1、第四节 金属的电化学腐蚀与防护,第四章 电化学基础,学习目标定位 1.认识金属腐蚀的危害，并能解释金属发生电化学腐蚀的原因，能正确书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式和总反应式。 2.熟知金属腐蚀的防护方法。,一 金属的腐蚀,达标检测 提升技能,二 金属的防护方法,内容索引,一 金属的腐蚀,1.回答下列问题： (1)铁与氯气反应的化学方程式是 ；纯锌片与盐酸反应的离子方程式是 ；上述两反应过程 (填“是”或“不是”)原电池反应。 (2)铁制品在潮湿的环境中比在干燥的环境中 生锈，其原因是 。,新知导学,Zn2H=Zn2H2,不是,铁制品中含有杂质碳，在潮湿环境下的电解质溶液中构成原电池，加快了铁
2、被氧化的反应速率,易,2.金属的腐蚀 (1)概念：金属与周围的 发生 反应而引起损耗的现象。 (2)根据与金属接触的 不同，金属腐蚀可分为两类： 化学腐蚀：金属与接触到的 气体(如O2、Cl2、SO2等)或 液体(如石油)等直接发生化学反应而引起的腐蚀。腐蚀的速率随温度升高而。 电化学腐蚀： 的金属跟 溶液接触时，会发生 反应，比较 的金属 电子而被氧化。,气体或液体物质,氧化还原,气体或液体物质,干燥,非电解质,加快,不纯,电解质,原电池,活泼,失去,(3)用铝制饭盒盛放醋酸，一段时间后，饭盒被腐蚀，这种腐蚀属于_，反应的化学方程式为 ；若用铝制饭盒盛放食盐(含水时)，一段时间后，饭盒被腐蚀
3、，这种腐蚀属于 ，反应原理是(写电极反应式和总反应式)：_ _。,化学,腐蚀,2Al6CH3COOH=2(CH3COO)3Al3H2,电化学腐蚀,负极：Al3e =Al3，正极：O22H2O4e=4OH，总反应：4Al3O2 6H2O =4Al(OH)3,3.钢铁的电化学腐蚀 根据钢铁表面水溶液薄膜的酸碱性不同，钢铁的电化学腐蚀分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀，如下图所示：,(1)钢铁的析氢腐蚀：当钢铁表面的电解质溶液 较强时，腐蚀过程中有H2放出。Fe是负极，C是正极。发生的电极反应式及总反应式为 负极： ； 正极： ； 总反应： 。,酸性,Fe2e=Fe2,2H2e=H2,Fe2H=Fe2H2,(2
4、)钢铁的吸氧腐蚀：当钢铁表面的电解质溶液呈 或呈 并溶有一定量的O2时，将会发生吸氧腐蚀。发生的电极反应式及总反应式为 负极： ； 正极： ； 总反应： 。 铁锈(Fe2O3xH2O)的形成： 。,中性,弱酸性,2Fe4e=2Fe2,2H2OO24e=4OH,2Fe2H2OO2=2Fe(OH)2,2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O(3x)H2O,1.金属腐蚀的本质 金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应。,2.金属腐蚀的类型 (1)化学腐蚀与电化学腐蚀,(2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀,提示 (1)金属活动顺序表中氢后的金属不能发生析氢腐蚀，只能发生吸氧腐蚀。 (2)金属活动顺序表中氢之前
5、、镁之后金属的电化学腐蚀与钢铁的电化学腐蚀相似。,1.下列关于金属腐蚀的说法正确的是 A.金属在潮湿空气中腐蚀的实质是MnH2O=M(OH)n H2 B.金属的化学腐蚀的实质是Mne=Mn，电子直接转移给氧化剂 C.金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行 D.在潮湿的环境中，金属的电化学腐蚀一定是析氢腐蚀,活学活用,答案,解析,金属腐蚀的实质是金属失去电子，在酸性较强的电解质溶液中发生析氢腐蚀放出H2，而在中性或酸性较弱的电解质溶液中发生吸氧腐蚀，析氢腐蚀和吸氧腐蚀均属于电化学腐蚀。,2.如图装置中，小试管内为红墨水，具支试管内盛有pH4的雨水和生铁片。观察到：开始导管内液面下降，一段时间后导管内
6、液面回升，略高于小试管液面。以下有关解释合理的是 A.生铁片中的碳是原电池的负极，发生还原反应 B.雨水酸性较强，生铁片仅发生析氢腐蚀 C.墨水回升时，碳极反应式为O22H2O4e=4OH D.具支试管中溶液pH逐渐减小,答案,解析,生铁片中的碳是原电池的正极，A错误； 雨水酸性较强，开始时铁片发生析氢腐蚀，产生氢气，导管内液面下降，一段时间后铁片发生吸氧腐蚀，吸收氧气，导管内液面回升，B错误； 墨水回升时，铁片发生吸氧腐蚀，碳极为正极，电极反应式为O22H2O4e=4OH，C正确； 铁片无论是发生析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，具支试管中溶液pH均增大，D错误。,二 金属的防护方法,1.金属的防护,新
7、知导学,正极,阴极,2.电化学保护法 (1)为了减小某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以采用图甲所示的方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用 (填字母)，此方法叫做保护法。 A.铜 B.钠 C.锌 D.石墨 (2)图乙所示的方案也可以减慢铁闸门的腐蚀速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的 极，此方法叫做 保护法。,C,牺牲阳极的阴极,负,外加电流的阴极,1.金属的电化学防护方法,更活泼,正极,阴极,外加直流电源,2.判断金属腐蚀快慢的方法 (1)同一金属在相同电解质溶液中，金属腐蚀的快慢是电解池的阳极原电池的负极化学腐蚀原电池的正极电解池的阴极。 (2)同一金属在相同电解质溶液中，电解质浓度越
8、大，腐蚀越快。 (3)同一金属在不同电解质溶液中，金属腐蚀的快慢是强电解质溶液弱电解质溶液非电解质溶液。,3.为了防止钢铁锈蚀，下列防护方法中正确的是 A.在精密机床的铁床上安装铜螺钉 B.在排放海水的钢铁闸门上用导线连接一块石墨，一同浸入海水中 C.在海轮舷上用铁丝系住锌板浸在海水里 D.在地下输油的铸铁管上接直流电源的正极,活学活用,答案,解析,A、B中形成的原电池都是铁作负极，加速钢铁腐蚀； D中铸铁管作阳极，加速腐蚀； C中锌比铁活泼，铁作正极。,4.下列关于如图所示的实验装置的判断中错误的是,A.若X为碳棒，开关K置于A处可减缓铁的腐蚀 B.若X为锌棒，开关K置于A或B处均可减缓铁的
9、腐蚀 C.若X为锌棒，开关K置于B处时，为牺牲阳极的阴极保护法 D.若X为碳棒，开关K置于B处时，铁电极上发生的反应为2H2e=H2,答案,解析,若X为碳棒，开关K置于A处，Fe作电解池的阴极，属外加电流的阴极保护法，A项正确； 若X为碳棒，开关K置于B处，Fe作原电池的负极，电极反应为Fe2e=Fe2，D项不正确； 若X为锌棒，K置于A处，Fe作电解池的阴极，属外加电流的阴极保护法，K置于B处时，Fe作原电池的正极，属牺牲阳极的阴极保护法，B项和C项均正确。,达标检测 提升技能,1.下列有关金属腐蚀与防护的说法不正确的是 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
10、，镀层仍能对铁制品起保护作用 C.海轮外壳连接锌块以保护外壳不受腐蚀 D.可将地下输油钢管与外加直流电源的负极相连以保护它不受腐蚀,答案,解析,1,2,3,4,5,银器在空气中久置会被氧化变黑，为化学腐蚀，A正确； 当镀层破损时，Sn、Fe可形成原电池，Fe为负极，不再起到保护作用，B错； Fe与Zn块形成原电池，Zn作负极，从而保护Fe(正极)，C正确； 外加电流的阴极保护法应使被保护对象与直流电源的负极相连，故D正确。,1,2,3,4,5,2.为探究钢铁的吸氧腐蚀原理设计了如图所示的装置，下列有关说法中错误的是 A.正极的电极反应式为O22H2O4e=4OH B.将石墨电极改成Mg电极，难
11、以观察到铁锈生成 C.若向自来水中加入少量NaCl(s)，可较快地看到铁锈 D.分别向铁、石墨电极附近吹入O2，前者铁锈出现得快,答案,解析,1,2,3,4,5,铁是负极，失电子被氧化成Fe2，在正极氧气得电子发生还原反应生成OH，反应式为O22H2O4e=4OH，A项正确； 将氧气吹向石墨电极的腐蚀速率比吹向铁电极快，D项错误； 向自来水中加入NaCl(s)，可使电解质溶液的导电能力增强，加快腐蚀速率，C项正确； 但若将石墨电极换成Mg电极，则负极为Mg，Fe被保护，难以看到铁生锈，B项正确。,1,2,3,4,5,3.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
12、式均为Fe2e=Fe2 B.钢铁发生吸氧腐蚀时，正极反应式为O22H2O4e=4OH C.地下钢管连接镁块是采用牺牲阳极的阴极保护法 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,答案,解析,1,2,3,4,5,钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀都是铁失去电子作负极，电极反应式为Fe2e=Fe2，钢铁发生吸氧腐蚀时O22H2O4e=4OH，A、B正确； 地下钢管连接镁块，镁比铁活泼，作负极，铁作正极得到保护，C正确； 用外加电流的阴极保护法防止钢铁腐蚀时，钢铁连接电源的负极，D错误。,1,2,3,4,5,4.根据右图，下列判断中正确的是 A.烧杯a中的溶液pH降低 B.烧杯b中发生氧化反应
13、 C.烧杯a中发生的反应为2H2e=H2 D.烧杯b中发生的反应为2Cl2e=Cl2,答案,1,2,3,4,5,5.回答下列问题： (1)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。 该电化腐蚀称为_。,答案,解析,1,2,3,4,5,吸氧腐蚀,金属在中性或较弱的酸性条件下发生的是吸氧腐蚀。,图中A、B、C、D四个区域，生成铁锈最多的是_(填字母)。,答案,解析,1,2,3,4,5,B,发生吸氧腐蚀，越靠近液面接触到的O2越多，腐蚀得越严重。,以锌为负极，采用牺牲阳极的阴极保护法防止铁闸的腐蚀，图中锌块的固定位置最好应在_处(填字母)。,答案,解析,1,2,3,4,5,C,锌块应固
14、定在腐蚀最严重的C处形成原电池，锌作负极，铁闸作正极，得到保护。,(2)石墨可用于自然水体中铜件的电化学防腐，完成如图防腐示意图，并作相应标注：,1,2,3,4,5,要用石墨通过电化学腐蚀保护铜，只能用电解池原理，碳接电源正极，铜接电源负极。,答案,解析,(3)下图所示的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_。,1,2,3,4,5,当电解质溶液相同时，同一金属腐蚀的快慢是电解池的阳极原电池的负极化学腐蚀原电池的正极电解池的阴极。故本题中，铁腐蚀由快到慢的顺序为。,答案,解析,(4)如图，将铁棒和石墨棒插入盛有饱和NaCl溶液的U形管中，下列分析正确的是_(填字母)。,1,2,3
15、,4,5,答案,解析,A.K1闭合，铁棒上发生的反应为2H2e=H2 B.K1闭合，石墨棒周围溶液pH逐渐升高 C.K2闭合，铁棒不会被腐蚀，属于牺牲阳极的阴极保护法 D.K2闭合，电路中通过0.002NA个电子时，两极共产生0.001 mol气体,B,1,2,3,4,5,A项，K1闭合时，该装置构成了FeCNaCl溶液原电池，铁作负极，发生氧化反应，电极反应式是Fe2e=Fe2； B项，石墨棒作正极，发生的电极反应式是2H2OO24e=4OH，故石墨棒周围溶液pH逐渐升高； C项，K2闭合时，该装置构成了FeC外加电源的电解池，石墨棒作阳极，Fe作阴极而不被腐蚀，该方法称为外加电流的阴极保护法； D项，K2闭合时，阳极的电极反应式是2Cl2e=Cl2，阴极的电极反应式是2H2e=H2，所以当电路中通过0.002NA个即0.002 mol电子时，生成H2和Cl2的物质的量均为0.001 mol，则两极共产生0.002 mol气体。,本课结束,