1、第三单元金属的腐蚀与防护1金属腐蚀“两类型”：(1)电化学腐蚀：不纯的金属或合金发生原电池反应，比较活泼的金属失电子被氧化引起的腐蚀。(2)化学腐蚀：未形成原电池，而是金属与其他物质直接接触形成的腐蚀。2电化学腐蚀“两类型”3金属腐蚀快慢顺序电解池的阳极原电池的负极化学腐蚀原电池正极电解池的阴极。金属的电化学腐蚀自学教材填要点1金属的腐蚀定义金属或合金与周围环境中的物质发生化学反应而腐蚀损耗的现象本质金属原子失去电子而被氧化的过程类型化学腐蚀金属与其他物质直接接触发生氧化还原反应而引起的腐蚀电化学腐蚀不纯的金属或合金发生原电池反应，比较活泼的金属失电子被氧化而引起的腐蚀2.钢铁的析氢腐蚀与吸氧
2、腐蚀类型析氢腐蚀吸氧腐蚀水膜性质酸性较强酸性很弱或呈中性负极反应Fe2e=Fe2正极反应2H2e=H2O24e2H2O=4OH其他反应及产物4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3xH2O(3x)H2O普遍性吸氧腐蚀更普遍师生互动解疑难1析氢腐蚀与吸氧腐蚀的“三不同”(1)条件不同：酸性较强时发生析氢腐蚀，否则为吸氧腐蚀。(2)正极反应不同：2H2e=H2(析氢)O24e2H2O=4OH(吸氧)(3)电池反应不同：Fe2H=Fe2H2(析氢)2FeO22H2O=2Fe(OH)2(吸氧)2析氢腐蚀与吸氧腐蚀的“三同”(1)负极相同：均为Fe，电极反应：Fe2e=
3、Fe2。(2)正极材料相同：均为碳。(3)最终产物相同：最终都形成铁锈，主要成分为Fe2O3nH2O。1在小珂同学的笔记中有如下记录，请帮他分析，正确的打“”，错误的打“”。(1)金属的腐蚀全都是氧化反应。()(2)金属的腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀。()(3)因为CO2普遍存在，所以钢铁的腐蚀以析氢腐蚀为主。()(4)不论吸氧腐蚀还是析氢腐蚀，都是金属被腐蚀。()(5)银质奖牌久置变暗是银发生电化学腐蚀。()(6)钢铁发生析氢腐蚀时负极反应为Fe2e=Fe2，发生吸氧腐蚀时负极反应为Fe3e=Fe3。()解析：(1)金属腐蚀的本质是金属失去电子变为金属离子，故发生的为氧化反应。(2)由于与金
4、属接触的物质不同，发生腐蚀的情况也不同，一般分为化学腐蚀和电化学腐蚀。(3)虽然CO2普遍存在，但一般情况下，钢铁表面的水膜酸性很弱或呈中性且溶有一定量的O2，故钢铁腐蚀以吸氧腐蚀为主。(4)金属发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀时，均是金属被腐蚀，若金属为钢铁制品，则负极均为Fe2e=Fe2，故(4)正确(6)错误。(5)银质奖牌变暗是因为银发生缓慢氧化所致，属于化学腐蚀。答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)金属的电化学防护自学教材填要点1金属防护的基本思路(连线)2金属防护的常用方法(连线)师生互动解疑难1金属腐蚀快慢“四规律”(1)各类型腐蚀快慢：电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀
5、有防护措施的腐蚀。(2)同一金属，不同溶液腐蚀快慢：强电解质溶液弱电解质溶液非电解质溶液。(3)同一电解质溶液中腐蚀快慢：电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。(4)不同金属腐蚀快慢：活动性不同的两金属，活动性差别越大，构成原电池时，活泼金属腐蚀越快。2电化学防护“两方法”(1)牺牲阳极的阴极保护法：被保护的金属作原电池的正极。比其活泼的金属作原电池的负极，这样使负极金属失电子，并定期更换。(2)外加电流的阴极保护法：被保护金属作电解池的阴极。惰性电极作辅助阳极。2下列举措不能防止或减缓钢铁腐蚀的是()A在钢铁制品表面镀一层金属锌B将钢铁制品放置在潮湿处C在钢铁中加入锰、铬等金属，以改变钢铁结构D将钢
6、铁制品与电源负极相连解析：A项，在钢铁表面镀锌，使内部金属被保护；B项，钢铁在潮湿空气中易发生吸氧腐蚀；C项，在钢铁中加入锰、铬金属，制成不锈钢，能有效防止钢铁被腐蚀；D项，电源负极能为钢铁制品输入电子，防止Fe失电子被腐蚀。答案：B金属腐蚀类型的判断与分析例1(2011浙江高考)将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆周中心区(a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈环(b)，如图所示。导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘少。下列说法正确的是()A液滴中的Cl由a区向b区迁移B液滴边缘是正极区，发生的电极反应为：O22H2O4e=4OHC液滴下的Fe因
7、发生还原反应而被腐蚀，生成的Fe2由a区向b区迁移，与b区的OH形成Fe(OH)2，进一步氧化、脱水形成铁锈D若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加NaCl溶液，则负极发生的电极反应为：Cu2e=Cu2解析NaCl溶液滴到一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后在液滴覆盖的圆周中心区(a)被腐蚀变暗，实际上是发生了吸氧腐蚀，这时，负极反应为：Fe2e=Fe2(发生氧化反应)，正极反应为：O22H2O4e=4OH(发生还原反应)，在液滴外沿，由于Fe22OH=Fe(OH)2，4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3形成了棕色铁锈环(b)。若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加NaC
8、l溶液，由于Fe的金属活动性比铜强，Fe仍为负极，负极发生的电极反应为：Fe2e=Fe2。又在原电池中，阴离子移向负极的规律，Cl应由b区向a区迁移。所以A、C、D选项均错误，B选项正确。答案B金属腐蚀类型判断的“两眼”1下列关于钢铁腐蚀的叙述正确的是()A吸氧腐蚀时正极放出氧气B析氢腐蚀时正极放出氢气C化学腐蚀比电化学腐蚀快D析氢腐蚀比吸氧腐蚀普遍解析：吸氧腐蚀时，正极消耗氧气，A错误；析氧腐蚀时，H在正极得电子被还原，生成H2，B正确。答案：B金属腐蚀的快慢与防护例2铁生锈是一种常见的自然现象，其主要的化学反应方程式为4Fe3O2xH2O=2Fe2O3xH2O。如图为一放在水槽中的铁架，水
9、位高度如图。最容易生锈的铁架横杆是()A BC D解析处没有和电解质溶液接触，不能构成原电池，锈腐速率较慢；处已与电解质溶液接触，但处含O2较少，所以处腐蚀最快。答案C(1)金属腐蚀的快慢与诸多因素都有关系，判断时要依据所给条件，找出最易使金属被氧化的环境(如电解质溶液、O2等)。(2)金属的防护除利用电化学原理外，还有涂油漆、喷镀等物理方法。2(2012沈阳高二检测)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在排放海水的钢铁阀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在电动输油管的铸铁管上接直流电源的正极解析：A、B中形成的
10、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，故选C。答案：C随堂基础巩固1(2012福州高二检测)下列四种装置中锌腐蚀最快的是()解析：A中发生化学腐蚀；B中Zn作原电池正极；D中Zn作电解池阴极，均被保护；C中Zn作原电池负极腐蚀速率最快。答案：C2炒菜后未洗的铁锅，很快就会产生红褐色的锈斑。关于该生锈过程的说法正确的是()A铁与NaCl反应生成FeCl3B发生电化学腐蚀时直接生成了Fe(OH)3C发生电化学腐蚀时吸收了O2D发生电化学腐蚀时生成了氢气解析：铁锅与表面的NaCl溶液形成原电池，负极是铁，正极是碳粒，负极反应式是Fe2e=Fe2，正极
11、反应式是O22H2O4e=4OH，再发生反应4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3。答案：C3小军利用家中的废旧材料制作了一个可使玩具扬声器发出声音的电池，装置如图所示。下列有关该电池工作时的说法错误的是()A铝质汽水罐将逐渐被腐蚀B电子流向为铝质汽水罐导线扬声器导线木炭棒C食盐水中的Na向木炭棒移动D木炭棒上发生的反应为2H2e=H2解析：该原电池发生的是铝的吸氧腐蚀反应，铝为负极，木炭棒为正极，木炭棒上发生的反应是O22H2O4e=4OH，原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。答案：D4下列有关金属保护方法的说法中正确的是()A我们使用的快餐杯表面有一层搪瓷，搪瓷层破损后仍能
12、起到防止铁生锈的作用B白铁(镀锌铁)镀层破损后，铁皮的腐蚀速率仍很慢C轮船的船壳水线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲阴极的阳极保护法D钢铁制造的暖气管道外常涂有一层沥青，这是钢铁的电化学保护法解析：A项中搪瓷层破损后，铁直接暴露在空气中，因而搪瓷层破损后不能起到防止铁生锈的作用；B项中镀层破损后由于锌的金属性比铁的强，与铁构成原电池，锌作负极，保护铁不被腐蚀；C选项是牺牲阳极的阴极保护法；D项中是用沥青作涂层的物理方法。答案：B5如图烧杯中试管内有一根铁丝，放置数天观察。(1)若试管内液面上升，则原溶液呈_，发生_腐蚀，电极反应：负极_；正极_。(2)若试管内液面下降，则原溶液呈强_性，发生
13、_腐蚀，电极反应：负极_；正极_。解析：(1)液面上升，说明其中气体被消耗，故发生吸氧腐蚀。(2)液面下降，说明其中气体增多，故发生析氢腐蚀。答案：(1)中性或弱酸性吸氧Fe2e=Fe2O22H2O4e=4OH(2)酸析氢Fe2e=Fe22H2e=H2课时跟踪训练一、选择题(本题共7小题，每小题3分，共21分)1(2012皖北联考)下列关于金属腐蚀的说法正确的是()A金属在潮湿的空气中腐蚀的实质是：MnH2O=M(OH)nn/2 H2B金属的化学腐蚀的实质是：Mne=Mn，电子直接转移给还原剂C金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行D在潮湿的中性环境中金属的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀解析：金属在潮湿
14、的空气中发生的如果是吸氧腐蚀，则不生成氢气。金属发生化学腐蚀时，电子直接转移给氧化剂。金属的化学腐蚀不一定在酸性条件下进行。答案：D2双选题(2012唐山高二检测)为保护地下钢管不受腐蚀，可使它与()A直流电源负极相连B铜板相连C锌板相连 D直流电源正极相连解析：当构成电解池时，与直流电源负极相连作阴极，被保护，不受腐蚀。当构成原电池时，作正极被保护，不受腐蚀。答案：AC3(2012唐山高二检测)右图用来研究钢铁制品的腐蚀，装置的气密性良好，且开始时U形管两端的红墨水液面相平。一段时间后能观察到铁钉生锈。下列说法不正确的是()A铁钉表面发生的反应为Fe3e=Fe3B若液体a为稀醋酸，则U形管液
15、面右高左低C若液体a为食盐水，则U形管液面左高右低D若液体a为食用油，则铁钉生锈速率较慢解析：铁钉腐蚀时发生反应为Fe2e=Fe2，A错误；若a为稀醋酸，发生析氢腐蚀，U形管右高左低，B正确；若a为食盐水，发生吸氧腐蚀，U形管左高右低，C正确；若a为食用油，铁钉不易形成原电池，生锈最慢，D正确。答案：A4(2012上海师大附中高二质检)下列事实中，与电化学腐蚀无关的是()A轮船水线以下的船壳上镶嵌有一定量的锌块B镀锌的铁制品比镀锡的铁制品耐用C埋在潮湿疏松土壤里的铁管比埋在干燥致密不透气的土壤里的铁管更易被腐蚀D在空气中，金属银的表面生成一层黑色物质解析：A项镶嵌的锌块作原电池的负极，从而保护
16、轮船；B项若镀层破损时，镀锌铁制品，铁作正极被保护，而镀锡铁中铁作负极，反而加快了铁的腐蚀；C项干燥致密不透气的土壤中的铁管不易发生原电池反应；D项属于金属银被O2直接氧化所致。答案：D5双选题(2011开封高三二检)铜板上铁铆钉处的吸氧腐蚀原理如图所示，下列有关说法中，不正确的是()A此过程中铜被腐蚀B此过程中电子从Fe移向CuC正极电极反应式为：2H2e=H2D此过程中还涉及反应：4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3解析：Cu比Fe还原性弱，形成原电池时Fe作负极被腐蚀，Cu作正极，负极反应式为Fe2e=Fe2，正极反应式为O22H2O4e=4OH，电子从Fe流向Cu，此时生成的
17、Fe(OH)2继续被O2氧化，生成Fe(OH)3，进而形成铁锈。答案：AC6(2012合肥模拟)为研究金属腐蚀的条件和速率，某课外小组学生用金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在图示的三个装置中，再放置于玻璃钟罩里保存一星期，下列对实验结束时现象描述不正确的是()A装置左侧的液面一定会上升B左侧液面装置比装置的低C装置中的铁钉腐蚀最严重D装置中的铁钉几乎没被腐蚀解析：装置中潮湿的水蒸气为中性，铁钉发生吸氧腐蚀，左侧的液面一定会上升；装置中潮湿的水蒸气为酸性，铁钉发生析氢腐蚀，左侧的液面下降，故左侧液面装置比装置的高；装置中铜与铁构成原电池，腐蚀最为严重；装置中铁钉处于干燥环境，几乎没被腐蚀。答案
18、：B7关于下列各装置图的叙述中，不正确的是()A用装置精炼铜，则a极为粗铜，电解质溶液为CuSO4溶液B装置的总反应式是Cu2Fe3=Cu22Fe2C装置中钢闸门应与外接电源的负极相连D装置中的铁棒为阴极被保护解析：A项，a为阳极，精炼铜时粗铜作阳极，对；B项，Fe为负极，反应式为Fe2e=Fe2，Cu为正极，反应式为Fe3e=Fe2，总反应式为Fe2Fe3=3Fe2，错；C项，钢闸门作电解装置的阴极受到保护，对；D项，图示情况为外加直流电源的阴极保护法，对。答案：B二、非选择题(本题包括4小题，共39分)8(8分)钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一。(1
19、)钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀，该腐蚀过程中的电极反应为_。(2)为了降低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_。A铜 B钠C锌 D石墨(3)图乙所示的方案也可以降低铁闸门的腐蚀速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的_极上。解析：(1)发生吸氧腐蚀时，负极上Fe失去电子，正极上O2得到电子。(2)铁闸门上连接一块比铁活泼的金属如锌，就可由锌失去电子，锌被溶解，而铁被保护，属于牺牲阳极的阴极保护法。(3)属于外加电流的阴极保护法，需把被保护的铁闸门连接在直流电源的负极上。答案：(1)负极：2Fe4e=2Fe2正极：O22H2O4e=4OH(2)C(3
20、)负9(9分)利用右图装置模拟铁的电化学防护。若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于_处(填M或N)；若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为：_。(2)工业上采用电解的方法来制取活泼金属钠。写出电解反应方程式：_，为防止钠变质，实验室中少量钠保存在_中。解析：(1)若X为碳棒，而铁被保护，此时应为外加电流的阴极保护法，故开关K置于N处；若X为锌，则开关K置于M处即可，此时构成原电池，Fe作正极被保护，该法为牺牲阳极的阴极保护法。(2)工业上制取钠的反应为2NaCl(熔融)2NaCl2，为防Na变质，应保存于煤油中。答案：(1)N牺牲阳极的阴极保护法(2)2NaCl(熔融)2NaCl2煤
21、油10(11分)一百多年以前，人们曾用金属钠还原氧化铝得到金属铝，由于当时钠很贵，因而铝比钠更贵，价格跟黄金不相上下。直到19世纪末，人们发明了生产铝的新方法电解冰晶石(Na3AlF6)和氧化铝的熔融混合物，才能够大规模冶炼金属铝。其电解反应式为：2Al2O34Al3O2。回答下列问题：(1)氯化铝的熔点为190(2.5105Pa条件下，常压下在180时升华)，比氧化铝的熔点(2 025)要低得多，为何不用电解熔融氯化铝的方法冶炼金属铝？_。(2)电解时阳极反应式是_，阴极反应式是_。(3)电解槽中阴极和阳极材料都是碳块，哪一极的碳块消耗较快？答：_。为什么？_。(4)在海洋工程上，通常用铝合
22、金(AlZnCd)保护海底钢铁设施，其原理如下图所示：其中负极发生的电极反应为_；在实际应用中，用铝合金而不选用纯铝。纯铝不能很好地起到保护作用，其原因是：_。解析：本题主要考查电解的应用以及金属的防护方法。(1)AlCl3是共价化合物，熔融态不导电。(2)阳极阴离子(O2)放电，阴极阳离子(Al3)放电。(3)注意分析电极产物以及所处的环境条件。(4)灵活应用原电池原理进行分析判断。答案：(1)AlCl3是共价化合物，熔融状态下不能发生电离(2)6O212e=3O24Al312e=4Al(3)阳极阳极生成的氧气在高温下很容易与碳块发生反应(4)Al3e=Al3纯铝表面易被氧化，生成一层致密的
23、氧化膜，使其不易被腐蚀，无法起到保护钢铁设施的作用11(11分)甲、乙两位同学对铁生锈进行研究。 (1)甲同学设计了A、B、C一组实验(如图)，探究铁生锈的条件。经过较长时间后，甲同学观察到的现象是：A中铁钉生锈；B中铁钉不生锈；C中铁钉不生锈。通过上述实验现象分析，可得出铁生锈的外部条件是_。由于与金属接触的介质不同，金属腐蚀分成不同类型，本实验中铁生锈属于_，正极电极反应式为_。实验B所用的水要经过_处理；植物油的作用是_。实验C中碱石灰的作用是_。(2)乙同学为了达到同样目的，设计了实验D(如图)，发现一段时间后，试管中的液面升高，其原因是_，该实验_(填“能”或“不能”)说明水对铁钉生锈产生影响。解析：铁内部一般含有碳，是铁发生电化学腐蚀时的两个电极，如果再有电解质溶液和氧气即可发生腐蚀；A中的铁钉发生的是吸氧腐蚀，所以电极上反应的物质是氧气得到电子；水中往往溶有一定量的氧气，所以作实验前要先将水煮沸。答案：(1)有水(或电解质溶液)和氧气(或空气)吸氧腐蚀O24e2H2O=4OH煮沸(或“除去氧气”) 隔绝空气(或“防止氧气与铁接触”) 吸收水蒸气(或“保持试管内干燥环境”)(2)铁的腐蚀要吸收氧气使气体体积减少 不能