1、第三单元金属的腐蚀与防护课程目标1.了解金属发生电化学腐蚀的本质。2.知道金属腐蚀的危害。3.了解防止金属腐蚀的措施。图说考点基 础 知 识自学思记尝试新知预习一、金属的腐蚀1.概念：金属腐蚀是指金属或合金与周围环境中的物质发生而腐蚀损耗的现象。2.特征：金属被腐蚀后，在外形、色泽以及机械性能方面会发生变化。3.本质：金属金属阳离子，即Mne=Mn4.分类：（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。（2）电化学腐蚀：指不纯的金属或合金与溶液接触时会发生反应，使较活泼的金属失去电子被氧化而引起的腐蚀。二、钢铁的电化学腐蚀1.钢铁的电化学腐蚀的分类
2、：电化学腐蚀2.钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较：析氢腐蚀吸氧腐蚀图形描述条件水膜水膜呈或电极反应负极Fe2e=Fe22Fe4e=2Fe2正极2H2e=H2O24e2H2O=4OH总反应Fe2H=Fe2H22Fe2H2OO2=2Fe（OH）2三、金属腐蚀的防护方法1.金属的防护2.金属的电化学防护（1）牺牲阳极的阴极保护法应用原理，让被保护金属作极，另找一种活泼性较强的金属作极。如图所示：（2）外加电流的阴极保护法利用原理，把被保护的钢铁设备作为极，用作为辅助阳极，两者均在电解质溶液（如海水）里，接外加。即时性自测1.判断正误，正确的打“”，错误的打“”（1）铜器生锈是因为发生了析氢腐蚀。（）（2
3、）钢铁电化学腐蚀的两种类型主要区别在于水膜的pH不同，引起正极反应不同。（）（3）当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用。（）（4）要保护船舶外壳，可将铜块装在船舶外壳上。（）（5）生铁中含有碳，抗腐蚀能力比纯铁弱。（）（6）电化学腐蚀比化学腐蚀普遍，吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍。（）2.埋在地下的铸铁输油管道，在下列各种情况下，腐蚀最慢的是（）A在含铁元素较多的酸性土壤中B在潮湿疏松透气的土壤中C在干燥致密不透气的土壤中D在含炭粒较多的潮湿透气的中性土壤中3.下列事实中，不能用电化学理论解释的是（）A轮船水线以下的船壳上安装一定数量的锌块B高温车间中钢铁设备的腐蚀C纯锌与稀硫酸反应
4、时，滴入少量CuSO4溶液后，反应速率提高D镀锌铁比镀锡铁耐用4.如图所示的钢铁腐蚀中，下列说法正确的是（）A碳表面发生氧化反应B钢铁被腐蚀的最终产物为FeOC生活中钢铁制品的腐蚀以图所示为主D图中，正极反应式为O24e2H2O=4OH5.如图中，铁腐蚀由快到慢的顺序为（电解质溶液为水）。6.钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢铁占世界钢铁年产量的四分之一。（1）钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀，该腐蚀过程中正、负两极的电极反应式分别为_。（2）为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以采用如图甲所示的方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用。A铜B钠C锌D石墨（3）如图乙方案也可以降低铁闸门
5、的腐蚀速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的极上。技 能 素 养合作探究分享提升点一金属腐蚀的原理和类型例1下列与金属腐蚀有关的说法，正确的是（）A.图a中，铁钉易被腐蚀B图b中，燃气灶的中心部位容易生锈，主要是由于高温下铁发生化学腐蚀C图c中，接通开关时Zn的腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大D钢铁发生电化学腐蚀时，负极反应是Fe3e=Fe3化学腐蚀没有电流产生，电化学腐蚀因形成原电池有电流。在电化学中，Fe一般只失去2e。提升1如图装置中，U形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一段时间。下列有关描述错误的是（）A生铁块中的碳是原电池的正极B红墨水柱
6、两边的液面变为左低右高C两试管中相同的电极反应式是：Fe2e=Fe2Da试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀NH4Cl溶液中NH水解使溶液呈酸性，故而发生析氢腐蚀。无论吸氧腐蚀还是析氢腐蚀，负极都是Fe失去2e，负极材料是铁，正极材料都是碳，只是正极上的电极反应不同。关键能力化学腐蚀与电化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀概念金属与接触到的干燥气体（如O2、Cl2、SO2等）或非电解质液体（如石油）等直接发生化学反应而引起的腐蚀不纯的金属与电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化腐蚀条件金属与干燥气体或非电解质液体（如石油）等直接接触不纯金属与电解质溶液接触现象无电流产
7、生有微弱电流产生腐蚀本质金属被氧化而腐蚀较活泼的金属被氧化而腐蚀示例铁与氯气直接反应而腐蚀，钢管被原油中的含硫化合物腐蚀钢铁在潮湿的空气中生锈关系化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍，腐蚀速度更快，危害更严重提升点二金属腐蚀的快慢和防护例2如图所示，各烧杯中均盛有海水，铁在其中的腐蚀速率由快到慢的顺序为（）A B CD破题思路：状元随笔根据装置中的电极材料和特点分析是原电池还是电解池。原电池负极被腐蚀，正极被保护。电解池的阳极被腐蚀，阴极被保护。金属的活动性差别越大腐蚀越快。提升2钢铁工业是国家工业的基础。请回答下列钢铁腐蚀、防护过程中的有关问题。（1）生产中可用盐酸来除铁锈。
8、现将一生锈的铁片放入盐酸中，当铁锈被除尽后，溶液中发生的化合反应的化学方程式是_。（2）下列装置可防止铁棒被腐蚀的是（双选、填标号）。（3）在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀，如图所示装置。A电极对应的金属是（填元素名称），B电极上发生的电极反应是_。若电镀前铁、铜两电极质量相同，电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量，二者质量差为5.12 g，则电镀时电路中通过的电子的物质的量为mol。镀层破损后，镀铜铁比镀锌铁更易被腐蚀，简要说明原因：_。状元随笔金属防护的两个方法：1.牺牲阳极的阴极保护法即被保护金属做原电池的正极2.外加电流的阴极保护法即被保护金属做电解池的阴极关键能力判断金属
9、腐蚀快慢的规律（1）电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防护措施的腐蚀（原电池原理的防护电解原理的防护）。（2）对同一种金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液弱电解质溶液非电解质溶液。（3）活泼性不同的两金属，活泼性差别越大，活泼性强的金属腐蚀越快。（4）对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。状元随笔腐蚀时，电解原理引起的腐蚀快；防护时，电解原理引起的防护好。形成性自评1.下列有关金属腐蚀和防护的说法中正确的是（）A金属腐蚀的本质是金属被还原B金属物品久置表面变暗主要是化学腐蚀的结果C镀锡铁板比镀锌铁板更耐腐蚀D在海轮外壳连接锌块采用的是牺牲阳极的阴极保护法2.某课外活
10、动小组，将剪下的一块镀锌铁放入锥形瓶中，并滴入少量食盐水将其浸湿，再加数滴酚酞溶液，按下图装置进行实验，数分钟后观察现象，下列现象中不可能出现的是（）AB中导气管里形成一段水柱BB中导气管中产生气泡C金属片剪口处溶液变红D锌被腐蚀3.埋在地下的钢管道可以用下图所示的方法进行电化学保护，下列说法中正确的是（）A该方法是将化学能转化成了电能B在此装置中钢管道做负极C该方法称为“外加电流的阴极保护法”D镁块上发生的电极反应：O22H2O4e=4OH4.利用如图所示装置进行实验，开始时，a、b管中液面相平，密封好，放置一段时间。下列说法不正确的是（）Aa管内发生吸氧腐蚀，b管内发生析氢腐蚀B一段时间后
11、，a管内液面高于b管内液面Ca管内溶液的pH增大，b管内溶液的pH减小Da、b管内具有的相同的电极反应式为Fe2e=Fe25.为研究金属腐蚀的条件和速率，某课外兴趣活动小组学生用金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在如下图所示的三个装置中，再放置于玻璃钟罩里保存相同的一段时间，下列对实验结束时现象的描述不正确的是（）A实验结束时，装置左侧的液面一定会下降B实验结束时，装置左侧的液面比装置的低C实验结束时，装置中的铁钉腐蚀最严重D实验结束时，装置中的铁钉几乎没有被腐蚀6.如图所示水槽中的试管内有一枚铁钉，放置数天观察。（1）铁钉逐渐生锈，铁钉的腐蚀属于腐蚀（填“化学”或“电化学”）。（2）若试管内
12、液面上升，则原溶液呈，发生腐蚀（填“析氢”或“吸氧”），电极反应：负极为，正极为。（3）若试管内液面下降，则原溶液呈，发生腐蚀（填“析氢”或“吸氧”），电极反应：负极为，正极为。（4）若溶液甲为水，溶液乙为海水，则铁钉在（填“甲”或“乙”）溶液中腐蚀的速率快。7.我国古代青铜器工艺精湛，有很高的艺术价值和历史价值。但出土的青铜器大多受到环境腐蚀，故对其进行修复和防护具有重要意义。（1）采用“局部封闭法”可以防止青铜器进一步被腐蚀。如将糊状Ag2O涂在被腐蚀部位，Ag2O与有害组分CuCl发生复分解反应，该化学方程式为_。（2）如图所示为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。腐蚀过程中，
13、负极是（填图中字母“a”或“b”或“c”）；环境中的Cl扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2（OH）3Cl，其离子方程式为_；若生成4.29 g Cu2（OH）3Cl，则理论上耗氧体积为L（标准状况）。练后感悟1.金属的电化学腐蚀是吸氧腐蚀还是析氢腐蚀本质还是看构成原电池的首要条件：存在一个什么样的自发的氧化还原反应。2.熟悉金属防护的两种方法的原理，即原电池和电解池的工作原理第三单元金属的腐蚀与防护基础知识新知预习一、1化学反应4（2）电解质原电池二、1析氢腐蚀吸氧腐蚀2酸性较强中性酸性很弱三、1正极阴极2（1）原电池正负（2）电解阴惰性电极直流电源即时性自测1
14、答案：（1）（2）（3）（4）（5）（6）2解析：铸铁如要腐蚀的最慢，既要防止化学腐蚀，又要防止电化学腐蚀，因此必须防酸（化学腐蚀Fe2H=Fe2H2）、防水（以防形成电解质溶液）、防气（防止O2参与吸氧腐蚀），故选C。答案：C3解析：高温车间中钢铁设备的腐蚀是发生了一般的化学反应而被腐蚀的过程，其他选项都涉及原电池反应。答案：B4答案：D5解析：中由于水中溶解了氧气，铁与单质碳会形成原电池，发生电化学腐蚀，铁为负极；中铁在油中，氧气难以溶解，无电解质溶液，不能形成原电池；都形成原电池，但中铁为正极，受到保护；中铁为负极，被氧化；都形成了电解池；中铁与电源的正极相连，作阳极，氧化速率加快；中铁
15、与电源的负极相连，作阴极，受到保护。所以铁腐蚀由快到慢的顺序为。答案：6解析：（1）发生吸氧腐蚀时，负极上铁失电子，正极上O2得电子。（2）铁闸门上连接一块比铁活泼的金属，如锌，可使锌失电子而保护铁。（3）属于外加电流的阴极保护法。答案：（1）负极：2Fe4e=2Fe2，正极：O22H2O4e=4OH（2）C（3）负技能素养例1解析：浓硫酸有吸水性，铁钉处在干燥的环境中，不易被腐蚀，A项错误；高温条件下，煤气灶中金属因被氧气氧化而腐蚀，属于化学腐蚀，B项正确；图c中，Zn腐蚀速率增大，但Zn上无气体放出，C项错误；钢铁发生电化学腐蚀时，负极反应是Fe2e=Fe2，D项错误。答案：B提升1解析：
16、a为中性环境，发生吸氧腐蚀，氧气被消耗，气体压强减小；b中酸性较强，发生析氢腐蚀，有氢气放出，气体压强增大，所以红墨水柱两边的液面变为左高右低，故B项错。答案：B例2解析：中Fe 为负极，杂质碳为正极，属于钢铁的吸氧腐蚀。实质均为原电池装置，中Fe为正极，被保护；中Fe为负极，均被腐蚀，但相对来说Fe和Cu的活动性差别较Fe和Sn的大，故FeCu原电池中Fe的腐蚀较快。中Fe接电源正极作阳极，Cu接电源负极作阴极，加快了Fe的腐蚀。中Fe接电源负极作阴极，Cu接电源正极作阳极，阻止了Fe的腐蚀。根据以上分析可知：铁在海水中的腐蚀速率由快到慢的顺序为。答案：C提升2解析：（1）铁锈的主要成分是氧
17、化铁，与盐酸反应生成FeCl3，FeCl3与Fe反应生成FeCl2，该反应属于化合反应。（2）铁被保护的装置：原电池中，铁作正极；电解池中，铁作阴极。（3）电渡池中，镀层铜作阳极。根据阳极电极反应Cu2e=Cu2，阴极电极反应Cu22e=Cu，可知两极相差5.12 g时，阳极被氧化的铜和阴极析出的铜质量相等，即2.56 g，转移电子2.56 g64 gmol120.08 mol。根据金属活动性：ZnFeCu，分析形成原电池后何种金属为负极可知原因。答案：（1）2FeCl3Fe=3FeCl2（2） BD（3）铜Cu22e=Cu0.08铁比铜活泼，镀层破坏后，在潮湿环境中形成原电池，铁为负极，加速
18、了铁的腐蚀，而锌比铁活泼，镀层破坏后，在潮湿环境中形成原电池，铁为正极，减慢了铁的腐蚀（其他合理答案也可）形成性自评1解析：金属腐蚀的本质是金属被氧化，A项错误；金属物品久置表面变暗有的主要是电化学腐蚀的结果，如铁器生锈，B项错误；铁比锡活泼，镀锡铁板更易腐蚀，锌比铁活泼，镀锌铁板更耐腐蚀，C项错误；D项正确。 答案：D2解析：镀锌铁片，放入锥形瓶中，并滴入少量食盐水将其浸湿，再加数滴酚酞溶液，形成的原电池中，金属锌为负极，发生反应Zn2e=Zn2，铁为正极，发生反应2H2OO24e=4OH。锥形瓶中金属锌发生吸氧腐蚀，瓶中气体压强减小，导气管里形成一段水柱，A项正确；原电池形成后没有气体生成
19、，所以B中导气管不会产生气泡，B项错误；锥形瓶中金属锌发生吸氧腐蚀，生成了氢氧根离子，溶液显碱性，酚酞遇碱会显示红色，C项正确；形成的原电池中，金属锌为负极，发生反应Zn2e=Zn2，D项正确。答案：B3解析：构成的原电池中，是将化学能转化成了电能，A项正确；根据题图可知，该金属防护措施采用的是牺牲阳极的阴极保护法，钢管道做正极，B、C项错误；镁块做负极，电极反应为Mg2e2OH=Mg（OH）2，D项错误。答案：A4解析：U形管左侧是中性溶液，生铁丝发生吸氧腐蚀。右侧是酸性溶液，生铁丝发生析氢腐蚀，故A正确。U形管左侧发生吸氧腐蚀，导致a管内气体压强减小，U形管右侧发生析氢腐蚀，生成氢气，导致
20、b管内气体压强增大，一段时间后，a管内液面高于b管内液面，故B正确。a管内铁失电子生成亚铁离子，氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，a管内总反应为2FeO22H2O=2Fe（OH）2，反应过程中消耗水，但因电解质溶液呈中性，所以a管内溶液的pH不变，b管内发生析氢腐蚀，消耗H，溶液的pH增大，故C错误。a、b管内构成的原电池中，铁都作负极，具有相同的电极反应式：Fe2e=Fe2，故D正确。答案：C5答案：B6解析：铁钉是铁合金，主要由铁和碳组成，外加电解质溶液，可构成原电池，此时发生的腐蚀属于电化学腐蚀。依据腐蚀的条件、原理及结果可知，试管内液面上升，说明试管内压强减小，气体被吸收，是发生吸氧腐
21、蚀的结果，据此写出电极反应；试管内液面下降，说明试管内压强增大，生成气体，是发生析氢腐蚀的结果，据此写出电极反应。对于同一金属来说，在强电解质溶液中腐蚀的速率大于在弱电解质溶液中腐蚀的速率。答案：（1）电化学（2）弱酸性或中性吸氧2Fe4e=2Fe2O22H2O4e=4OH（3）较强的酸性析氢Fe2e=Fe22H2e=H2（4）乙7解析：（1）复分解反应中各元素化合价均不变。（2）铜做负极失电子，产物是Cu2；4.29 g Cu2（OH）3Cl中含有0.04 mol Cu2，Cu2e=Cu2，则转移0.08 mol电子，需耗氧0.02 mol，标准状况下为0.448 L。答案：（1）Ag2O2CuCl=2AgClCu2O（2）c2Cu23OHCl=Cu2（OH）3Cl0.448
