搜索
第十五讲金属的腐蚀与防护教学目标1.知道金属腐蚀的两种类型（化学腐蚀与电化学腐蚀）。2.了解金属发生电化学腐蚀的原因，认识金属腐蚀的危害。3.掌握金属防护的方法知识梳理知识点一、金属腐蚀的类型金属腐蚀：金属与周围的气体或液体物质发生氧化还原反应而引起损耗的现象。其实质就是金属原子失去电子而被氧化的过程：M-ne-===Mn+1.化学腐蚀：金属与接触到的干燥气体（如O2、Cl2等）或非电解质液体等直接发生化学反应而引起的腐蚀2.电化学腐蚀：不纯的金属与电解质溶液接触，发生原电池反应的腐蚀。如：钢铁在潮湿的空气中生锈，就是电化学腐蚀最典型的例子。化学腐蚀与电化学腐蚀的区别：化学腐蚀电化学腐蚀条件金属跟氧化剂直接接触不纯金属或合金跟电解质溶液接触现象无电流产生有微弱电流产生本质金属被氧化较活泼金属被氧化联系两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍典型例题1．关于金属腐蚀的叙述中，正确的是(C)A．金属被腐蚀的本质是M＋nH2O===M(OH)n＋n2H2↑B．马口铁(镀锡铁)镀层破损后被腐蚀时，首先是镀层被氧化C．金属在一般情况下发生的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀D．常温下，置于空气中的金属主要发生化学腐蚀知识点二、电化学腐蚀1.析氢腐蚀：金属表面的电解质溶液（水膜）酸性较强，腐蚀过程中有氢气放出，叫做析氢腐蚀。2.吸氧腐蚀：金属表面的电解质溶液（水膜）酸性较弱或呈中性、碱性且溶有一定量氧气时，发生吸氧腐蚀。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酸性较强水膜酸性很弱或中性电极反应负极Fe-2e-===Fe2+Fe-2e-===Fe2+正极2H++2e-===H2↑O2+4e-+2H2O===4OH-总反应Fe+2H+===Fe2++H2↑Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)22Fe+O2+2H2O===2Fe(OH)2联系吸氧腐蚀更普遍3.金属腐蚀快慢的判断：（1）同一电解液的腐蚀：电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀（2）同一种金属的腐蚀：强电解质溶液弱电解质溶液非电解质溶液典型例题1．如图所示水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：(1).铁钉在逐渐生锈，则铁钉的腐蚀属于电化学腐蚀。(2).若试管内液面上升，则原溶液呈弱酸性或中性，发生吸氧腐蚀，电极反应式：负极：2Fe－4e－===2Fe2＋，正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。(3).若试管内液面下降，则原溶液呈较强的酸性，发生析氢腐蚀。电极反应式：负极：Fe－2e－===Fe2＋，正极：2H＋＋2e－===H2↑。2．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Fe－2e－===Fe2＋D．a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀答案B3．家用炒菜铁锅用水清洗放置后，出现红棕色的锈斑，在此变化过程中不发生的化学反应是()A．4Fe(OH)2＋2H2O＋O24Fe(OH)3↓B．2Fe＋2H2O＋O22Fe(OH)2↓C．2H2O＋O2＋4e－4OH－D．Fe－3e－Fe3＋答案：D4.（2013-2014朝阳高二期末2）.下列叙述不正确的是（）①铁表面镀锌，铁作阳极②船底镶嵌锌块，锌作负极，以防船体被腐蚀③钢铁吸氧腐蚀的正极反应：O2+2H2O+4e-=4OH-④钢铁发生吸氧腐蚀时，铁作负极被氧化：Fe-3e-=Fe3+A.①②B.②③C.③④D.①④答案：D5．如下图所示各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为(C)A．②①③④B．④③②①C．④②①③D．③②④①知识点三、金属防护的方法1.金属常见的防护方法（1）在金属表面覆盖保护层a.在金属表面涂油脂、油漆或覆盖搪瓷等物质b.用电镀、喷镀的方法在金属表面镀上一层不易被腐蚀的金属。如自行车钢圈就是用电镀的方法在铁表面镀上一层耐腐蚀、耐磨的铬或镍。c.用化学方法使钢铁表面生成一层致密而稳定的氧化膜。（2）改变金属内部组成结构而增强抗腐蚀能力，如制成不锈钢。2.金属的电化学防护法牺牲阳极的阴极保护法外加电流的阴极保护法依据原电池原理电解池原理原理a.负极：比被保护的金属活泼的金属（要定期予以更换）b.正极：被保护的金属设备a.阴极:被保护的金属设备b.阳极：惰性金属或石墨应用一些钢铁设备（如锅炉内壁、船舶外壳等）装上镁合金或锌块土壤、海水及水中的金属设备实例示意图典型例题1．下列各种方法中，能对金属起到防止或减缓腐蚀作用的是()①金属表面涂抹油漆②改变金属内部结构③保持金属表面清洁干燥④金属表面进行电镀⑤使金属表面形成致密的氧化物薄膜A．①②③④B．①③④⑤C．①②④⑤D．全部答案D2．为了防止轮船船体的腐蚀，应在船壳水线以下位置嵌下一定数量的()A．铜块B．铅块C．锌块D．钠块答案：C3.（2013人大附高二期末13）.下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是（）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，镶层仍能对铁制品起保护作用C.在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法D.可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀答案：C4．图Ⅰ的目的是精炼铜，图Ⅱ的目的是保护钢闸门。下列说法不正确．．．的是图Ⅰ图ⅡA．图Ⅰ中a为纯铜B．图Ⅰ中SO42-向b极移动C．图Ⅱ中如果a、b间连接电源，则a连接负极D．图Ⅱ中如果a、b间用导线连接，则X可以是铜答案：D5．下列金属防护属于电化学保护的是()A．改变金属内部组成结构，可以增强金属耐腐蚀的能力B．在金属表面覆盖一层保护层C．牺牲阳极阴极保护法D．外加电流阳极保护法答案：CD巩固练习1．在空气中，钢铁与食盐水接触，发生电化腐蚀，在正极上发生的电极反应是（）A．Fe-2e-＝Fe2+B．2H+2e-＝H2↑C．Na++e-＝NaD．2H2O+O2+4e-＝4OH-答案：D2．钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀，发生原电池反应为2Fe＋2H2O＋O2=2Fe2＋＋4OH－。以下说法正确的是（）A．负极发生的反应为：Fe－2e－=Fe2＋B．正极发生的反应为：2H2O＋O2＋2e－=4OH－C．原电池是将电能转变为化学能的装置D．钢柱在水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀答案：A3．日常生活中所用的自来水管，你认为用哪一种管子既经济又耐用()A．镀锌铁管B．不锈钢管C．铜管D．普通钢管答案：A4．为了防止铁腐蚀，下列做法不可取的是()A．在铁制品表面刷漆B．将铁制品长期暴露在空气中C．将铁制品浸在水中与空气隔绝D．在铁制品表面镀氧化膜答案：B5．为了避免青铜器生成铜绿，以下方法正确的是（）（双选）A．将青铜器放在银质托盘上B．将青铜器保存在干燥的环境中C．将青铜器保存在潮湿的空气中D．在青铜器的表面覆盖一层防渗的高分子膜答案：BD6．以下防腐措施中，属于电化学保护法的是(C)A．用氧化剂使金属表面生成致密稳定的氧化物保护膜B．在金属中加入一些铬或者镍制成合金C．在轮船的船壳水线以下部分，装上一锌锭D．在金属表面喷漆7．下列现象中，不是由于原电池反应造成的是(D)A．含杂质的锌与盐酸反应比纯锌与盐酸反应速率快B．金属在潮湿的空气中易腐蚀C．纯铁和盐酸反应，如滴入几滴硫酸铜溶液，则可加快反应速率D．化工厂中的铁锅炉易腐蚀而损坏8．下列事实不能用电化学原理解释的是(A)A．铝片不需要特殊的保护方法B．炒过菜的铁锅未清洗易生锈C．轮船水线以下的船壳上镶有一定数量的锌D．镀锌铁比镀锡铁耐腐蚀9．炒过菜的锅未及时洗净（残留液中含有NaCl），第二天便会被腐蚀而出现红褐色锈斑。试回答：（1）铁锅的锈蚀应属于电化学腐蚀，腐蚀的原因是铁锅材料为合金，铁和少量的碳及NaCl溶液构成原电池，使铁发生电化学腐蚀。（2）铁锅锈蚀的电极反应式为：负极Fe－2e－==Fe2＋；正极O2＋2H2O＋4e－==4OH。正负极电极反应产物继续发生反应，反应的离子方程式和化学方程式为:Fe2＋＋2OH－===Fe（OH）2;2Fe+O+2H2O===2Fe(OH)2。10.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，该腐蚀过程的正极反应式为O2＋2H2O＋4e－==4OH。（2）为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可利用图甲所示的方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用C。A．铜B．钠C．锌D．石墨（3）图乙所示的方案也可以降低铁闸的腐蚀速率，其中铁阀门应该连接在直流电源的负极。拓展提升1．以下现象与电化腐蚀无关的是()A．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿B．生铁比软铁芯(几乎是纯铁)容易生锈C．铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈D．银制奖牌久置后表面变暗答案：D2．在钢铁腐蚀过程中，下列五种变化可能发生的是（）①Fe2+转化为Fe3+②O2被还原③产生H2④Fe(OH)3失水形成Fe2O3·xH2O⑤杂质碳被氧化A．只①②B．只②③④C．①②③④D．①②③④⑤答案：C3．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(B)A．装置Ⅰ左侧的液面一定会下降B．左侧液面装置Ⅰ比装置Ⅱ的低C．装置Ⅱ中的铁钉腐蚀最严重D．装置Ⅲ中的铁钉几乎没被腐蚀4．镀锌铁在发生析氢腐蚀时，若有0.2mol电子发生转移，下列说法正确的是(B)①有5.6g金属被腐蚀②有6.5g金属被腐蚀③在标准状况下有2.24L气体放出④在标准状况下有1.12L气体放出A．①②B．②③C．①④D．③④5．在A、B、C三个烧杯中分别盛有相同浓度的稀硫酸，如图所示：（1）A中反应的离子方程式为Fe+2H+===Fe2++H2。（2）B中Sn极的电极反应式为2H++2e-===H2，Sn极附近溶液的pH增大(填“增大”、“减小”或“不变”)。（3）C中被腐蚀的金属是锌，总反应的离子方程式为Zn+2H+===Zn2++H2，比较A、B、C中铁被腐蚀的速率，由快到慢的顺序是B＞A＞C。6．关于铁生锈的机理有人提出如下步骤：①Fe－2e－===Fe2＋；②H＋＋e－===H；③4H＋O2===2H2O；④4Fe2＋＋O2＋(4＋2x)H2O===2Fe2O3·xH2O＋8H＋根据以上过程，回答下列问题：(1)根据以上机理，判断下列说法正确的是(C)A．以上锈蚀过程发生的是化学腐蚀B．从锈蚀反应的最终结果看，水既是氧化剂，又是还原剂C．反应的实质是氧气被还原，金属铁被氧化D．从反应机理看，锈蚀过程发生的是析氢腐蚀(2)某铁件需长期浸于水下，为了减少腐蚀，想采取下列措施，其中正确的有(AD)A．给铁件铆上一些锌板B．给铁件通入直流电，把铁件与电源正极连接C．在制造铁件时，在铁中掺入一定比例的铜制成合金D．在铁件表面涂上一层较厚的沥青(3)现有质量为1000g的某铁件已在水下生锈，若测知整个锈蚀过程中有6mol电子发生转移，则参加反应的O2在标准状况下的体积为33.6L，反应后铁件的质量为1066g(已知铁锈Fe2O3·xH2O中x值为1)。