1、第四节 金属的电化学腐蚀与防护 课程标准导航1.认识金属腐蚀的危害。2会解释金属发生电化学腐蚀的原因。3掌握金属腐蚀的防护方法。新知初探自学导引 自主学习一、金属的电化学腐蚀 1金属腐蚀(1)定义：金属与周围的_物质发生_反应而引起损耗的现象。气体或液体氧化还原(2)本质：金属_变成阳离子，发生了氧化反应，用反应方程式表示：Mne=Mn。(3)分类 化学腐蚀：金属与接触到的_(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。失去电子干燥气体非电解质电化学腐蚀：_的金属与_溶液接触时，会发生_反应，而使金属腐蚀。2电化学腐蚀钢铁析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较 不纯电解质原电
2、池类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 形成条件 水膜_较强 水膜酸性很_或呈_ 电解质溶液 溶有CO2、SO2、H2S的水溶液 溶有_的水溶液 负极反应 Fe2e=Fe2 Fe2e=Fe2 正极反应 2H2e=H2 O24e2H2O=4OH 酸性弱中性O2类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 总反应 Fe2H=Fe2H2 _ 最终生成铁锈：4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O(3x)H2O 普遍性 吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍 2FeO22H2O=2Fe(OH)23.钢铁生锈原理的实验探究(1)实验目的：探究饱和食盐水浸泡过的铁钉发生吸氧腐蚀。(2)实验步骤：将经过酸洗除
3、锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放入如图所示的具支试管中。几分钟后，观察导管中水柱的变化。(3)实验现象：_。导管中水柱上升，铁钉表面有铁锈生成(4)实验分析：装置中Fe、C、饱和食盐水一起构成了原电池，Fe作负极，碳作正极，饱和食盐水作电解质溶液，由于NaCl溶液呈中性，因此钢铁发生_腐蚀。吸氧二、金属的电化学防护1金属的防护正极阴极2金属的电化学防护(1)牺牲阳极的阴极保护法 理论依据：利用_原理。装置示意图 原电池电极反应式 负极：_；正极：_。(2)外加电流的阴极保护法 理论依据：利用_原理。电解Zn2e=Zn22H2e=H2装置示意图阴极阳极自主体验判断正误1金属的腐蚀都是金属失去电
4、子被氧化的过程，所以都是化学腐蚀。()2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。()3在入海口的钢铁闸门上装一定数量的铜块可防止闸门被腐蚀。()4钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式为Fe3e=Fe3。()5白铁(镀锌铁)镀层破损后铁皮的腐蚀速率减慢。()6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：1.2.3.4.5.6.要点突破讲练互动 化学腐蚀和电化学腐蚀的比较探究导引1将纯铁片放入稀硫酸中发生的是析氢腐蚀吗？提示：不是，因为没有形成原电池，属于化学腐蚀。要点归纳 化学腐蚀 电化学腐蚀(主要)定义 金属跟接触到的物质直接发生化学反应引起的腐
5、蚀 不纯金属(或合金)接触到电解质溶液所发生的原电池反应，较活泼金属原子失去电子被氧化而引起的腐蚀 吸氧腐蚀(主要)析氢腐蚀 条件 金属与物质直接接触 水膜中溶有O2，呈极弱酸性或中性、碱性 水膜酸性较强 区别 金属被氧化而腐蚀 较活泼金属被氧化而腐蚀 无电流产生 有微弱电流产生 化学腐蚀 电化学腐蚀(主要)反应式 2Fe3Cl2=2FeCl3 负极：Fe2e=Fe2 正极：2H2OO24e=4OH 正极：2H2e=H2 联系 两种腐蚀往往同时发生，只是电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍、危害更大 特别提醒判断金属的腐蚀类型要从本质入手，化学腐蚀和电化学腐蚀的本质区别在于是否发生原电池反应。在电化学腐
6、蚀中，只有在金属活动性顺序中位于氢前面的金属才可能发生析氢腐蚀，而位于氢之后的金属只能发生吸氧腐蚀，吸氧腐蚀比析氢腐蚀更为普遍。即时应用1(2012太原高二检测)某课外活动小组，为研究金属的腐蚀原理，做了如下实验：将剪下的一块镀锌铁片，放入锥形瓶中，并滴入少量食盐水将其浸湿，再加数滴酚酞试液,按如图的装置进行实验,过一段时间后观察。下列现象不可能出现的是()AB中导气管中产生气泡BB中导气管里形成一段水柱C金属片剪口变红D锌被腐蚀解析：选A。由题意知，锌铁合金放入NaCl溶液中，形成了原电池，由于金属活动性：ZnFe，且电解质溶液为NaCl溶液，呈中性，故发生了Zn的吸氧腐蚀，导致A中压强减小
7、，B中应形成一段水柱，由于O2得电子后结合H2O形成OH，显碱性，使酚酞变红,故A错误，B、C、D正确。探究导引2 结合金属腐蚀的本质，分析金属防护的本质是什么？在电化学防护中是如何做的？金属腐蚀快慢的判断以及金属的防护提示：金属腐蚀的本质是金属被氧化剂氧化变成金属阳离子，因此金属防护的本质是避免金属接触氧化剂，或采取措施使金属不被氧化。在电化学防护中使被保护的金属作原电池的正极或电解池的阴极，不参与电极反应，从而不被氧化。要点归纳1金属腐蚀快慢的判断方法(1)在同一电解质溶液中：电解池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。(2)同一种金属在相同浓度不同介质中腐蚀由快到慢
8、的顺序为：强电解质溶液弱电解质溶液非电解质溶液。(3)有无保护措施的腐蚀快慢顺序：无保护措施的金属腐蚀有一定保护措施的金属腐蚀牺牲阳极的阴极保护法引起的金属腐蚀有外加电流的阴极保护法引起的金属腐蚀。(4)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀速率越快。特别提醒对于活动性不同的两种金属，活动性差别越大，氧化还原反应的速率越快，活泼金属腐蚀速率越快；纯度越高的金属，腐蚀速率越慢。2金属的防护方法(1)改变金属的内部组织结构例如：把铬、镍等加入普通钢里制成的不锈钢，就大大地增加了钢铁对各种侵蚀的抵抗力。(2)在金属表面覆盖保护层在金属表面覆盖致密的保护层，从而使金属制品跟周围物质隔离开来，
9、这是一种普遍采用的防护方法。(3)电化学保护法牺牲阳极的阴极保护法将还原性较强的金属作为保护极与被保护金属相连构成原电池，还原性较强的金属将作为负极发生氧化反应而被损耗，被保护金属作为正极就可以避免被腐蚀。这种保护法牺牲了阳极保护了阴极。外加电流的阴极保护法将被保护金属与外加直流电源的负极相连让其成为阴极，而将外加直流电源的正极接到惰性电极上，让其成为阳极。即时应用2下列各情况下，其中铁块腐蚀由快到慢的顺序是_。解析：中Fe作电解池的阳极，腐蚀速率最快，中Fe作原电池的负极，腐蚀速率较快,中Fe作原电池的正极，中Fe作电解池的阴极，受到保护。因此铁片腐蚀由快到慢的顺序是：。答案：题型探究权威预
10、测 金属腐蚀的快慢比较例1(2012 黑河高二检测)下列试管中的铁钉腐蚀最快的是()【思路点拨】(1)原电池负极被腐蚀，电解池阳极被腐蚀。(2)一般规律：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。【解析】A、B、C装置主要发生了化学腐蚀，而D装置中首先Fe把Cu置换出来，FeCu与H形成了原电池，加快了腐蚀速度。【答案】D【误区警示】D装置中易忽略Fe置换出的少量Cu与Fe组成原电池，发生原电池反应会引起腐蚀加快。(2010高考北京卷)下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是()A钢管与电源正极连接，钢管可被保护B铁遇冷浓硝酸表面钝化，可保护内部不被腐蚀金属的防护例2C钢管与
11、铜管露天堆放在一起时，钢管不易被腐蚀D钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是Fe3e=Fe3【解析】本题考查金属的腐蚀和防护，意在考查学生对金属腐蚀原理的理解和防护措施的应用。钢管与电源正极相连，则钢管作阳极，发生氧化反应而被腐蚀，A项错误；铁遇冷浓硝酸表面钝化，在表面生成一层致密的氧化膜保护内部不被腐蚀，B项正确；钢管与铜管露天堆放在一起，形成原电池时钢管作负极，发生氧化反应而被腐蚀，C项错误；钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应为：Fe2e=Fe2，D项错误。【答案】B 钢铁生锈的实验探究钢铁在潮湿环境下形成原电池，发生电化学腐蚀。潮湿是铁生锈的必需前提，根据铁(Fe)铁锈(Fe2O3H2O)生锈条件：O
12、2浓度是影响生锈快慢的一个重要因素。热点示例思维拓展 经典案例 某研究性学习课题组为探究影响钢铁生锈的因素，设计了如下的方案：在四个小烧瓶中分别放入下列物质：A瓶干燥的细铁丝、B瓶浸过食盐水的细铁丝、C瓶浸过清水的细铁丝、D瓶食盐水及细铁丝，并使细铁丝完全浸没在食盐水中。然后装配成如图所示的四套装置，每隔一段时间测量导管中水面上升的高度，结果如下表(表中所列数据为导管中水面上升的高度/cm)所示。不同时间水面上升的高度课题组在解题时，学校评审组组织了成果展示与答辩，假如你是课题组组长，请回答以下的问题：(1)导管中水面为什么会上升？_。(2)上述实验中，细铁丝生锈的速率由大到小的排列顺序为(填
13、小烧瓶号)_。(3)影响钢铁生锈的因素主要有_。(4)为防止铁的锈蚀，工业上普遍采用的方法是_(答两种方法)【解析】浸过清水或食盐水的铁丝发生吸氧腐蚀，故导管中液面要上升。但要发生吸氧腐蚀的原电池反应，必须符合构成原电池的基本条件：活泼性不同的电极互相接触；电解质溶液；有空气(或O2)且尽量与细铁丝和电解质接触。为了防止铁的锈蚀，工业上普遍采用电化学保护法，可以作原电池的正极或电解池的阴极，也可以用覆盖保护层的方法。【答案】(1)铁生锈时跟空气中的氧气反应,消耗了氧气而使小烧瓶中气体压强降低(2)BCAD(3)跟氧气接触，有水分存在，有电解质存在，三者同时具备时铁生锈速率最快(或从构成原电池的条件分析)(4)电镀等表面覆盖保护层法、牺牲阳极的阴极保护法等
