31金属的电化学腐蚀与防护

1.了解金属腐蚀及其危害。2.了解金属电化学腐蚀的原因及反应原理。3.了解金属防护的方法，特别是电化学防护的方法。一、金属的电化学腐蚀(1)什么是金属的腐蚀？它有哪些类型？(2)什么是电化学腐蚀？电化学腐蚀又有哪些类型？1.金属的腐蚀(1)概念。金属腐蚀是指金属与周围的气体或液体物质发生_________反应而引起损耗的现象。氧化还原(2)本质。金属腐蚀的本质是金属失去电子变成阳离子，发生_________。(3)分类。①化学腐蚀金属直接发生化学反应而引起的腐蚀，条件是接触到a.干燥气体，如_____、_____、_________等，b.非电解质液体，如_____。②电化学腐蚀不纯的金属发生_______反应而引起的腐蚀，条件是接触到____________。氧化反应氧气氯气二氧化硫石油原电池电解质溶液2.电化学腐蚀(1)析氢腐蚀。形成条件：金属表面水膜_____较强。电极反应：负极：______________正极：_______________总反应式：__________________酸性Fe-2e-====Fe2+2H++2e-====H2↑Fe+2H+====H2↑+Fe2+(2)吸氧腐蚀。形成条件：水膜酸性较弱或呈中性。电极反应：负极：______________正极：__________________总反应式：_______________________，____________________________，_______________________________Fe-2e-====Fe2+2H2O+O2+4e-====4OH-2Fe+O2+2H2O====2Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O====4Fe(OH)32Fe(OH)3====Fe2O3·xH2O+(3-x)H2O二、金属的电化学防护怎样用电化学原理防止金属的腐蚀？(将钢闸门与金属的防护类型连线)电解池原电池元贝驾考驾考宝典2016科目一科目四1.金属腐蚀就是金属失去电子被还原的过程。()分析:金属失去电子是被氧化。2.电化学腐蚀比化学腐蚀普遍，吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍。()分析:金属的化学腐蚀和电化学腐蚀同时存在，但电化学腐蚀更普遍；吸氧腐蚀和析氢腐蚀与电解质溶液的酸性有关，但酸性较强的环境不多，所以吸氧腐蚀更普遍。×√3.吸氧腐蚀和析氢腐蚀的负极反应式均为Fe－3e-====Fe3＋。()分析:铁的电化学腐蚀过程中，Fe只能被氧化成Fe2+。4.(2012·广东高考)自行车钢架生锈主要是电化学腐蚀所致。()分析:铁与碳、潮湿空气组成原电池，铁发生电化学腐蚀。5.(2012·江苏高考)镀铜铁制品镀层受损后，铁制品比受损前更容易生锈。()分析:铁比铜活泼，组成的原电池中铁为负极，更易被氧化。×√√一、金属的化学腐蚀和电化学腐蚀的联系和区别【拓展延伸】判断金属腐蚀快慢的规律1.电解池的阳极原电池的负极化学腐蚀有防护措施的腐蚀。2.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。3.对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。【特别提醒】铁锈的形成过程铁发生吸氧腐蚀和析氢腐蚀时负极反应式均是Fe-2e-====Fe2＋，继而发生反应Fe2+＋2OH－====Fe(OH)2，4Fe(OH)2＋2H2O＋O2====4Fe(OH)3，2Fe(OH)3====Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O。且铁锈结构疏松，更容易吸收空气中的水分使铁表面潮解，使得铁更容易被腐蚀。【典例1】(2012·银川高二检测)如图装置中，小试管内为红墨水，具支试管内盛有pH=5的雨水和生铁片。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，略高于小试管液面。以下有关解释合理的是()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.红墨水回升时，碳极反应式：O2+2H2O+4e-====4OH-D.具支试管中溶液pH逐渐减小【思路点拨】解答该题要注意以下三点：(1)生铁与其中的碳及电解质溶液构成原电池；(2)开始酸性较强发生析氢腐蚀；(3)导管内液面回升说明发生吸氧腐蚀。【解析】选C。生铁与其中的碳及电解质溶液构成原电池，负极是铁，铁失去电子发生氧化反应，碳是正极，正极发生还原反应：开始时，因酸性较强发生析氢腐蚀，一段时间后导管内液面回升且略高于小试管液面，说明具支试管中气体压强减小，即此时发生吸氧腐蚀，反应式是2H2O＋O2＋4e－====4OH－，故溶液的pH增大，A、B、D错误；C正确。二、金属的电化学防护1.金属防护的原理2.金属的电化学防护(1)牺牲阳极的阴极保护法。①原理：应用原电池原理；②要求：被保护金属作正极，另一活泼性较强的金属作负极；③实例：(2)外加电流的阴极保护法。①原理：应用电解池原理；②要求：将被保护金属与电源的负极相连，作电解池的阴极，在外加直流电的前提下使阴极得到保护。③实例：【特别提醒】金属被保护的效果电解池的阴极原电池的正极＞一般防护措施＞无保护措施。【典例2】(2012·天津高二检测)结合下图判断，下列叙述正确的是()A.Ⅰ是验证牺牲阳极的阴极保护法的实验装置B.Ⅰ和Ⅱ中负极反应式均是Fe－2e－====Fe2＋C.Ⅰ和Ⅱ中正极反应式均是O2＋2H2O＋4e－====4OH－D.Ⅰ和Ⅱ中分别加入少量K3Fe(CN)6溶液，均有蓝色沉淀【思路点拨】解答该题要注意以下三点：(1)金属的活泼性：Zn＞Fe＞Cu；(2)较不活泼的金属作原电池的正极且被保护；(3)K3Fe(CN)6溶液遇Fe2＋产生蓝色沉淀。【解析】选A。金属的活泼性：Zn＞Fe＞Cu，故Ⅰ中锌作负极，铁作正极，电解质溶液呈中性，锌发生吸氧腐蚀，铁被保护，负极反应式是Zn－2e－====Zn2＋，属于牺牲阳极的阴极保护法，A正确；Ⅱ中铁作负极，电解质溶液呈酸性，铁发生析氢腐蚀，负极反应式为Fe－2e－====Fe2＋，正极反应式为2H＋＋2e－====H2↑，因为Ⅰ中铁被保护，溶液中无Fe2＋，故加入少量K3Fe(CN)6溶液，无蓝色沉淀产生，B、C、D错误。1.(2012·济宁高二检测)钢铁在潮湿的空气中往往因电化学过程而被腐蚀，下列反应式在钢铁的吸氧腐蚀过程中不存在的是()A.Fe－2e－====Fe2＋B.2H2O＋O2＋4e－====4OH－C.2Fe＋2H2O＋O2====2Fe(OH)2D.Fe－3e－====Fe3＋【解析】选D。钢铁发生吸氧腐蚀时，负极反应式为Fe－2e－====Fe2＋，不会生成Fe3＋，正极反应式为2H2O＋O2＋4e－====4OH－，总反应式为2Fe＋2H2O＋O2====2Fe(OH)2，故选D。4.(2012·嘉兴高二检测)下列关于金属腐蚀与防护的说法正确的是()A.金属腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀，只有电化学腐蚀才是氧化还原反应B.铝制品的耐腐蚀性强，说明铝的化学性质不活泼C.将海水中钢铁闸门与电源的负极相连，可防止闸门被腐蚀D.钢铁锈蚀时，铁原子失去电子成为Fe3＋，而后生成Fe(OH)3，再部分脱水成为氧化铁的水合物【解析】选C。金属腐蚀的实质是金属原子失去电子被氧化的过程。无论是化学腐蚀还是电化学腐蚀，均是氧化还原反应。A错误；铝制品的耐腐蚀性强是因为铝表面生成一层致密的氧化物保护膜，B错误；C项属于外加电源的阴极保护法，正确；钢铁腐蚀时，铁失去电子生成Fe2＋，不会生成Fe3＋，D错误。