1、第四章 电化学基础 第四节 金属的电化学腐蚀与防护学习目标 1.认识金属腐蚀的危害，能利用原电池原理解释电化学腐蚀的原因。2.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。3.了解金属腐蚀的防护方法。1在原电池工作中，电子通过外电路从_流向_；在电解池工作中，电子从电源的_流向电解池的_。2钢铁主要含有_两种元素。铁锈的主要成分是_色的_，铁生成铁锈的过程中，铁元素的化合价_，发生_反应。负极正极负极阴极铁、碳红棕Fe2O3升高氧化一、金属的腐蚀金属腐蚀是金属与周围的气体或液体物质发生_而引起损耗的现象。金属腐蚀一般可分为_腐蚀和_腐蚀两类。氧化反应化学电化学1化学腐蚀。金属跟接触到的干
2、燥气体或非电解质液体(如石油)等直接发生_而引起的腐蚀，这种腐蚀的速率随着温度的升高而_。2电化学腐蚀。不纯的金属接触电解质溶液时，会发生_反应，较活泼的金属失去电子而被_所引起的腐蚀。电化学腐蚀包括_和_。化学反应加快原电池氧化析氢腐蚀吸氧腐蚀3钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀。类型析氢腐蚀吸氧腐蚀形成条件水膜_较强水膜_极弱或呈中性电极反应负极Fe2e=Fe22Fe4e=2Fe2正极_ _酸性酸性2H2e=H22H2OO24e=4OH总反应Fe2H=Fe2H22FeO22H2O=2Fe(OH)24Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3腐蚀速度一般较快一般较慢相互关系两种腐蚀同时发生，但后者更
3、普遍二、金属的防护方法1电化学防护法。(1)牺牲阳极的阴极保护法_原理a_：被保护的金属设备；b_：比被保护金属活泼的金属。(2)外加电流的阴极保护法_原理a_：被保护的金属设备；b_：惰性金属。原电池正极负极电解阴极阳极2制成防腐合金：如不锈钢等。3加防护层：如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。易错提醒1化学腐蚀和电化学腐蚀的本质相同，都是金属失去电子而被氧化的过程，后者过程伴随有电流产生，前者却没有。2钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀时，负极均是 Fe失电子生成 Fe2，而非 Fe3。3金属表面的水膜呈较强的酸性发生析氢腐蚀，水膜呈中性或很弱的酸性则发生吸氧腐蚀，切勿混淆。4
4、牺牲阳极的阴极保护法不称作牺牲负极的正极保护法。1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)因为 CO2 普遍存在，所以钢铁的腐蚀以析氢腐蚀为主。()(2)钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式为 Fe3e=Fe3。()(3)钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀的区别在于前者有 H2生成，后者有 O2参加。()(4)钢铁制造的暖气管道外常涂有一些沥青，这是钢铁的电化学保护法。()(5)原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因，故不能用来减缓金属的腐蚀。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)2将下列金属的防护方法连线。(1)加保护层 A钢闸门与直流电源负极相连(2)牺牲阳极阴极保护法 B电线外面包塑料法(3)外加电
5、流的阴极保护法 C普通钢制镍铬钢(4)改变内部结构 D轮船外壳装上锌块答案：(1)B (2)D (3)A (4)C3下列说法正确的是()A金属与酸、强氧化剂直接接触会发生电化学腐蚀B在轮船外壳上镶入锌块，会加快船体的腐蚀速率C钢铁表面涂一层油，能减慢钢铁发生吸氧腐蚀D保护金属器皿最好的方法是将其保存在干燥真空环境中答案：C4海洋中金属的腐蚀，特别是局部腐蚀，是工业和国防事业较为重视的问题。关于牺牲阳极的阴极保护法叙述正确的是()A利用的是电解池工作原理B负极就是阴极C阳极发生氧化反应D需要外加电流答案：C要点一 金属的腐蚀问题：化学腐蚀与电化学腐蚀有哪些区别和联系？类型化学腐蚀电化学腐蚀定义金
6、属跟接触到的干燥气体或非电解质液体等直接发生化学反应不纯的金属接触电解质溶液时，会发生原电池反应吸氧腐蚀析氢腐蚀条件金属与氧化性物质(如Cl2)直接接触水膜中含有O2，呈极弱酸性或中性水膜酸性较强区别无电流产生有微弱电流反应式2Fe3Cl22FeCl3负极：Fe2e=Fe2正极：2H2OO24e=4OH正极：2H2e=H2联系(1)本质相同，都是金属失去电子，被氧化(2)两种腐蚀同时发生，电化学腐蚀更普遍、危害更大；吸氧腐蚀比析氢腐蚀普遍例 1 结合下图判断下列叙述正确的是()A和中正极均被保护B和中负极反应均是 Fe2e=Fe2C和中正极反应均是 O22H2O4e=4OHD和中分别加入少量
7、K3Fe(CN)6溶液，均有蓝色沉淀思路点拨：解答本题要注意以下几个方面：(1)明确两装置中金属电极活动性强弱，准确判断正、负极。(2)根据溶液的酸碱性强弱，判断腐蚀的类型。(3)逐项分析，得出结论。解析：两个装置均为原电池，负极都是活泼金属，根据原电池原理可知：原电池的正极金属受到保护，A 项正确；：负极为活泼金属 Zn，B 错误；中是酸性溶液，电极反应中不能有 OH生成，C 错误；中无 Fe2生成；不能生成铁氰化亚铁沉淀，D 错误。答案：A解题归纳解答此类题目主要从以下三个方面分析：(1)正确判断金属的腐蚀是化学腐蚀还是电化学腐蚀。(2)如果是电化学腐蚀，判断出正、负极，较活泼的金属为负极
8、被腐蚀，较不活泼的金属为正极被保护。(3)电化学腐蚀中根据电解质溶液的酸碱性确定腐蚀的类型，若是酸性溶液则发生析氢腐蚀，若是中性或弱酸性溶液则发生吸氧腐蚀。1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。实验时观察到：开始时导管内液面下降，一段时间后导管内液面回升，略高于小试管内液面。下列说法正确的是()A生铁片中的碳是原电池的阳极，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，碳电极反应式为 O22H2O4e=4OHD具支试管中溶液 pH 逐渐减小解析：生铁片中的碳是原电池的正极，A 错误；雨水酸性较强，开始时铁片发生化学腐蚀和析氢腐蚀，产生氢气，导管
9、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，具支试管内溶液 pH 均增大，D 错误。答案：C要点二 判断金属腐蚀快慢的规律问题：如何比较金属腐蚀的快慢？(1)电解原理引起的腐蚀(金属作阳极)原电池原理引起的腐蚀(金属作负极)化学腐蚀有一般防腐条件保护牺牲阳极的阴极保护法(金属作正极)外加电流的阴极保护法(金属作阴极)。(2)对于同一种金属来说，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
10、性强的金属腐蚀越快。(4)对于同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。例 2 下图所示的各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是()A BC D思路点拨：解答本题的基本思路如下：(1)根据所给装置判断是原电池还是电解池；(2)根据金属的活动性以及电源的正、负极判断原电池的正、负极，电解池的阴、阳极；(3)根据腐蚀快慢的规律分析判断。解析：铁在海水中的腐蚀属于电化学腐蚀，当铁与比它活泼性差的 Sn 相连时，Fe 被腐蚀的速率增大比大，与活泼性比其强的锌相连时，锌作负极，被腐蚀，铁被保护，其腐蚀的速率要比小；为电解装置，Fe 为阳极，发生氧化反应，铁腐蚀的速率最快。答案：A即时演练2当镀层破坏后，以下三种情况中铁腐蚀速率由快到慢的顺序是()白铁(铁上镀锌)马口铁(铁上镀锡)铜质奖章(铁上镀铜)A BCD解析：题中四种金属活动顺序为 ZnFeSnCu，所以镀层破坏后铁做正极被保护，和Fe 做负极加快腐蚀，但铜质奖章(铁上镀铜)中金属活泼性相差大，当镀层破坏后负极铁被腐蚀快。答案：C
