng)牌久置后表面變暗D三、判斷金屬腐蝕快慢的規(guī)律1．電解原理引起的腐蝕＞原電池原理引起的腐蝕＞化學(xué)腐蝕＞防腐措施的腐蝕2．對(duì)同一種金屬來說，腐蝕的快慢：3．活潑性不同的兩金屬，活潑性差別越大，腐蝕越慢。4．對(duì)同一種電解質(zhì)溶液來說，電解質(zhì)溶液濃度越大，腐蝕越快。強(qiáng)電解質(zhì)溶液＞弱電解質(zhì)溶液＞非電解質(zhì)溶液

【小試牛刀】在如圖各燒杯中盛有海水，鐵在其中腐蝕速率由快到慢的順序是（

）A.①＞②＞③＞④＞⑤B.⑤＞④＞③＞②＞①C.④＞②＞①＞③＞⑤D.②＞③＞⑤＞①＞④C【課堂小結(jié)】1．（雙選）下列說法正確的是（）A．鋼鐵因含雜質(zhì)而容易發(fā)生電化腐蝕，所以合金都不耐腐蝕B．原電池反應(yīng)是導(dǎo)致金屬腐蝕的主要原因，故不能用來減緩金屬的腐蝕C．鋼鐵電化腐蝕的兩種類型主要區(qū)別在于水膜的pH不同，引起的正極反應(yīng)不同D．無論哪種類型的腐蝕，其實(shí)質(zhì)都是金屬被氧化CD2．

（雙選）下列有關(guān)金屬腐蝕與防護(hù)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(shí)，鍍層仍能對(duì)鐵制品起保護(hù)作用C．在海輪外殼連接鋅塊保護(hù)外殼不受腐蝕是采用了犧牲陽極的陰極保護(hù)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(hù)它不受腐蝕AC3．某研究性學(xué)習(xí)小組探究金屬銹蝕的條件，進(jìn)行如下對(duì)照實(shí)驗(yàn)：

【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】數(shù)天后鐵釘銹蝕情況：A無銹蝕，B無銹蝕，C有銹蝕；

【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】金屬銹蝕的條件是___________________________